基于异步采样的电能质量监测仪

摘要

近年来，由于不对称性、冲击性和非线性负荷的不断增加，电网污染日益严重。与此同时，各种精密电子设备的广泛应用对电能质量提出了更高的要求。由电能质量问题引发的电网事故也是频频增加。对电能质量进行有效监测对电网污染的治理和事故的责任鉴定有着非常重要的意义。
　　传统的电能质量监测设备功能单一，难以实现在线监测，并且不具备测量瞬态参数的功能。本文按照国家标准，并借鉴了其他国际标准，介绍了电能质量参数的概念、算法以及国标限值，并对电能质量事故的产生、危害和改良措施进行了简要分析；设计了以DSP+ARM为核心的，基于异步采样的在线电能质量监测仪，实现了对电压电流有效值、频率、电流电压三相不平衡度、电压波动和闪变以及瞬变等质量参数的准确测量；提出了一种新的准同步采样算法，解决了基于锁相环同步的监测仪在信号非平稳时失锁和异步采样下谐波参数难以获取的双重难题。
　　系统采用模块化的设计思想，先用互感器从电网中获取信号，并将信号通过放大器调理，送给采样模块，由于瞬变信号速度会很快，AD采样无法获取，因此设计了专门的以比较器为核心的瞬变检测模块，再将采样信号和瞬变信息通过缓冲区一送给以 DSP为核心的数据处理模块进行处理，再将处理好的数据通过缓冲区二传给ARM模块进行统计分析，并通过CF卡进行本地记录和通过太网进行远程通信。
　　该电能质量监测仪已通过电能质量监测仪器国家标准(GB/T19862-2005)的验收。

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第一章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 电能质量的概念

1.3 电能质量问题

1.4 电能质量监测方式及设备

1.5 研究现状和发展趋势

1.6 文章组织结构

1.7 本章小结

第二章 电能质量参数介绍

2.1 电压偏差

2.2频率偏差

2.3 三相不平衡度

2.4电压波动和闪变

2.5谐波

2.6暂时过电压和瞬时过电压

2.7本章小结

第三章 系统设计

3.1信号调理模块

3.2 模数转换模块

3.3 瞬变检测模块

3.4 数据处理模块

3.5 DSP和ADC的接口

3.7 ARM管理模块

3.5 器件选择

3.5 软件结构

3.8 本章小结

第四章 准同步采样算法

4.1 谐波检测算法现状

4.2 准同步采样算法

4.3硬件实现

4.4 实测数据及分析

4.4 小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 研究工作展望

参考文献

致谢

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