基于DSP的电力电量参数测量系统

量 鲁 ｌ ： ×％ ＝ ０ ０
Ｔ＝ Ｈ Ｄ
＝Ｘ ． 、ｉ ／￣ ｔ
电量 参 数的 计算 方 法 ， 开发 了基 于ＤＳ 芯 并 Ｐ 片 为 核 心 的 电 力 电量 测 量 装 置 ， 电能 质 为 量 的 分 析 提 供 了一 种 有 效 工具 。
Ｐ ＝Ｕ Ｒ ‰＋ ｉ ｌ Ｑ Ｕ Ｈ Ｉ ＝Ｕ Ｉ Ｕ｛ ｌ＋ ｎ ｌ
ｎ 次谐波的视在功率为： ＝ ＋ √
１ 电力 电量参数 的计算
１．１ 利用递 推傅 立叶 级数计 算 电流和 电压 的 有 效 值 利用 傅立 叶变换 ， 周期 采样 点为Ｎ 每 时 的 离 散 采 样 系统 ， 第 一 个 采样 周 期 内 在 的ｒ 谐 波 的 实 部和 虚 部为 ： １ 次
％ பைடு நூலகம்ｔ 等 ＝喜ｃ２ 善ｓ２ ｏＩ ＝ ｉ１ ｎｔ
电流或电压的有效值为 ：
Ｄ ＝ Ｄ ＋ Ｄ
式 中， Ｎ为每 个周 期采 样 点个 数 ； ｉ 第 ｄ为 ｉ 离散 采 样 点 ； 为欲 分 析 的 谐波 次 数 。 个 ｎ 将采 样 窗 口移 动ｎ １ 采样 点 ， ｍ个 一 个 第 周期 的各 次 谐波 虚部 与 实部 的计 算公 式 为 ：
随 着 我 国 电力 工 业 的 迅 猛 发 展 ， 网 电 上 非 线性 负载 的 日益 增 多 ， 致线 路 电压 、 导 电流 经 常 出现 非 正 弦 状 态 ， 而 造 成 电 网 从 式 中， Ｄ 分 别为基 波和ｎ Ｄ、 次谐波 幅值 。 谐 波 “ 染 ” 其 主 要 危 害有 ： 污 ， 谐波 会 造 成输 总谐 波 畸 变（ ＨＤ） Ｔ 反映 总 的谐 波 含量 ： 电线 路故 障 ， 变 电设 备 损 坏 ， 使 例如 使 线 路 ｆ 土 和 配 电变 压 器 过 热 、 载 等 ； 波影 响 用 电 过 谐 １ ／ — 设 备 ， 如 谐波 对 电机 除 增加 附 加 损 耗 外 ， 例 还 会 产生 附 加 谐 波转 矩 、 械振 动 等 ； 机 谐波 １ ３ 功率及 谐波 功率 的计算 ． 会使 测 量 仪 表 附加 谐 波 误 差 ； 波 会对 通 谐 电压 Ｕ（ ） 电流Ｉｎ ｎ ｎ和 （ ） 次谐 波 分 量的 有 信 线 路造 成 干 扰 。 在这 种 形 势 下 ， 种 标 准 各 效值为 ： 和规范对于谐 波的有关规定也越来越 多， Ｕ ＝｛ Ｕ 、 ＋ Ｉ＝３ ， Ｉ Ｕ 、 ＋ ｌ 各种 各 样 的 具 有 谐 波 功 能的 测 量 仪 表也 应 ｎ 次谐 波 的 有功 功率 和 无 功功 率 为 ： 运 而 生 。 文 介 绍 了 一种 快 速 准 确 的 电 力 本
Ｄ（＝ ∑ Ｃ￣ ） Ｏｉ Ｓ等
¨ ＋Ｎ —ｌ ＾ 一
Ｄ ∑ ｓ ｉ ） （＝ ｉ 等 ｎ ｎ
第ｍ＋１ 周 期 的 各 次 谐波 虚 部 与 实 部 个 的计 算 公 式 为 ：
Ｄ ． 十１＝ Ｒ ）
Ｍ ＋Ｎ
ｃ
２ｒ ｙ
＾ 一
Ｄ （＋） ∑ ｓ １ ． ｍ ＝
由 上 面 的 推 导 可 以 看 出 ， 对 第 一 个 在 采 样 周 期 的 Ｎ个 点进 行 傅 立 叶 变换 求得 电 力 电量 频 率 ： 流 或 电压 的基 波 与 各 次 谐 波 的 幅 值 后 ， 后
式 中 ， 、 ｎ Ｉ 电压 、 Ｕ Ｉ￣ ｊ Ｒ 为 电流 第ｎ 谐波 分 量 的实 部 ； Ｉ 分 别 为 电压 、 Ｕ 电流第 ｎ 谐 波 分量 的 虚 部 。 １ ４功 率因数 的计算 ． 在 电 工 原 理 中 ， 性 电 路 的 功 率 因 数 线 习惯 定 义 为Ｃ Ｓ ， 是 正 弦 电压 和 正 弦 电 Ｏ 流 的相 角 差 。 是 实 际 的 电 力线 路 由于 负 但 载 的 多样 性 ， 其是 非 线 性 负 载 的存 在 ， 尤 导 致 线 路 电压 、 电流 经 常 出现 非 正 弦状 态 ， 在 这种情况 下， 线性 电 路 中的 功 率 因 数 定 义 不 能 精 确计 算 功 率 因 数 值 ， 应 采 用 如 下 而 定 义 计算 ： ３ 结语 功 率 因 数 ＝有功 功 率 ／视在 功 率 为 了实 现 较 高 的 测 量 精 度 和 测 量 系统 １ ５ 相位角 的计算 ． 的 稳定 性 ， 电 路板 设 计 上 ， 须严 格 按 照 在 必 电压 和 电流 各 自各 次 谐 波 的 初 始 相位 工 艺 要 求 设 计 和 制 做 线 路 板 ， 必将 模 拟 务 角为 ： 电 路 和 数 字 电路 独 立 布 线 ， 证 模 拟 地 和 保 ｒ， ， ￡ ，＝ ａｒ ｔ ｎ ｃａ ａｒ ａｎ ｃｔ ｌｌ ｎ 数 字 地 严 格 一 点 共 地 ， 所 有 输 入 信 号 必 对 Ｕ 』 ” Ｒ 须 有 明确 的 处 理 ， 能 悬 浮或 置 之 不 理 。 不 测 根 据 电 压 和 电 流 各 自各 次谐 波 的 初始 量 时通 过 电流 互 感 器及 电压 互 感 器把 二 次 相位角 ， 同时 也 可 以计 算 电 压 和 电流 之 间 回路 强 电隔 离 变 成 的 弱 电交 流 信 号直 接 送 的 相 位 角 。 于 计 算 电 力 系 统 中的 三 相 电 人 微 处 理 器 控 制 的 采 样 电 路 ， 去 了模 拟 对 省 压 之 间 和 三 相 电 流之 间 的 相 位 差 时 ， 常 直 流 化 工 程 ， 少 了 中 间环 节 带 来 的 误 差 通 减 选 某 一 相 作 为 基 准 ， 余两 相 过 零 点 通 过 及 不稳 定 因素 ， 别是 采 用 倍 频 锁 相 技 术 其 特 与 基 准 相 过 零 点 时 间 差 比 较 ， 算 出相 应 和 采 用 递 推 傅 立 叶 级 数算 法 ， 现 了高 测 计 实 的 相 位 差 ， 了提 高测 量 精 度 同 时 采 用倍 量 精 度 和 基 本 实 时 的 反应 速 度 ， 大 提 高 为 大 频锁相技术 。 了测量精度 。 １ ６频率 的计算 ． 通 过 计 算 两 个 过 零 点 的 时 间 来 计 算 电 参考 文献
圃圆
吼
工 程 技 术
基 于 ＤＳＰ的 电力 电量 参数 测量 系统
田力波 佟大 鹏 （ 甲兵 技术学 院 长春 １ ０ １ ） 装 １ ３ ７
摘 要 ： 用倍 频 锁 相技 术 和 递推 傅 立 叶 衄 数 算 法 ， 发 了基 于Ｄ Ｐ－片 为核 心 的 电 力 电量 参 数 洲量 装 置 ， 以 对 电 力 电量 参 数 进 行 实 时 、 采 开 Ｓ， ￣ 可 准 确 快 速 的 测 量 。 关键 词 ： 电力电量 倍频 锁相 傅立叶叛数 中 图分类 号 ： Ｐ ７ ４ Ｔ ２ ４． 文献标识码： Ａ 文章编 号 ： ６ －３ ９ （ ０ ｏ ｌ （ ） ０ ０ Ｏ １７ ２ ７ １ ２ ｌ ） １ａ －Ｏ ５ － １