文档介绍：华北电力大学硕士学位论文
摘要
随着对电能质量的要求日益提高和对电能质量的研究日益深入,对电能质量分析
仪器提出了更多、更高的要求不仅应具备完善的对各种电能质量指标进行分析的能力,
还应具备网络连接和海量存储功能,从而能够方便地对电能质量进行广域的测量、分析
与监控,并且通过对历史数据的分析对电能质量问题进行更深入的研究。
本文设计并实现了以芯片和嵌入式实时操作系统为核心,扩充以太网和接
口海量存储设备的高性能电能质量分析仪原理样机。它是一种高性价比的实现方案,在
此基础上可进一步研究开发,向仪器的小型化、高度智能化等不同方向发展,以满足不
同应用场合的需求。
作为一个成功的实例,本文的工作对于其它仪器仪表的升级换代实现方案也具有一
定借鉴意义。
关键词电能质量分析仪,,网络,
华北电力人学北京硕士学位论文
第一章引言
课题背景
电能既是一种经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能源形式,又是
一种由电力部门向电力用户提供,并由供、用双方共同保证质量的特殊产品。随着
电力这种具有特殊属性的商品进一步市场化,人们对电力的质量要求也日益提高。
近年来,随着我国电力事业的迅猛发展,电力系统规模的不断扩大,用电紧张的情
况己经逐步解决。自上世纪六、七十年代以来,电力电子装置的大量使用,不可避
免的造成了诸如电压、电流谐波等电能质量的问题另一方面,随着现代工业的发
展,电力用户对电能质量的要求在不断提高,计算机信息系统、精密的加工工具、
自动生产线、变频调速驱动器等对电源特性变化敏感的高科技设备的广泛使用,供
电电能质量的恶化可能使产品质量下降,造成重大损失。为了采取有效的措施改善
电能质量,显然其首要条件是具备准确完整地检测、分析电能质量各项指标的手段。
本课题国内外研究动态
电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。但是由于人们看问
题的角度不同,所以对电能质量的技术含义的存在不同的认识。电力部门可能把电
能质量定义为电压、频率的合格率以及连续供电的年小时数,并且用统计数字来说
明电力系统是安全可靠运行的电力用户则可能把电能质量简单的定义为是否向设
备提供了电力川。
过去对电能质量分析和研究主要集中在谐波的分析,谐波是指对周期性交流进
行傅立叶级数分解后得到频率为基波频率整数倍的分量。电网中谐波含量的增加,
将导致电气设备的寿命缩短,网损加大,系统发生谐波谐振的可能性增加,严重时
会造成危险的过电压、过电流。同时还可能引起继电保护和自动装置误动作、仪表
指示和电度计量不准、使通信系统受干扰等一系列问题。
随着对电能质量的要求越来越高,仅仅用谐波来作为电能质量唯一的指标是不
全面,而且是不准确的。近年来对电能质量又提出了以下一些指标电压波动、电
压三相不对称、电压骤降、电压闪变以及频率偏差,这些指标根据不同的电能质量
问题进行了分类定义。不同的电能质量问题会对用电设备的正常工作产生不同的
危害,这些新的标准对于电能质量问题的表现和危害有了更加明确的分类,对于不
同的现象能够采取更有针对性的措施来改善电能质量,这显然是非常必要的。
随着对电能质量问题的重视,国内外都出现了对电能质量进行测量分析的仪
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器。早期电测量理论及仪表技术主要是以模拟技术测量模拟量,随着数字电子技术
和微电子技术的发展和引入,模拟测量仪表逐渐被数字式仪表所代替。自世纪
年代以来,电测与仪表技术得到了迅猛的发展,大规模集成电路技术的发展使得
芯片体积缩小到可以放入仪器内部,使仪器在测量灵敏度、可靠性等方面有了大幅
度的提高,同时缩小了仪器的体积。
例如美国福禄克公司推出的型电能质量测试仪,是结合了电能质量分析功
能、万用表功能和示波器功能为一体的手持仪器。它可测量电压和电流波形、计算
谐波、捕捉电压瞬变及浪涌电流的显示。我国在这方面还落后于国外,国内的电能
质量分析仪器多采用单片机为控制芯片,功能较为简单。
新问题的提出
随着电力技术的发展,对电能质量分析设备的要求也提出了新的更高的要求,
而电子技术、计算机技术和信息技术的发展,使得高性能电能质量分析仪的实现成
为可能。
先进的计算机网络技术和现代通信技术为人类提供了一个广泛、快捷和可靠的
信息交换通道,仪器仪表可以作为接入访问平台进入网络世界,从而实现设备资源
和数据资源的共享。测试分析工作可在异地联合进行,仪器在保证测试功能的前提
下,更注重网上资源共享和远程操作。
为了全面了解电网的电能质量的情况,将电网中不同点的电能质量分析数据迅
速传送到电网运行监测中心,采用带有网络功能的仪器仪表将是十分必要的,是