电能质量监测系统的设计与研究硕士学位

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1、硕士学位论文电能质量监测系统的设计与研究DESIGNANDRESEARCHOFTHEELECTRICPOWERQUALITYMONITORINGSYSTEM李林哈尔滨工业大学2009年6月国内图书分类号：TM932国际图书分类号：621.3学校代码：10213密级：公开工学硕士学位论文电能质量监测系统的设计与研究硕士研究生：李林导师：曲延滨教授申请学位：工学硕士学科专业：电气工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM932U.D.C:621.3

2、DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDRESEARCHOFTHEELECTRICPOWERQUALITYMONITORINGSYSTEMCandidate:Supervisor:AcademicDegreeAppliedfor:Specialty:Affiliation：DateofDefense:Degree-Conferring-Institution:LiLinProf.QuYanbinMasterofEngineeringElectricalEng

3、ineeringSchoolofInformationScienceandEngineeringJune,2009HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着国民经济和科学技术的迅速发展，现代电力电子变流装置和非线性设备被大量使用，电能质量问题已经引起电力部门和许多重要商业用户的密切关注，一方面是电网电能质量的下降，另一方面却是用户对电能质量要求的提高，其矛盾日益尖锐。因此，如何提高和保证电能质量己经成为我国电力系统面临的重要问题，对电能质量进行监测与分析具有十分重要的意义

4、。本文首先论述了电力系统参数监测的意义及研究发展现状，介绍了谐波的危害和目前存在的谐波检测方法，并在电能质量和电能计量相关的国家标准的基础上，提出了电力参数监测系统的设计方案，然后从硬件、软件和算法三个方面详细介绍了电力参数监测系统的研制。根据监测系统的需要，本文采用DSP+MCU构架，充分发挥DSP芯片的数字处理能力和MCU的控制功能。采用模块化的设计思路，将系统分为信号采集模块、信号处理模块、人机接口模块等多个功能模块，各模块之间通过信息交换协调工作。硬件方面，本文详细介绍了数据采集和数据处理等模块的具体电路实现，以

5、及相关的系统电路扩展；软件方面，本文着重分析了谐波分析算法，采用了一种针对实输入序列的高效FFT算法，并对使用FFT算法带来的频谱泄漏和栅栏效应进行了详细分析，提出了基于窗函数的插值FFT算法，给出了算法的DSP实现方法，并在MATLAB中进行仿真，验证了算法的正确性。同时，对于频谱分析的抗混叠处理，本文设计了基于窗函数的数字滤波器。对于DSP自举引导程序的设计、DSP与A/D以及MCU的接口编程以及数据的采集，本文也详细的介绍了其实现过程。本系统具有很高的测量速度和测量精度，人机界面友好，易于操作，功能齐全，具有可扩展

6、性，便于系统的硬件和软件升级，具有很好的研究价值和实用价值。关键词电能质量监测；谐波分析；数字滤波器；FFT；DSPI哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofnationaleconomyandsciencetechnology,variouskindsofelectricandelectronicconvertorsandothernon-linearloadarewidelyapplicated,thiscanmakethevoltageandcurrentwa

7、veformdistorandresultintheseriousdepravationofelectricpowerquality.Sotheelectricpowerdepartmentsandmanyimportantbusinessusersnowpaymoreandmoreattentiontotheelectricpowerqualityissue.Ontheonehand,thequalityofelectricpowerhasdeclined,ontheotherhandtheusersrequireto

8、improvethequalityofelectricalenergy.Sodetectingandanalyzingelectricpowerqualityisquitesignificant.Inaccordancewiththeneedofthemonitoringsystem,weuseDSP+MCUarch