基于双核处理器的电能质量分析系统研究

论文摘要

电能已成为现代化生产的主要动力,随着我国国民经济的高速发展和人们生活水平的不断提高,它在国计民生中日益显示出举足轻重的作用。许多新型设备的运行产生的谐波给电能质量带来了极大地影响和干扰。因而,对谐波的分析显得尤为重要。由于易于在嵌入式系统实现,传统傅里叶变换方法（FFT）普遍被采用,然而该方法存在频谱泄露和栅栏效应等缺陷。所以,本文在研究各窗函数特性的基础上,提出了基于Blackman-Harris窗的双峰谱线插值修正算法,以提高FFT进行谐波分析的准确度。通过对比经典FFT算法、基于Hanning窗插值修正算法和基于Blackman-Harris窗的双峰插值修正算法,可知基于Blackman-Harris窗的双峰谱线插值修正算法能正确分析出各次谐波,并且能准确地计算基波及各次谐波的幅值和相位,具有很高的实用性。傅里叶变换的信号分析方法只反映了信号的频域信息,所以难以完成对于非稳态谐波信号的分析。小波包变换方法可以克服傅里叶变换进行谐波分析的不足,但是采用经典小波包变换方法分析谐波时会出现频带划分混乱现象,而且该算法只能分析奇数次谐波,不能分析偶数次谐波。针对以上两个问题,本文提出一种改进的小波包谐波分析算法,利用MATLAB将本文算法与经典小波包谐波分析算法做了仿真对比,分别对电力系统稳态谐波和非稳态谐波进行分析。仿真结果表明本文的算法能够正确地分析出各次谐波,并能准确地计算各电能质量参数。本文设计了一种以双核处理器OMAPL137为核心的新型电能质量分析系统,该系统由多个电能质量分析仪结点和一个服务器组成,构成C/S（客户端／服务器）结构,对整个电能网络进行实时分析和故障记录。本文将提出的谐波分析算法用C语言实现并移植到了以OMAPL137为核心的平台上,从而完成了电能质量分析系统的设计。经测试,本文设计的电能质量分析系统能正确地进行谐波分析并准确地计算各电能质量参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.1.1 电力谐波的概念
• 1.1.2 电力系统谐波的产生源
• 1.1.3 电力系统谐波的危害
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 论文的研究内容及组织结构
• 第2章 电能质量分析理论基础
• 2.1 电力系统频率偏差的测量
• 2.2 电压、电流的测量
• 2.3 各种功率及功率因数的计算
• 2.3.1 有功功率
• 2.3.2 无功功率
• 2.3.3 视在功率
• 2.3.4 功率因数
• 2.4 三相不平衡度的检测
• 2.5 谐波检测
• 2.6 电能的计算
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于Blacman-Harris窗的双峰插值修正算法
• 3.1 经典FFT算法
• 3.2 基于窗函数的插值修正算法
• 3.2.1 窗函数的选择
• 3.2.2 基于Blackman-Harris窗的双峰谱线插值修正算法
• 3.3 算法仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于改进的小波包谐波分析算法
• 4.1 经典小波包算法
• 4.1.1 经典小波包算法原理
• 4.1.2 利用小波包算法求解电力参数
• 4.2 改进小波包算法
• 4.2.1 小波函数的选择
• 4.2.2 改进的小波包算法分析
• 4.3 改进小波包算法仿真及结果分析
• 4.3.1 针对稳态谐波信号的仿真结果及分析
• 4.3.2 针对非稳态谐波信号的仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 电能质量分析系统设计
• 5.1 系统概述
• 5.1.1 系统方案论证及可行性分析
• 5.1.2 系统方案
• 5.1.3 系统功能及性能指标
• 5.2 电能质量分析仪设计
• 5.2.1 电能质量分析仪硬件设计
• 5.2.2 电能质量分析仪软件设计
• 5.3 电能质量分析服务器设计
• 5.4 系统测试
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文、专利及参与项目情况