测量船电网谐波监测系统的设计与实现.pdf

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1、《电气自动化)2012年第34卷第6期电力系统及其自动化PowerSystem＆Automation测量船电网谐波监测系统的设计与实现黄国雄，陈超，刘四方，郭宏强(中国卫星海上测控部。江苏江阴214431)、摘要：对电网谐波的周期性特点进行了研究，讨论了基于快速傅立叶变换(Frr)的电网谐波监测方法。设计了一款双CPU控制的远程电网谐波监测系统，对系统软硬件、上位机软件设计进行了详细的说明。利用数字信号处理器(DSP)进行测量数据的采集和FFT变换运算，得到的测量结果传给微控制器(MCU)实现数据的存储、显示和上报，上位机

2、通过远程通信接口实现远程监测。上机测试表明，工作稳定、监测效果良好。关键词：电网；谐波；快速傅立叶变换；数字信号处理器；上位机[中图分类号]TM930．9[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2012)06—0023—03DesignandImplementationofPowerHarmonicMonitoringSysteminSpace1_r＆CShipHUANGGuo—xiong，CHENChao，LIUSi—fang，GUOHong—qiang(ChinaSatelliteMaritimeTrackin

3、gandControlDepartment，JiangyinJiangsu214431，China)Abstract：Cycliccharacteristicsofharmonicwasstudied，amethodformonitoringharmonicofpowersystemwasdiscussedbasedontheFastFourierTransform(Fn1)．Aremoteharmonicmonitoringsystemofpowersystemcontrolledbydual—CPUwasdesigne

4、d。hardwareandsoftwareofthissystemandsoftwareofhostcomputerwereintroducedindetail．DigitalSignalProcessor(DSP)wasusedforacquiringdataofmeasureandFFFcalculating，theresuhsweretransferredtotheMicroControllerUnit(MCU)fordatastoring，displaying-anduploading，hostcomputermo

5、nitoredthedatathroughremotecommunicationinterface．Testsshowthatthissystemisstable，themonitoringiswel1．Keywords：powersystem；harmonic；FFF；DSP；hostcomputer0引言1．1谐波计算方法电力系统中任意非正弦周期波_厂(tot)，总可以分解为口]：船舶电网是一个容量较小的独立电力系统。理想状态下的船舶交流电网应以恒定的频率(如50Hz或60Hz)、正弦波形和f(tot)：。。+2A(h

6、tot)标准电压对用户供电⋯。大量非线性负载的投入使用会导致电h=(1，2，3，⋯)(1)网波形畸变，产生的大量谐波对设备安全稳定运行产生潜在的危式中：是直流分量；^为谐波次数tot)为基波频率h倍的正弦害。测量船作为执行科学试验任务的大型远洋船舶，除了搭载有波分量。大量的通用船舶设备外，还配备有高功率雷达等特装科研试验设利用快速傅立叶变换(FFr)算法将采样信号中各次谐波分备，这些设备都带有大型的变流、变频装置、多表现为非线性负载量从频域中分离出来，求出信号各次谐波的幅值和相位，根据公特性，工作时会产生大量的谐波电压、电

7、流，是造成船舶电力系统式(2)、(3)即可求出谐波电压含量、谐波电流含量、电压谐中谐波干扰的最主要因素。波总畸变率THD、奇次谐波总畸变率、偶次谐波总畸变率、谐波谐波作为表征电能质量的一个重要指标，需要在电网El常运含有率：行中进行长期监测，以便采取相应的措施进行控制。本文设计了一款双CPU控制的电网谐波监测系统，通过与上位机软件配合，UH(2)能够实现对电能质量的长期在线测试、实时分析处理、历史记录回放、远程数据传输等功能，对分析测量船电网谐波源、加强电网THDu=×100％(30)谐波管理起到了重要的作用。式中：为第k

8、次谐波电压方均根值；U为基波电压均方根值。1电网谐波监测方法利用基本的FFT法对谐波进行测量的监测方法虽然难以完电网中电压和电流产生的波形畸变并非任意的，从整个过程全克服频谱泄漏和栅栏效应，计算出的信号频率、幅值和相位的来看其波形变化呈现周期特性，属于非正弦周期信号J。考虑到准确度也有限制，但能够降低算