基于2阶Hann自卷积窗的谐波电能高精度量测方法研究与实现

分布式光伏发电根据全发电量进行补贴,无法约束其并网对配电网造成的高频次谐波污染和电压波动等电能质量问题。电能谐波含量是体现分布式光伏电能质量的因素之一,可作为并网电能定价的参考依据。为了对分布式光伏谐波电能进行快速、准确计量,文中采用2阶Hann自卷积窗及其双谱线插值校正算法,提出了一种低运算资源消耗的顺序型谐波计算流程,在其基础上优化设计了一种多级流水线型的谐波计算架构,大幅提升了加窗插值FFT的计算效率;考虑ADC量化误差,对2阶Hann自卷积窗及其双谱线插值校正算法的谐波分析效果进行仿真,提供了ADC位数、采样点数N与窗函数的选择依据。设计并开发了基于ZYNQ与LTC2358的谐波量测装置板卡样机。实验与测试结果表明,该样机的基波测量误差满足C级静止式有功电能表标准和0.5S级无功测量仪表检定标准的要求;此外,3~21次谐波测量误差满足A级谐波测量仪表检定标准的要求。

基于深度学习的电力系统谐波电能计量误差校正方法

传统电力系统电能计量中由于未及时处理谐波电流影响,导致无法有效检测出电力系统的比差、角差拟合曲线,谐波振幅数据,导致检测误差大的问题。提出基于深度学习的电力系统谐波电能计量误差校正方法。通过深度学习分析影响谐波电流的因素;再利用动态负荷算法计算电力系统的电流直流偏置比差与角差;最后将计算结果整合,实现电力系统谐波电能计量的误差校正。实验结果表明,利用所提方法误差校正时,能有效检测电力系统的比差拟合曲线、角差拟合曲线,校正时谐波振幅数据检测误差较小。

三相多功能谐波电能表设计

针对电力行业谐波电能计量的迫切需求，提出了AD73360L＋ADSP-BF533＋M30624FGPFP的三相多功能谐波电能表构成方案，简述了电能表的工作原理，详细介绍了6路同步采样ADC的数据采集电路和以ADSP-BF533为核心的数据处理电路设计，论述了为改善FFT频谱泄漏、旁瓣效应采用的基于Hanning窗双峰插值FFT的谐波电能计量方法，探讨了谐波电能计量的比差、角差校正方法．据此研制的三相多功能谐波电能表的基波有功测量误差≤0．2％，基波无功测量误差≤1％，2～21次谐波电压测量误差≤2％，谐波电流测量误差≤5％，谐波相位测量误差≤5°，满足GB／T14549—93的A类谐波测量仪器要求．

基于小波包分解与重构算法的谐波电能计量

为实现复杂工业现场的电能准确计量,提出了基于小波包分解与重构算法的谐波电能计量方法,介绍了小波包的分解与重构算法和基于该算法的谐波信号提取方法,给出了谐波功率计算式与谐波电能计量原理;利用db42小波函数进行谐波电能计量仿真分析,仿真信号的基波频率为50Hz,采用2层小波包变换,取40个基波周期内的仿真输入信号,采样频率fs为800Hz,稳态、非稳态谐波有功电能与谐波无功电能计量仿真实验结果证明了算法的可行性与准确性;在此基础上研制的基于虚拟仪器技术的三相谐波电能计量装置实现了各次谐波有功电能、无功电能计量,准确度达0.2S级,符合GB/T14549—1993的A类标准要求。

谐波电能计量的比差与角差校正方法

分压电路、电流互感器（TA）的比例误差和电流互感器的相角误差是谐波电能计量装置误差的主要来源。本文在分析谐波电能计量的电压、电流信号采集与调理等效电路基础上，建立了谐波条件下的电能计量比差、角差的误差模型，提出了谐波电能计量的比差与角差修正方法；针对宽量程仪用电流互感器的非线性误差，通过多项式曲线拟合得到了修正模型，据此提出了选取曲线拐点作为电能计量校准点的比差、角差分段线性化校正方法，提高了全测量范围内的谐波电压、谐波电流和谐波电能计量准确度。在本文算法基础上研制的三相多功能谐波电能表的基波有功误差≤0．2％，基波无功误差≤1％，2-21次谐波电压测量误差≤2％、谐波电流测量误差≤5％、谐波相位测量误差≤5。，满足GB／T-14549-93的A类谐波测量仪器要求。

三相多功能谐波电能表的EMI分析与EMC设计

针对电力系统需求,研制了一种具有RFID接口与GPRS通信模块的三相多功能谐波电能表,介绍了电能表的构成与工作原理,分析了电能表的空间电磁干扰、传导耦合干扰和公共阻抗耦合干扰,探讨了电能表的电磁干扰传输途径,提出了三相多功能谐波电能表的电磁兼容可靠性设计方案,论述了电能表开关电源电磁兼容、PCB布线、通信接口抗干扰、防静电设计、软件抗干扰设计等电能表的EMC设计方法,给出了电能表的EMC测试结果.试验和运行表明三相多功能谐波电能表设计具有良好的电磁兼容性.

多功能谐波电能计量主机功能板设计与实现

提出了由谐波电能计量单元(AD73360L+ADSP-BF533)、谐波电能主机功能单元(M30624FGPFP)和电源管理3个部分组成的三相多功能谐波电能表的构成方案。介绍了谐波电能主机功能单元的硬件/功能设计、主程序流程图,多功能谐波电能表遗信遵循DL/T645-2007规约,给出了通信程序流程图。研制后的多功能谐波电能表实验表明,其性能及功能符合GB/T17883-1999和DL/T614-1997规定,测量准确度达到基波有功测量误差≤0.2%,基波无功测量误差≤1%,2～21次谐波电压测量误差≤2%、谐波电流测量误差≤5%、谐波相位测量误差≤5°,满足GB/T-14549-93的A类谐波测量仪器要求。

基于基波谐振原理的谐波电能利用方法研究

针对电力系统谐波污染日益严重的现状,提出一种基波谐振原理与直流储能设备相结合的谐波电能利用的方法,在三相线路中串入由电感与电容组合而成的基波谐振电路,该电路对基波电流无影响,但对谐波电流呈现高阻抗性,可以迫使谐波电流通过二极管电路以正、负直流电能的形式流入直流储能设备,储存的直流电能经平波后可直接供给直流负载也可逆变后送回电网。首先分析了谐波电能利用的可行性,设计出了谐波电能利用的方法,最后通过实验进行了验证,分析了此方法的谐波抑制效果的优越性与谐波电能利用的正确性。

新型智能三相谐波电能表

该文提出了一种新型的可以用来检测电网中谐波状况的智能三相谐波电能表。为了检测电网中谐波的状况,谐波电能表采用了带AD快速采样和缓存的电能计量芯片ATT7022D。通过对交流电压或电流的快速采样,DSP利用快速傅里叶变换(FFT)实现了对电网中谐波状况的检测。但实验发现由于电网频率的波动,谐波电能表的检测结果会出现一定的偏差。该文在对电网谐波的分析中引入了一次插值,实验证明,利用一次插值的快速傅里叶变换可以很好地实现对电网谐波状况的准确检测。

小波分析在谐波电能计量中的应用

针对近年来由于电力系统非线性负载日益增多而导致的电网谐波污染问题,为了提高电能表计量的准确度,提出了基于Mallat算法的小波变换方法.该算法利用其多分辨率分析的特点来提取信号中各阶次谐波,通过小波重构来实现各频带内谐波参数的测量及对谐波变化的准确跟踪观测.Matlab仿真结果验证了该方法的可行性和高效性.

谐波电能计量方法的研究

本文提出了采用STFT变换和小波变换相结合的方法对各次谐波进行分离提取,通过STFT变换有效地减少了非同步采样带来的频谱泄露,利用小波变换提高了对动态谐波信号的检测能力。根据重构谐波的波形和参数,结合谐波功率计算公式来实现谐波电能的准确计量,Matlab仿真结果验证了该方法的可行性和准确性。

基于小波变换的电力系统谐波电能计量

分析了谐波对电能计量装置的影响,提出了基于小波变换理论的谐波电能计量方法,并进行Matlab仿真实验。

三相多功能谐波电能表射频接口设计

为便于谐波电能检测,设计一种基于射频通信的三相多功能谐波电能表,介绍电能表的构成与射频接口工作原理,详细论述电能表射频接口的器件选择、硬件电路设计和软件设计。电能表的检验与实际应用证明设计的正确性与可靠性。

谐波电能利用的可行性研究

为减少电力系统谐波的影响,提出了一种利用谐波电能的理论和采用三象动态平衡法以解决谐波电能的优化利用问题,并介绍了某一项目优化应用的仿真结果。

中频炉的谐波电能利用装置研制

针对中频炉对供电系统造成的谐波污染日益严重的现状,提出一种基波谐振原理与直流储能设备相结合的谐波电能利用的方法,在中频炉三相供电线路中串入由电感与电容组合而成的基波谐振电路,该电路对基波电流几乎无影响,但对谐波电流呈现高阻抗性,可以迫使谐波电流通过二极管电路以正、负直流电能的形式流入直流储能设备,储存的直流电能经平波后可直接供给直流负载也可逆变后送回电网。

谐波电能计量多CPU信息流协同技术研究

针对当前电力行业谐波电能计量装置的迫切需求,研制了一种基于TDK6515H+ADSP-BF531+M30624多CPU协同的三相多功能谐波电能表,论述了各CPU之间的信息流管理方法,建立了基于M30634为核心的多信息流决策管理平台,提出了实时A/D采集、电能参量、谐波分析各项信息流基于决策平台多中断源触发的协同处理机制与秒定时事件的同步数据方法,遵循DT/L 645-1997要求,定义了信息流交换的EMP(Energy Management Protocol)通信规则,据此研制的三相多功能谐波电能表的基波有功误差≤0.2%,基波无功误差≤1%,2～21次谐波分析满足GB/T-14549-93的A类谐波测量仪器要求.

基于调谐技术的谐波电能提取利用装置

提出一种新型的基于基波磁通补偿原理与调谐滤波技术相结合,通过三绕组变压器在不取用基波功率的前提下获取电网中谐波电能的装置。通过合理设计变压器的3个绕组阻抗参数,使变压器原边与串联阻容电路形成调谐电路,从而使电网中的谐波电能流入变压器的原边。变压器三次侧绕组根据基波磁通补偿原理消除谐波电能中的基波无功;使二次侧绕组提取到不含基波无功的谐波电能,并经过变频装置变为可直接利用基频电能。在此基础上,利用Matlab对其稳态特性进行了仿真研究,并与直接滤波效果进行了对比,证明该原理的正确性。

基于Blackman-Nuttall窗改进FFT校正的新型三相动态谐波电能表设计

针对电网动态谐波检测与电能计量的急切需求,建立了改善动态谐波FFT频谱泄漏和旁瓣效应的基于Blackman-Nuttall窗三谱线改进FFT校正的谐波电能计量方法,提出了ADS1178+TMS320C6745+K60架构的新型三相动态谐波电能表的设计和研究方案,详细介绍了多通道、高采样率、同步采样ADC的数据采集和调理电路单元,以及以高性能浮点DSP芯片TMS320C6745为核心的电网信号数据处理电路单元,提出了基于牛顿插值的动态谐波电能计量的误差校正方法。实验与测试表明,新型三相谐波电能表的基波有功功率相对误差≤0.1%,基波无功功率相对误差≤1%,2次~21次谐波电压幅值相对误差≤0.6%、谐波电流幅值相对误差≤0.7%、谐波相位误差≤0.5°,符合国家标准GB/T 14549-93中的A类谐波测量仪器相关精度要求。

基于提升小波包变换的谐波电能计量

为了克服加窗插值傅里叶算法无法准确计量非稳态谐波的缺陷,实现同时对电力系统稳态、非稳态信号的谐波电能进行准确计量,提出了基于提升小波包变换的谐波电能计量方案,详细阐述了其原理,提升分解、重构步骤。给出了整数次谐波、非整数次谐波功率计算公式,并通过仿真实验证明了该方法的准确性、可行性。对该算法进行优化,并进行DSP算法仿真实验,并估算该算法运行时占用空间大小及耗费时间,结果表明该算法能有效节省内存空间及运行时间。

谐波电能综合再生利用技术研究

针对目前电力系统谐波问题大多采取滤除措施,却忽略谐波本身也是一种能源,将其完全滤除会浪费资源。对此提出了一种并联型的谐波电能提取装置,经Matlab/Simulink仿真试验可知,该提取装置将原本要在阻尼电阻上消耗掉的谐波电能提取出来,经过整流和逆变得到可以再次供电于不同用电设备的电能,且该设备相当于一个无功补偿装置,不影响输电线路的正常运行。