【正文】 ( 00 ???? ?????? ss fnffnfnx 17 )/72s i n (3)7//52s i n (6 00 ???? ?????? ss fnffnf (19) 對以上 信號以采樣頻率 10kHz(10000 點 /s)進行采樣，采樣點數(shù)為 1024 個，則其采樣時間 t=1024184。對電壓或者電 流 x(t)采樣的一般步驟是：選定一個周期，然后再對該周期 N 等分，選出對應(yīng)的 N個等分點，也就是將電壓或電流信號進行離散化， 得到一組采樣序列 Nkxk ,...,2,1},{ ? 第 k個采樣時刻為 NKTtk /? ,可求出第 n 次諧波的系數(shù) An， Bn： nw txNA Nk kn c os2 1??? （ 2） nw txNB Nk kns in21??? （ 3） ， 其中 n=1， 2， 3， …… ， N 將其轉(zhuǎn)化為離 散值的 。由于一般電 網(wǎng)信號主要含有整數(shù)次諧波，因而常采用基于余弦窗的組合窗，這類窗只要選取觀測時間是信號周期的整數(shù)倍，其頻譜在各次整數(shù)倍諧波頻率處幅值為零，因而諧波之間不發(fā)生相互泄漏。 如果在特殊情況下，不能由交流電壓提供時，則自動使用后備電池供電保證儀器正常工作。 14 、 控制單元 控制 單元 是通過 C8051F005的 I/O口 對 相關(guān)的邏輯 輸出 和驅(qū)動電路控制來實現(xiàn)的（附錄圖 D） 。 （ 3）紅 3 為過壓燈，當(dāng)電壓超出系統(tǒng)設(shè)置的允許最大電 壓時燈亮。模數(shù)轉(zhuǎn)換電 13 路 是 C8051F005CPU內(nèi)部自帶 AD 轉(zhuǎn)換 ，是一種高速 12 位 ADC， 100KSPS。為了確保儀器正常工作 ，提高可靠性，所以輸出電壓的峰峰值不能超過 2V。 OP37 體積小、成本低、受干擾小、噪聲低等優(yōu)點，與 RC 濾波電路配和使用，保證了 2021HZ 以下信號不失真通過，濾去了不必要的高次諧波（防止影響對諧波的測量），又避免了外界干擾，使噪聲降到最低。信號隔離電路如圖 4。把C8051F005 應(yīng)用于電力諧波分析系統(tǒng)，加強了系統(tǒng)的可靠性、減少了硬件電路、抗干擾能力強、具有更強的信號動態(tài)跟蹤能力、數(shù)據(jù)分析處理的能力、為系統(tǒng)設(shè)計可行性和 適用性 提供了依據(jù)。由于 C8051F005 各功能模塊 高集成度，因而無需外擴 ROM、 RAM、 AD、 DA、WATCHDOG、可編程 I/O 口和 EEPROM（用片內(nèi) FLASH 實現(xiàn)），從而大大簡化了硬件電路，并為構(gòu)成以 C8051F005 為核心的單片機系統(tǒng)創(chuàng)造了條件，同時也提高了系統(tǒng)的可靠性。再一面 還能通過 人機交換接口 實現(xiàn)整個系統(tǒng)的參數(shù)和控制邏輯設(shè)置， 并 對系統(tǒng)線路 控制 。測 量 時，從電壓互感器和 電流互感器的二次側(cè)引入輸入信號，對電壓和電流信號同時進行 隔離、 采樣、保持，并送入 A／ D 轉(zhuǎn)換器變成離散 數(shù)據(jù)序列信號 。 五 基于 C89051F005 快速離散傅立葉變換的諧波分析的方案 諧波分析系統(tǒng)設(shè)計框圖和工 作原理 目前，國內(nèi)研制的諧波分析儀大多為便攜式， 多數(shù) 采用 8051 單片機為核心構(gòu)成單片機應(yīng)用系統(tǒng)，由于 一般的 8051 單片機速度慢，造成數(shù)據(jù)分析時間過長，使諧波分析儀的實時性降低。 利用小波變換能將電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的高次諧波變換投影到不同的尺度上會明顯地表現(xiàn)出高頻、奇異高次諧波信號的特性，特別是小波包具有將頻率空間進一步細分的特性，從而為諧波分析提供了可靠依據(jù)。 將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和自適應(yīng)對消噪聲技術(shù)相結(jié)合， ADLINE 矩陣作為輸入，建立相應(yīng)的測量電路，并利用 Delta 算法調(diào)節(jié)權(quán)值和閾值，這種方法的自適應(yīng)能力較強。此理論是基于三相三線制電路 ， 對于單相電路，必須首先將三相電路分解，然后構(gòu)造基于瞬時無功功率理論的單相電路諧波測量。這 2 種方法都能準(zhǔn)確地測量對 稱的三相三線制電路的諧波值 ， 優(yōu)點是當(dāng)電網(wǎng)電壓對稱且無畸變時，各電流分量的測量電路比較簡單，并且延時小。當(dāng)失步時，數(shù)字式相位比較器輸出與二者相 位差和頻率差有關(guān)的電壓，經(jīng)濾波后控制并改變壓控振蕩器的頻率，直到輸入頻率和反饋信號頻率同步為止。該方法計算量不大，并不需要添加任何硬件，實時性比上一種方法好，適合在線測量，但只能減少 50%的泄漏。 該方法可減少泄漏，有效地抑制諧波之間的干擾和雜波及噪聲的干擾，從而可以精確測量到各次諧波電壓和電流的幅值及相位 。其缺點是 需進行 2 次變換，計算量大，計算時間長，從而使得檢測時間較長，檢測結(jié)果實時性較差。由圖可見，輸入信號經(jīng)放大后送入一組并行聯(lián)結(jié)的帶通濾 波器，濾波器的中心頻率 是固定的 且 為工頻的整數(shù)倍 ，檢測器將頻率處理，然后多路顯示器顯示 ?？傊?，諧波測量裝置經(jīng)歷了從早期的模擬、數(shù)字電路模塊，到目前廣泛使用的單片機、工控機、 DSP 等發(fā)展過程。按測量原理分類，可分為模擬式和數(shù)字式測量儀器。 實踐代價小。 速度要求。本文論述了電力系統(tǒng)諧波測量的基本要求和諧波測量裝置，對諧波測量方法進行了綜述 ，并闡述利用 C89051F005 為 CPU 實現(xiàn)采樣 256 點的快速離散傅立葉變換的電力諧波分析的方案 。 ② 電氣設(shè)備調(diào)試、投運時的諧波測量，以確保設(shè)備投運后電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全及經(jīng)濟運行。諧波被認(rèn)為是電網(wǎng)的一大公害，同時也阻礙了電力 電子技術(shù)的發(fā)展。 最后對電力系統(tǒng)的諧波 測量的發(fā)展趨勢提出了看法。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 論文題目： 市電諧波分析系統(tǒng)設(shè)計 2 摘 要 諧波測量在電力系統(tǒng)中占有重要的地位和作用。本文針對諧波的特征，并根據(jù)電力系統(tǒng)諧波測量的基本要求，闡述了諧波測量的主要方法和 諧波測量裝置的分類 ，以及基于 C8051F005 的 CPU 電力系統(tǒng)諧波測量的硬件實現(xiàn)和 海明窗 插值 FFT 應(yīng)用于 諧波測量中的算法 分析和研究。 電力電子裝置帶來的諧波問題對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行構(gòu)成潛在威脅，給周圍電氣環(huán)境帶來了極大影響。諧波測量的主要作用有： ① 鑒定實際電力系統(tǒng)及諧波源用戶的諧波水平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 。 由于諧波具有固有的非線性、隨機性、分布性、非平穩(wěn)性和影響因素的復(fù)雜性等特 征，難以對諧波進行準(zhǔn)確測量，為此許多學(xué)者對諧波測量問題進行廣泛研究。達到減少誤差和精確測量的目的 。在電力系統(tǒng)的正常、異常運行情況下都能測出諧波。按測量功能分類，可分為頻譜分析儀和諧波分 析儀。為諧波分析評估和治理提供依據(jù)，除上述儀器外，還有諧波功率流向計和諧波阻抗測量計等專用儀器。圖 1 為模擬并行濾波式諧波測量裝置框圖。使用此方法測量諧波 ，精度較高，功能較多，使用方便。 減少頻譜泄漏的方法主要有 3 種： （ 1）利用加窗插值算法對快速傅立葉算法進行修正的方法。 這種方法的主要思想是對每個采樣點進行修正，得到理想采樣頻率下的采樣值。圖中數(shù)字式相位比較器把取自系統(tǒng)的電壓信號的相位和頻率與鎖相環(huán)輸出的同步反饋信號進行相位比較。 圖 2 9 基于瞬時無功功率的諧波測量 1984 年，日本學(xué)者 H． Akagi 等提出瞬時無功功率理論，并在此基礎(chǔ)上提出了 2種諧波電流的檢測方法： pq 法和 ipiq 法?？梢?，該方法具有很好的實時性，缺點是硬件多，花費大?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)諧波測量方法 ， 該方法利用多層前饋網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)逼近能力，通過構(gòu)造特殊的多層前饋神 經(jīng)