煤矿电网电能质量监测技术的研究

摘要

随着煤碳工业的快速发展，井下供电系统正承受着越来越重的用电负荷，特别是冲击性，非线性负荷的不断增加，使得煤矿井下电网出现了电压波动、频率波动、谐波干扰等电能质量问题。这些电能质量问题既影响着井下用电设备的使用寿命而且还影响井下人员的生命安全。因此，本论文重点围绕对煤矿井下中央变电所变电后二次侧主线路的电能监测展开。　　首先，介绍了电能质量监测与分析技术的研究背景意义、发展现状以及电能质量的相关概念。重点从电能质量的概念、计算方法、检测方法这三个方面出发，首先介绍了稳态量包括电压、频率、功率等基本项的有效值计算方法。　　其次，在对电能质量基本参数进行了测量后，对煤矿井下供电系统中电压暂升和电压暂降这两种最为常见的暂态电能质量进行了测量，介绍了采用S变换对电压暂升和电压暂降进行有效测量的方法，在扰动时间和幅值变化上测量精确度较高。在谐波测量上通过数据仿真比较了加Hanning窗和加Blackman-Harris窗插值的FFT算法在谐波分析中的优劣性，并采用相位差校正的Blackman-Harris窗插值FFT算法对2-31次谐波进行分析和计算，在保证运算时间不增加的情况下，对2-31次谐波的分析实现了实时准确的测量。　　再次，在硬件方面通过以高性能的DSP为核心的电能质量监测终端，完成对三相电压电流的数据采集、数据处理以及显示和存储等功能，该系统满足了对数据采样实时性和高精度的要求，且具有良好的人机交互界面和数据存储功能。在软件设计方面，通过CCS2.0软件进行DSP各部分程序的编写。　　最后，在系统的误差合成方面采用了均方根值方法进行合成，来对所搭建的系统硬件误差和算法误差进行了误差分析和合成。

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1 绪论

1.1 电能质量的研究背景及意义

1.2 电能质量的研究现状

1.3 电能质量的概念

1.4 本文的研究内容

1.5 本章小结

2 电能质量参数的测量

2.1 基本电参数的计算

2.2 电能质量的功率计算

2.3 电压暂升暂降的测量

2.4 本章小结

3 谐波监测技术的分析

3.1 傅里叶变换中的频谱泄漏和栅栏效应

3.2 加窗插值傅里叶变换算法

3.3 相位差校正法

3.4 算法的仿真比较

3.5 本章小结

4 系统的硬件部分

4.1 信号采集电路的设计

4.2 信号调理模块的设计

4.3 信号转换电路的设计

4.4 倍频锁相电路的设计

4.5 电源模块设计

4.6 数字信号处理单元设计

4.7 外扩存储器单元设计

4.8 人机交互单元设计

4.9 本章小结

5 系统的软件部分

5.1 CCS2.O软件

5.2 DSP主程序设计

5.3 本章小结

6 测量系统误差分析

6.1 单相测量误差分析

6.2 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

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