电压闪变检测仪的研究

论文摘要

电压闪变是衡量电能质量的一个重要指标。随着一些具有冲击性、非线性负荷的用电设备的广泛使用,电压闪变造成的危害愈演愈烈,导致用电设备的受损,威胁电网的安全运行,严重影响了电能质量。本文对电压闪变检测方法进行了理论分析和研究,分析了平方检波法、全波整流检波法、有效值检波法、小波变换同步检波法、Hilbert变换检波法等五种常用的电压闪变检测方法,提出了基于能量算子的电压闪变检测方法并给出了基于能量算子的离散化电压闪变检测的计算公式。利用MATLAB仿真工具,采用平方检波法、Hilbert变换法和能量算子算法对含有单一频率调幅波和含有多频率调幅波信号分别进行了仿真分析,通过对比仿真结果,验证了能量算子算法应用在电压闪变检测的合理性和准确性。详细分析了IEC推荐的闪变仪闪变值的计算方法,并在Simulink环境下搭建仿真框图,进行了仿真验证。在此基础上,提出了对电压闪变信号进行FFT变换的离散化计算闪变值的方法,并给出了该方法的计算步骤。通过仿真计算结果表明,与IEC推荐的闪变仪采用的闪变值计算方法相比,在能量算子算法的基础上基于FFT的计算闪变值的方法不仅对于闪变值的计算更加准确,而且计算过程更加简便。在对电压闪变检测方法和闪变值计算方法进行理论研究的基础上,设计了一套能够检测电网基本电力参数和电压闪变参数、实时检测并存储故障事件、并具有人机接口和网络通信功能的电压闪变检测仪。该检测仪以TI公司的TMS320F2812为核心,并对系统的各个硬件部分进行了详细的阐述。采用模块化程序设计思想,设计了各个模块的软件。最后对本文所设计的电压闪变检测仪进行了测试,结果表明,达到设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 电压闪变检测仪的研究现状
• 1.2.2 电压闪变检测方法的研究现状
• 1.3 电压闪变检测仪的发展趋势
• 1.4 课题来源和主要研究内容
• 第2章 电压闪变检测方法的研究
• 2.1 引言
• 2.2 电压波动与闪变的相关概念
• 2.2.1 电压波动的定义
• 2.2.2 闪变的定义
• 2.3 常用电压闪变检测方法分析
• 2.3.1 平方检波法
• 2.3.2 全波整流检波法
• 2.3.3 有效值检波法
• 2.3.4 小波变换同步检波法
• 2.3.5 Hilbert 变换检波法
• 2.3.6 五种电压闪变检测方法的对比
• 2.4 基于能量算子的电压闪变检测方法
• 2.4.1 能量算子算法的原理
• 2.4.2 基于能量算子算法的电压闪变检测方法
• 2.5 算法的仿真
• 2.5.1 能量算子算法的仿真验证
• 2.5.2 三种不同算法的仿真验证
• 2.6 本章小结
• 第3章 闪变值计算方法的研究
• 3.1 引言
• 3.2 IEC 推荐闪变仪的分析
• 3.2.1 IEC 推荐的闪变仪的原理分析
• 3.2.2 IEC 推荐的闪变仪的仿真分析
• 3.3 基于FFT 的离散化闪变值计算方法的研究
• 3.3.1 FFT 离散化闪变值计算方法的原理
• 3.3.2 FFT 算法的具体实现
• 3.3.3 瞬时闪变视感度的计算结果
• 3.4 两种闪变值计算方法的对比分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 电压闪变检测仪硬件系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 硬件系统的总体介绍
• 4.3 CPU 模块电路设计
• 4.3.1 DSP 及其外围电路
• 4.3.2 时钟电路
• 4.3.3 复位电路
• 4.3.4 JTAG 仿真接口电路
• 4.4 电力信号采集模块电路设计
• 4.4.1 信号调理电路
• 4.4.2 A/D 转换电路
• 4.5 存储单元模块电路设计
• 4.6 人机接口模块电路设计
• 4.6.1 液晶显示模块
• 4.6.2 键盘电路
• 4.7 通信接口模块电路设计
• 4.8 电源模块电路设计
• 4.9 本章小结
• 第5章 电压闪变检测仪软件系统设计及试验测试
• 5.1 引言
• 5.2 软件系统的总体介绍
• 5.3 各个模块系统软件设计
• 5.3.1 主程序初始化软件设计
• 5.3.2 数据采样模块软件设计
• 5.3.3 基本电力参数计算模块软件设计
• 5.3.4 电压闪变值计算模块软件设计
• 5.3.5 事件记录模块软件设计
• 5.3.6 人机界面模块软件设计
• 5.3.7 参数设置模块软件设计
• 5.3.8 数据通信模块软件设计
• 5.4 试验测试
• 5.4.1 基本电力参数测试
• 5.4.2 电压闪变参数测试
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的论文及其他成果
• 致谢