基波电能测量的.研究

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1、上海大学硕上学位论文1．1引言第一章电能测量随着电力电子技术的发展，电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，给周围电气环境带来了极大影响。谐波被认为是电网的一大公害，同时也阻碍了电力电子技术的发展。因此，对电力系统谐波问题的研究已被人们逐渐重视。谐波问题涉及面很广，包括对畸变波形的分析方法、谐波源分析、电网谐波潮流计算、谐波补偿和抑制、谐波限制标准以及谐波测量及在谐波情况下对各种电气量的测量方法等。同时由于谐波的干扰，大大影响了传统电能表测量电能的准确性，供电部门要求将基波电能和谐波电能分别测量。这就引出了基波电能测量的问题。1．2基波与谐波傅利叶级数在

2、工程中有着广泛的应用，它是对周期信号能不能和怎么样转化为三角级数的理论。设f(t)是周期为T的周期函数，角频率∞=2n，r，在满足狄里赫利(Dirichlet)条件(附1)的前提下，它能展开成如下形式：／(f)：iao+妻kc。skot+巩sin女耐】(1-1)根据三角函数正交性可得出各项系数公式为一fn+r其中ak=彳2Jfit)COSkaXdt(k=o，1，2，⋯)(1-2)一f【l十，bk=i2Jf(t)sinkcotdt(k_1，2，⋯)(1-3)若将式(1．1)中同频率项加以合并，可以写成另一种形式邝)=iCo+∑cIsin(kcot+女)其中Co2aock=瓣(k=l，2

3、⋯)(1-4)㈣2嚣电网中的电压信号是满足上述条件的，则u(t)n7以化为三角级数和的形式。r即：“(f)=A。+∑A^sin(kcot+P^)(1．5)k=l式中A0称为u(t)的直流分量，Alsin(cot+纯)称为一次谐波(又叫基波)4sin(kcot+吼)当k>l时，称为u(0的第k次谐波，K为u(t)的最高次谐波数。在本课题中所要研究的对象基波电能就是指在u(t)和i(t)中基波成分所产生的电能。显然我们在实际中能获得的数据只能是u(t)和i(t)，因此怎么样从u(t)和i(t)中获得其基波的成分，去除高次谐波的成分将是一项影响到最终结果的重要工作。1．3研究基波电能的意义

4、1．3．1电网谐波对电能表的影响谐波的产生将对电能表的准确计量产生很大的影响【l】。发电厂、电网总是力图供给用户正弦电压波形，并且希望供电部门所无法控制的电流也为正弦波，这不但可以降低线路损耗、提高供电质量，而且能保证一般用户的常用设备得以『E常运行。但是，近年来，由于电力电子器件的大量应用，使得电网的波形发生畸变。并且随着工业的不断发展，这种谐波引起的电参量波形畸变正变得越来越严重。电网中波形畸变是由于存在非线性负载所致。事实上，我们可以将非线性负载看成谐波源，电网中的谐波主要由变压器、直流输电和电力电子器件等产生。在非线性系统中，线性负载所消耗的总功率为基波功率与谐波功率之和，其

5、吸收的能量大于基波能量，而感应式电度表由于设计和结构上的原因，其读数就会小于总能量而大于基波能量；非线性负载所消耗的总功率为其吸收的基波功率与其2其中CO=a0c。=√口；+醒(k=1，2⋯)(1—4)培魄=当钆电网中的电压信号是满足上述条件的K即：“(f)=A。+∑』★sin(k(ot+々o^)t=1则u(t)可以化为三角级数和的形式。(1-5)式中A0称为u(t)的直流分量，4sin(“+纪)称为一次谐波(又叫基波)A。sin(／cot+钆)当k>l时，称为u(t)的第k次谐波，K为u(t)的最高次谐波数。在本课题中所要研究的对象基波电能就是指在u(t)和i(t)中基波成分所产生

6、的电能。显然我们在实际中能获得的数据只能是u(t)和i(t)，因此怎么样从u(t)和i(t)中获得其基波的成分，去除高次谐波的成分将是一项影响到最终结果的重要工作。1．3研究基波电能的意义1．3。1电网谐波对电能表的影响谐波的产生将对电能表的准确计量产生很大的影响⋯。发电_r1、电网总是力图供给用户正弦电压波形，并且希望供电部门所无法控制的电流也为正弦波，这不但可以降低线路损耗、提高供电质量，而且能保证一般用户的常用设备得以诈常运行。f且是，近年来，由于电力电子器件的大量应用，使得电网的波形发生畸变。并且随着工业的不断发展，这种谐波引起的电参量波形畸变正变得越来越严重。电网中波形畸变

7、是由于存在非线性负载所致。事实上，我们可以将非线性负载看成谐波源，电网中的谐波主要由变压器、直流输电和电力电子器件等产生。在非线性系统中，线性负载所消耗的总功率为基波功率与谐波功率之和，其吸收的能量丈于基波能量，而感应式电度表由于设计和结构上的原因，其读数就会小于总能量而大于基波能量；非线性负载所消耗的总功率为其吸收的基波功率与其丁总能量而大于基波能量；非线性负载所消耗的总功率为其吸收的基波功率与其2————一．!：塑奎兰堡主兰垡垒茎向电网发出的谐波功率之