基于 dsp 的电能质量在线监测装置设计与实现

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1、密号：密号：密号研究生请勿填写大学研究生课程考试答题纸题号分数阅卷人123456789101112总分姓名学号专业考试科目电能质量分析与控制考试时间2012.04.24注意事项1.以上各项除试卷密号之外必须填写清楚。2.可正反两面书写。3.答题字迹要清楚、保持卷面清洁。注意：此半页研究生请勿填写摘要随着电力电子器件和敏感性负载在电力系统中越来越频繁的使用，很多年前电能质量就引起了电力工程师的注意，尤其是最近几年，对电能质量的关注不断提升。电能质量问题被定义为：频率、电压所导致的问题，如电压跌落、电压闪变、电压短时中断、谐波

2、、功率因数以及三相不平衡度。针对当前电能质量监测需求的不断提升，本文提出了一种基于单片DSPTMS320F2812的电能质量在线监测装置的设计与实现。本系统主要利用TMS320F2812的多通道缓冲串行口和多通道高速同步AD采样芯片AD73360的结合实现电力参数的实时采集，同时利用该DSP芯片与网络芯片W5100结合实现与以太网通信，从而实现对电能质量的各项指标进行实时分析、存储及远程上报，而且DSP与内嵌式网络接口使系统结构紧凑、易于实现、成本降低，很好地适应了电力系统对电能质量监测的要求。关键词：电能质量；在线监测；

3、AD73360；TMS320F2812ABSTRACTWiththeincreasingusageofpowerelectronicdevicesandsensitiveloadsinpowersystems,powerqualityhasattractedtheattentionofpowerengineersoverthepastyears.Theinterestinpowerqualityhasincreasedduringthelatestyears.Apowerqualityproblemcanbedefined

4、:problemduetofrequency,voltageregulation,voltagedips,flicker,transients,harmonics,andpowerfactorand3phaseimbalance.Withtherisingofthepowerqualitymonitoringcurrentdemand,thispaperpresentsadesignandrealizationofpowerqualityon-linemonitoringdevicebasedonasingle-chipD

5、SPTMS320F2812.ThissystemmainlyusesTMS320F2812’smulti-channelbufferedserialport(McBSP)andmulti-channelhigh-speedsynchronousADsamplingchipAD73360torealizethepowerparametersofthereal-timeacquisition.ThisdesigntakesadvantageoftheDSPchipandnetwork-chipW5100toachievethe

6、Ethernetcommunication.Sothedesignrealizesthereal-timeanalysis,storageandremotereportingofvariousindicatorsofpowerquality.Thesystembasedonsingle-chipDSPinordertomakeitcompact,easytoimplement,costreduction,andwelladaptedtothepowerqualitymonitoringrequirementsofpower

7、system.Keywords：powerquality,on-linemonitoring,AD73360,TMS320F28121电力系统的谐波分析及其测量1.1谐波定义与分类发电厂出线端电压一般具有很好的正弦特性，但在接近负荷端，由于大容量电力设备、用电整流或换流设备以及其他非线性负荷的影响，会在电力系统中产生高频的电压、电流分量，其频率为工频的整数倍，从而造成波形发生较大的畸变。这些分量的危害在于：使变压器及电动机的铁心损耗明显增加、电动机转子发生振动现象、电力系统发生电压谐振、对附近的通信设备和通信线路产生信号干

8、扰。另外，由于功率因数，其中THD为谐波畸变率，φ为基波电压与电流的相位，所以可以看出，谐波含量也影响着电力系统的功率因数。如图1-1所示，为包含基波和丰富谐波的电压波形。图1-1谐波对电压波形的影响1.1.1整数次谐波，通常简称为“谐波”国际上公认的整数次谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量