电能质量监测系统的设计与研究 毕业设计.docx

硕士学位论文 电能质量监测系统的设计与研究 DESIGN AND RESEARCH OF THE ELECTRIC POWER QUALITY MONITORING SYSTEM 哈尔滨工业大学 2009 年 6 月 国内图书分类号：TM932 国际图书分类号：621.3 学校代码：10213 密级：公开 工学硕士学位论文 电能质量监测系统的设计与研究 硕 士 研究生： 导师： 申 请 学 位 ： 工学硕士 学 科 专 业 ： 电气工程 所 在 单 位：信息科学与工程学院 答 辩 日 期：2009 年 6 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学 Classified Index: TM932 U.D.C: 621.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering DESIGN AND RESEARCH OF THE ELECTRIC POWER QUALITY MONITORING SYSTEM Candidate: Supervisor: Academic Degree Applied for: Specialty: Affiliation： Date of Defense: Degree-Conferring-Institution: Li Lin Prof. Qu Yanbin Master of Engineering Electrical Engineering School of Information Science and Engineering June, 2009 Harbin Institute of Technology  摘 要 随着国民经??和科学技术的迅速发展，现代电力电子变流装置和非线性设 备被大量使用，电能质量问题已经引起电力部门和许多重要商业用户的密切关 注，一方面是电网电能质量的下降，另一方面却是用户对电能质量要求的提高， 其矛盾日益尖锐。因此，如何提高和保证电能质量己经成为我国电力系统面临 的重要问题，对电能质量进行监测与分析具有十分重要的意义。 本文首先论述了电力系统参数监测的意义及研究发展现状，介绍了谐波的 危害和目前存在的谐波检测方法，并在电能质量和电能计量相关的国家标准的 基础上，提出了电力参数监测系统的设计方案，然后从硬件、软件和算法三个 方面详细介绍了电力参数监测系统的研制。 根据监测系统的需要，本文采用 DSP+MCU 构架，充分发挥 DSP 芯片的数 字处理能力和 MCU 的控制功能。采用模块化的设计思路，将系统分为信号采 集模块、信号处理模块、人机接口模块等多个功能模块，各模块之间通过信息 交换协调工作。硬件方面，本文详细介绍了数据采集和数据处理等模块的具体 电路实现，以及相关的系统电路扩展；软件方面，本文着重分析了谐波分析算 法，采用了一种针对实输入序列的高效 FFT 算法，并对使用 FFT 算法带来的频 谱泄漏和栅栏效应进行了详细分析，提出了基于窗函数的插值 FFT 算法，给出 了算法的 DSP 实现方法，并在 MATLAB 中进行仿真，验证了算法的正确性。 同时，对于频谱分析的抗混叠处理，本文设计了基于窗函数的数字滤波器。对 于 DSP 自举引导程序的设计、DSP 与 A/D 以及 MCU 的接口编程以及数据的采 集，本文也详细的介绍了其实现过程。 本系统具有很高的测量速度和测量精度，人机界面友好，易于操作，功能 齐全，具有可扩展性，便于系统的硬件和软件升级，具有很好的研究价值和实 用价值。 关键词 电能质量监测；谐波分析；数字滤波器；FFT；DSP I 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract With the rapid development of national economy and science technology, various kinds of electric and electronic convertors and other non-linear load are widely applicated, this can make the voltage and current waveform distor and result in the serious depravation of electric power quality. So the electric power departments and many important business users now pay more and more attention to the electric power quality issue. On the one hand, the q