电能质量分析仪系统设计

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1、电能质量分析仪系统设计雷凯王忆叶永杭周搏涛中国东方电气集团有限公司电力电子与控制事业部电子科技大学自动化工程学院为改善现有电能质量分析仪产品在功能完善性、稳定性和测试精度等方面存在的不足，该文采取基于ARM+DSP+FPGA的三核架构研制一款功能全而的电能质量分析仪。在前段电力信号调理电路的设计中采取全硬件控制的测量电路使其具有更高的精度、带宽、响应速度以及更大的动态范围;在同步采样方案设计中将数字PT控制引入锁相环代替传统的环路滤波器，有效提高频率锁定的速度和稳定度。通过对各项性能的测试发现，各种电能参数的测量结果均达到相关的测量标准。关键词：电能质量分析

2、仪;参数测量;电力信号检测;冋步采样;锁相环;SystemdesignforpowerqualityanalyzerLEIKaiWANGYiYEYonghangZHOUBotaoPowerElectronicsandControlDivisionofDongfangElectricCorporation(DEC);SchoolofAutomationEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina;Abstract：Inordertoimprovethedeficienciesofpo

3、werqualityanalyzerproductsforfunctionalintegrity,stabilityandtestaccuracyandsoon，athree-corearchitecturebasedonARM,DSPandFPGAisproposedtodevelopafull-featuredpowerqualityanalyzerinthispaper.Inthedesignofthefrontofthepowersignalconditioningcircuit,full一hardware—controlmeasurementcir

4、cuitisadopedtoachieveahigheraccuracy,bandwidth,responsespeedandgreaterdynamicrange.However,inthedesignofthesynchronoussamplingscheme,thedigitalPTcontrolisintroducedintothephase-lockedlooptoreplacethetraditionalloopfilter,soastoimprovethespeedandstabilityofthefrequencylock.Bytesting

5、theperformanceofavarietyofelectricalparameters,itisfoundthatthemeasurementresultshavereachedtherelevantmeasurementstandards.Keyword：powerqualityanalyzer;parametermeasurement;powersignaldetection;synchronoussampling;phase-lockedloop;0引言电能质量是指供电装置在正常工作情况下不屮断和不干扰用户使用电力的物理特性。理想的电能应该是完美

6、对称的止弦波，而现实中一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题UL随着各式各样的非线性负载接入电网带来的电力污染增多，不良的电能将会给工业生产带来极大的危害，如烧毁设备，降低工作效率，影响高精度生产线等因此，设计一款功能完善，高精度的电能质量监测装置显得越发的重要。捕捉故障现场的谐波、电压波动、闪变、功率和三相不平衡等常见的电能质量问题，其相关的技术指标为：i）原始波形显示与测量，监测被测信号50次谐波分量，包括广50各次谐波畸变率、总谐波畸变率、谐波相角、间谐波，满足国标GB/T145491993《电能质量公用电网谐波》m对公用电网谐波的测试

7、要求。2）基本电参数的测量，如电压、电流以及频率的半周波RMS值。3）分量测量及电压不平衡度分析。4）闪变分析，电能质量分析仪具有电压闪变监测功能UL且符合GB/T123262008《电能质量电压波动和闪变》标准。5）电压波动与故障录波。传统的电能质量分析仪产品大多存在一定的缺陷，如对瞬态事件、骤升骤降、闪变计算等功能的分析相对较弱，不能够胜任现代电力测试的要求。除此之外很多低端产品通常采用电压电流传感器的方法检测电力信号，但这种方法存在较多的局限性，如在带宽、相移、精度和测试范围方面不能满足现代测试仪器对瞬态事件以及事件分析功能的要求。本文针对仪器研制的需

8、求以及面向未来电能质量分析仪的发展方向,提出了基于A