本文選題：電能計(jì)量 + 諧波電能�。� 參考：《華北電力大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：電能是電網(wǎng)與電廠、供電企業(yè)與用戶、電網(wǎng)與電網(wǎng)之間經(jīng)濟(jì)結(jié)算的依據(jù),電能計(jì)量的準(zhǔn)確性和合理性直接關(guān)系到雙方的經(jīng)濟(jì)利益。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,大量的非線性負(fù)荷接入電網(wǎng),導(dǎo)致大量諧波注入電網(wǎng),使電能質(zhì)量下降,影響了電力用戶的正常工作,同時(shí)也嚴(yán)重影響了電網(wǎng)電能計(jì)量。因此,研究非線性負(fù)荷的計(jì)量裝置可以為處罰諧波源用戶提供依據(jù),這不僅具有理論意義也有實(shí)際價(jià)值。 本文首先論述了諧波情況下的電能計(jì)量現(xiàn)狀,比較全面的分析了諧波對(duì)感應(yīng)式電能表和電子式電能表電能計(jì)量的影響。在詳細(xì)闡述了諧波電能計(jì)量與分析必要性和非線性負(fù)荷計(jì)量方式的基礎(chǔ)上,著重研究了諧波分析算法,對(duì)使用FFT算法帶來(lái)的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)進(jìn)行了分析,并探討了窗函數(shù)在諧波分析中的應(yīng)用。提出了基于Hanning窗插值FFT算法的諧波電能計(jì)量方法,并在MATLAB中進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該算法的正確性。 在理論分析的基礎(chǔ)上,研究了典型電能計(jì)量裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并針對(duì)電力行業(yè)中非線性負(fù)荷的計(jì)量問(wèn)題,本文提出了非線性負(fù)荷計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,該計(jì)量系統(tǒng)采用AD+雙CPU的方案,信號(hào)采集采用美國(guó)AD公司的新型AD轉(zhuǎn)換器AD73360,數(shù)據(jù)處理單元選用TI公司生產(chǎn)的數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320F206,并采用基于CortexTM-M332位RISC內(nèi)核的STM32F103RBT6芯片作為管理控制CPU。研究分析了系統(tǒng)的工作原理及實(shí)現(xiàn)的功能,并重點(diǎn)研究了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì),包括信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)、DSP數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計(jì)、MCU管理控制電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)、通訊電路設(shè)計(jì)等。綜合硬件設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的編程思想,研究了軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,并詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理模塊的軟件實(shí)現(xiàn)。 本文設(shè)計(jì)的非線性負(fù)荷電能計(jì)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)非線性負(fù)荷諧波分析和電能的準(zhǔn)確計(jì)量,具有可擴(kuò)展性,便于系統(tǒng)的硬件和軟件升級(jí),具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:Electric energy is the basis of economic settlement between power grid and power plant, power supply enterprise and user, and the accuracy and rationality of electric energy measurement are directly related to the economic interests of both sides. With the rapid development of modern industry, a large number of nonlinear loads are connected to the power network, resulting in a large number of harmonics injected into the power network, which makes the power quality decline, affects the normal work of power users, and seriously affects the power grid energy measurement. Therefore, the research on the measuring device of nonlinear load can provide the basis for punishing the users of harmonic source, which is not only of theoretical significance but also of practical value. In this paper, the current situation of electric energy measurement under harmonic wave is discussed, and the influence of harmonics on electric energy measurement of inductive watt-hour meter and electronic watt-hour meter is analyzed comprehensively. On the basis of expatiating the necessity of harmonic energy measurement and analysis and nonlinear load measurement, the harmonic analysis algorithm is studied, and the spectrum leakage and fence effect caused by using FFT algorithm are analyzed. The application of window function in harmonic analysis is also discussed. A method of harmonic energy measurement based on Hanning window interpolation FFT algorithm is proposed, and the simulation experiment in MATLAB is carried out to verify the correctness of the algorithm. On the basis of theoretical analysis, the structural characteristics of typical electric energy metering device are studied. Aiming at the problem of nonlinear load measurement in power industry, the design scheme of nonlinear load metering system is put forward in this paper. This metrology system adopts the scheme of AD double CPU, the signal collection adopts the new AD converter AD73360, the data processing unit uses TMS320F206, which is produced by TI company, and the STM32F103RBT6 chip based on CortexTM-M332 bit RISC core is used as the management control CPUU. The working principle and realization function of the system are analyzed, and the hardware circuit design of the system is emphasized, including signal acquisition circuit design, DSP data processing circuit design, MCU management control circuit design, power supply circuit design. Communication circuit design etc. The overall design scheme of the software system is studied, and the software realization of the data acquisition and data processing module is analyzed in detail. The nonlinear load power measurement system designed in this paper can realize nonlinear load harmonic analysis and accurate measurement of electric energy. It is extensible, easy to upgrade the hardware and software of the system, and has good application value.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM933.4

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