船舶电网电能质量的数字测量系统研究.pdf

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1、SHANGHAISHIPBUILDING上海造船2011年第3期(总第87期)船舶电网电能质量的数字测量系统研究何敏，王宏博(上海海事大学，上海200135)摘要：分析了船舶电网的特点和船舶电网电能质量参数，阐述了对船舶电网电压畸变进行测量的重要性，提出了将传统的船舶电网电压畸变的模拟式测量法改进为数字式测量法。同时设计了一种适合船舶应用的数字型电压谐波测量系统。该系统用于船舶电力推进物理仿真实验系统电压谐波畸变的测量后，其试验结果证明了该测量系统适用于船舶电网电能质量的参数测量。关键词：船舶电能质量；参数测量；电压谐波；数字信号中图分类号：U665．12文献标识码：A文章编号：1005

2、．9962(2O11)03—0059—03Abstract：Thispaperanalyzesthecharacteristicsofmarineelectricnetworkanditsparametersrepresentingpowerquality；thenelaboratestheimportanceofmeasuringvoltagedistortionofthemarineelectricnetworkandsuggeststhatconventionalanalogmeasurementshouldbereplacedbydigitalmeasurement．Inaddi

3、tion，adigitalmeasurementsystemsuitableformarineapplicationsisdesignedtome~urevoltageharmonics．Theexperimentalresultsprovetheapplicabilityofthissysteminmeasuringparametersconcemingmarineelectricnetworkpowerquality,afterthesystemisusedtomeasurethevoltageharmoniesdistortionofamarineelectricalpropuls

4、ionphysicalsimulationexpefimemalsystem．Keywords：marinepowerquality；parametermeasurement；voltageharmonics；digitalsignal0引言f等因素有关【¨。通过A／D转换，上述参数可由模拟信号转换为数字信号，例如在单向网络中上述参船舶电力系统对于电能质量参数的测量，主要数可表示为：涉及到汇流排上的电压和频率，以及发电机组的输出电流和其他相关参数。测量通常由对电压和电流辱N-1波形的畸变较敏感的测量仪器完成，这导致了较大的测量误差。尽管电压和电流波形的畸变目前还没N-1有完全得以控制，电

5、压和频率与各自额定值的瞬时一。偏差还没有能被有效地进行记录的成熟方案，但是，这些参数已出现在了一些船级社的规范中【l，。1．(3)因此，开发出一种适合船舶应用的电力系统电能质p』Vk=O量参数测量方案是目前船电界的一个热点研究方向。1pms’t1l1s(4)1船舶电网电能质量参数∑通常情况下，电能质量参数涉及到电压和电流的有效值，用和。来表示，同时与有功功率、V／∑“-∑k=0k=0P，无功功率Q，视在功率，功率因数，频率而在一个三相网络中可表示为：Ⅳ一1本文受上海海事大学基金(20090170)的资助。∑(·+·+‰·)第一作者简介：何敏，女，副教授，工学博士。1975年，k=0一生，

6、研究方向为电磁测量技术。n～收稿日期：201卜O5—26√Jiv-t(，++)’Ⅳ一I(．+亥+)上海造船2011年第3期式中：Ⅳ——一个周期内的采样次数，——电次谐波到50次谐波，其中1次谐波为基波)，并且压有效值的第k次采样；ik——电流有效值的第k不超过8％t们。次采样。然而，由于船舶电网是一个孤立的电网，且承载容量有限，电网质量有可能会受到船上非线性负×l00(8)载的影响L3J。当然，电力推进系统中其他因素也可能恶化电网质量，如能耗比较大的电机(船首或船式中：^——次电压谐波的有效值；l——基尾推进器)，当这些电机并网运行时，电机的次瞬波电压有效值。态电抗导致谐波的出现【4]。

7、这就意味着仅采用上述提到的参数来衡量电网质量是不够的，还必须考虑2测量系统设计电网中谐波的成分【5J。与常规的电能质量参数相比，电网畸变特性参数的测量更为困难。于是，通常采目前，应用于海洋系统的谐波检测方法仍然采用总谐波失真()这个测量参数：用模拟分析法，通常分为两类：多通道频谱分析和计算频谱分析l6J。而陆上谐波检N~,J大多采用数字分析法，它像数字示波器一样能够改变采样信号。THD=事实上，当系统设置了专用的分析仪时，分析过程会