基于双CPU并行结构的电能质量在线监测

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1、v779413工基于双CPU并行结构的电能质量在线监测电力系统及其自动化专业研究生江川指导老师杨洪耕’随着国民经济的快速发展，电能质量问题逐渐引起人们的重视。一方面，各种干扰负荷，如各种电力电子设备、电弧炉、开关电源不断增加，使得电网中的电压、电流波形畸变，造成电能质量严重恶化；另一方面，如芯片制造、精密加工等高新企业采用的精细过程控制更容易受到电力系统扰动的影响。因此，现代工业对电能质量提出了更高的要求。传统的基于有效值理论的监测技术由于时间窗口太长，仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量问题，因此必须发展满足更高要求的新监测技术。电能质量监测是发现和分析各种电能质量问题的主要手段，为电

2、能质量的改善和电力系统故障的诊断提供决策依据。现有电能质量监测仪在线分析多项电能指标时，多采用采样和分析串型处理技术，使得在处理数据过程中停止采样，将丢失大量的实时数据，不能全面反映电能质量的真实情况。同时，对电能质量参数的分析，如谐波分析、闪变分析等，要利用复杂分析算法(傅立叶分析、小波分析等)，才能得到相关参数，因此，监测装置的对系统的运算速度以及并行处理技术具有很高的要求。本文提出了基于“FPGA(现场可编程门阵列器件)+DSP(数字信号处理器)”硬件结构的并行处理技术达到对电能质量参数在线无缝采样与分析的目的。论文根据电能质量谐波监测要求和大规模可编程逻辑器件的特点，设计了一个基于

3、可编程逻辑器件的24位浮点FFT处理模块。该模块与论文最后介绍的基于DSP的电压波动和闪变的监测在硬件上构成电能质量参数在线分析的并行处理结构。同时，由FPGA同步产生采样控制时序与电能质量分析控制时序，并在FPGA内部设计实现了采样数据缓存。这种结构充分利用了FPGA与DSP各自在数字信号处理领域中的特点，系统灵活、升级容易具有很强的通用性。关键词：电能质量监测FPGADSPFFT数字滤波闪变OnlinePowerQualityMonitorBasedonParallelProcessingMajor：ElectricPowerSystemandItsAutomationGraduate

4、：JiangChuanAdvisor：YangHonggengWithrapiddevelopmentofthenationaleconomy，powerqualityhasbecomethemostconcernedissueoftheworld．Foronething，theincreasingfactorwhichaffectsthepowerquality，forexample，thedistortedwaveofvoltagesandcurrentscausedbytheextensiveapplicationofpowerelectronicapparatusandnonlin

5、earequipmentandthefrequentlyturningonandoffofthelargeelectricity—consumptionfacilities，hasworsenedthepowerquality．Foranother，theexactitudeandprecisionproductionprocessofsomehi—techcorporation，suchaschipmanufacturing，auto—controlfacilitiesintheconsecutiveandexperimentalfacilities．Astheresult，themod

6、ernindustrydemandsmorehighqualitypowersupply．Thetraditionalmonitoringtechnologybasedonthevirtualvaluetheorycannotpreciselydescribethepowerqualityproblemduetothemuch—longtimewindow，SOanewmonitoringtechnologyiswantedtomeetthehigh—levelneeds．Thepowerqualitymonitoristheprimarytechniquetodiscoveringand

7、analyzingvariespowerqualityproblems，anditprovidesimportantwarranttothediagnosesofthehitchinpowersystem．Theexistingpowerqualitymonitorequipmentsmostlyusingtheserialprocessingofsamplingandanalyzingwhentheyanalyzemu