基于DSP的谐波电能计量装置软件方案的设计开题报告

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1、开题报告基于DSP的谐波电能计量装置软件方案的设计一、选题的背景、意义现代社会随着电力电子技术的发展,化工、冶金、电气化铁路及其他设备等非线性负载转换器和大电网系统谐波数量不断引进，造成了电网中的谐波量急剧上升以及电压波形严重“畸变”,影响供电质量,造成电力系统的“污染”，致使电能质量下降。由于大幅值的谐波电流和谐波电压的出现,不仅给电网中设备的安全、稳定、经济运行带来了极大的危害,同时对传统测量方法及常用工频仪表的使用也带来了一系列的影响,除了影响计量装置的精度外,它的流动方向对计量影响更大。谐波的危害主要体现在以下几个方面

2、：(l)对旋转电机(发电机和电动机)产生附加功率损耗和发热，并引起振动。(2)对无功补偿电容器组引起谐振或谐波电流的放大，从而导致电容器因过负荷或过电压而损坏，对电力电缆也会造成电缆的过负荷或过电压击穿。(3)增加变压器和电网的损耗，当发生谐振现象时，损耗可达到相当大的程度。(4)对继电保护、自动控制装置和计算机产生干扰和造成误动作。尤其是一些衰减时间较长的暂态过程，如变压器合闸涌流中的谐波分量，由于其幅值和含量都很大，更容易引起继电保护的误动作。(5)造成电能计量的误差。一方面是增加电度表本身的误差，另一方面是谐波源负荷从系

3、统中吸收基波功率而向系统送出谐波功率，这样受害的用户既从系统中吸收基波功率，又从谐波源吸收无用的谐波功率，其后果是谐波源负荷用户少付电费，而受害的用户多付电费。(6)谐波电流在高压架空线路上的流动除增加线损外，还将对相邻通讯线路产生干扰影响。由于谐波存在许多方面的危害，因此了解谐波产生的机理，消除供配电系统中的高次谐波，对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。要实现对电网谐波的综合治理,就必须搞清楚谐波的来源及电网在各种不同运行方式下谐波潮流的分布情况，以采取相应的措施限制和消除谐波，从而使供电系统的质量得

4、到了改善，并确保了系统的安全运行。谐波分析仪使用时的负载产生的各种谐波量，使谐波作业人员要把握时间，地点，规律和原因，从而采取适当的措施来执行生产，具有相当大的实用价值。为了保证电网系统的安全、可靠、高效运行,减少电网谐波的含量是一个迫切的任务。为此，首先要实现方便、准确地测量谐波含量。依据测量结果来了解实际情况，并找出主要的谐波源。要减少谐波电流注入，减少整个电力系统的谐波含量，必须依照具体情况采取相应措施。谐波研究的意义：第一，谐波带来的影响已对变电站设备、电气设备以及电力载波通信系统造成了严重威胁。怎样才能减少谐波的危害

5、，是迫切需要解决的一个问题。要最大限度地解决这个问题，其关键在于定量测定谐波的相位和振幅。这正是谐波分析的目的。第二，由于电力供应的质量设备对现代工业、商业和住宅用户来说，要求越来越高，谐波抑制和补偿装置是必不可少的。这些设备需要弥补多少谐波，需要什么样的补偿，以及需要达到什么样的补偿效果，都依赖于谐波分析的结果。第三，对于电力电网系统，“绿色”的主要标志就是无谐波。在电力电子领域，实施“绿色”用电的呼声越来越大。目前，保护地球环境已成为全人类的共识。对电力系统谐波污染的治理也已成为电力电子科学技术领域所必须解决的问题。二、相

6、关研究的最新成果及动态谐波被认为是电网的一大公害，因此谐波的管理、检测和研究任务摆在了我国电力工作者的面前。随着基于大功率电力电子开关设备的普及应用，它所带来的各种电能质量问题已引起各国电力工作者的高度重视，提高电能质量的新技术己成为近年来电力系统研究领域中新的研究热点。目前的电能计量表都是基于基波研制的,对于含有谐波的电力系统不能准确计量。因此,急需一种能准确计量基波和各次谐波电能的谐波电能计量装置,能定量地确定谐波源向电网输送的各次谐波电能,从而为制定相应措施治理谐波,对谐波源进行处罚提供可靠依据。DSP技术的迅速发展,为

7、研制这种计量装置提供了有力的技术支持。国外电能质量的研究起步较早，对电能质量各指标算法都做了比较详尽的研究。随后国内外也出现了相应的测量仪器仪表。随着计算机科学技术的不断发展，时域仿真，频域分析以及建立在不同变换基础上的各种数字技术，已在解决电能质量问题等方面得到了广泛应用。随着用途和目标的改变，电能检测设备己融合了许多领域的高科技，如网络技术、通信技术、数字信号处理技术、数据挖掘技术等，特别是在大规模集成电路的快速发展推动下，各种专用混合信号处理器和高速采样芯片出现，测量精度和深度的要求变得越来越严格。无论从技术上或市场上，

8、电能计量监测设备发生了非常大的变化。随着计算机技术和DSP技术的迅猛发展，随之出现了基于Web的分布式电能质量测试装置，它被广泛地应用于电力供应公司、工厂以及电力咨询行业。目前，我国在谐波研究领域主要有以下几个方面:1）谐波源的特性。在许多情况下，电力系统高次谐波源可以当作电