【正文】 保證為該項目提供必要的實驗條件。電壓總諧波畸變率 THDU： THDU=UH/U1 100%， 電流總諧波畸變率 THD： THD=IH/I1 100%， 其中， UH、 IH 為諧波電壓、電流分量， U I1為基波電壓、電流分量。通過液品顯示器可以實時顯示電壓，電位的基波及各次諧波值，及裝置發(fā)出的各種報警信號?？紤]到本裝置功能要由諧波監(jiān)測功能擴(kuò)展到綜合的電能質(zhì)量監(jiān)測功能，即還要監(jiān)測三相電流、電壓的不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、電壓波動與閃變等功能。 (6)在軟件上，使用看門狗來監(jiān)視裝置的運(yùn)行狀態(tài)，能有效的防止系統(tǒng)在不可預(yù)測的干擾下產(chǎn)生的程序運(yùn)行紊亂，即程序“跑飛”。 (3)PCB 板布線盡量短而直，轉(zhuǎn)彎的地方采用圓角線，而不使用 90度的折線，盡量減少過孔，各個晶振、時鐘電路盡量靠近芯片。 4按鍵電路 在保證能完成各種功能的情況下，為了使操作簡單，選用了盡量少的按鍵數(shù)（本裝置僅選用了 4個） 。 DSP工作電源 ， 通過專用的電源芯片來提供，這里選用 PS767D318o PS767D318 是專門為 DSP 設(shè)計的，采用 5V供電，具有雙電壓輸出 ， ，輸出電流范圍 0mA1A可調(diào)。 1 實時時鐘電路 時鐘電路選用 DS1305，采用 3. 3V 供電，接有備用 電源，保證在裝置斷電后，時鐘的正常走動 。液晶屏幕選用為128x64 點陣液晶， 藍(lán)色 背光顯示。 SRAM 芯片選用CY7C1021BV3312ZC。 13 外部存儲器拓展方案 1. FLASH 存儲器 FLASH 選用 M29W404BT 芯片，其訪問速度為 70ns，在 DSP 訪問 FLASH 時需要設(shè)置 7 個軟件等待狀態(tài)，寫入速度為 lolls 每字節(jié)，可重復(fù)擦寫 100000 次，其存儲容量為 256Kxl6bit 或 512Kx8bit，可以在掉電情況下，保存數(shù)據(jù)長達(dá) 20 11 年。 11 時鐘電路設(shè)計研究方案 本裝置采用外部時鐘，在 X2/CLKIN 連接一個 20MHz 的晶振。其核心是鎖相環(huán) (PLL)電路的設(shè)計。一般實現(xiàn)雙 CPU 通信的方式采用共享存儲器的方式即用雙端口存儲器來實現(xiàn)。 4 模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計方案 本測量裝置 AD 轉(zhuǎn)換芯片采用 MAXIM 公司的 MAX125，其轉(zhuǎn)換位數(shù)為 14 位，量化誤差為 0. 008%，滿足本裝置最高精度等級為 0. 1 級的要求。 DSP處理板又分為五個模塊：計算模塊、邏輯控制模塊、存儲模塊、顯示模塊、通信模塊。主要有數(shù)據(jù)處理單元 (DSP)和人機(jī)接口單元 (CPLD)組成。 3)電氣設(shè)備調(diào)試、投運(yùn)時的諧波測量，以確保設(shè)備投運(yùn)后電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 8 三、擬采取的研究方法和技術(shù)路線 [研究方法 ] 本系統(tǒng)主要針對電力系統(tǒng)中諧波測量進(jìn)行研究，通過對電力系統(tǒng)的諧波及電力各個參量的測量，以實現(xiàn)實時檢測電網(wǎng)質(zhì)量。 該裝置的推廣和應(yīng)用有著巨大的社會效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。考慮閩南地區(qū)生產(chǎn)企業(yè)相對集中，在一個園區(qū)建立一個電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)具有現(xiàn)實的可行性 :在每個電力用戶和配電端安裝一個現(xiàn)場電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，利用無線或有線通信方式進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的自動收集或人工收集，由一個數(shù)據(jù)處理計算中心來實現(xiàn)電能質(zhì)量的管理。 [技術(shù)關(guān)鍵 ] 本課題的關(guān)鍵技術(shù)和難點 : （ 1） 系統(tǒng) 中的 干擾 問題 （ 2） 非同步采樣的頻譜泄露和柵欄效應(yīng) （ 3） 互感器磁飽和非線性造成系統(tǒng)誤差 6 （ 4） 傳統(tǒng) FFT 分析 不能進(jìn)行 非整次諧波分析 （ 5） 傳統(tǒng) FFT 分析對于突變信號和非平穩(wěn)信號諧波分析的無能為力 （ 6） 電能質(zhì)量擾動的數(shù)據(jù)壓縮問題 （ 7） ADC 造成的系統(tǒng)誤差 （ 8） 系統(tǒng)的軟件誤差 （ 9） 互感器 隨電流大小非線性造成誤差 （ 10） 閃變測量功能 的實現(xiàn) [技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ] 技術(shù)指標(biāo) ? 頻率測量 測量范圍： 48～ 52Hz，中心頻率 50Hz，測量條件：信號基波分量不小于 80％ ； 測量誤差 : ≤ ? 輸入電壓量程 10480Vrms ? 輸入電流量程 5Arms, 200Arms（選配） ? 基波電壓（電流）幅值 ：基波電壓允許誤差：≤ ％ .；基波電流允許誤差：≤ 1％ . ? 基波電壓（電流）之間相位差的測量誤差≤ 176。并在硬件上設(shè)計同步鎖相環(huán)電路，進(jìn)行整周期采樣，以滿足計算精度的要求。 在軟件上，計劃研究開發(fā)高效率的算法，從而可以在兩次采樣間隔 的時間里完成各個電能質(zhì)量參數(shù)的計算和數(shù)據(jù)存儲，達(dá)到計算和采樣的同步。因此走向雙 CPU 架構(gòu)也是必然趨勢。隨著集成電路技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式實時系統(tǒng)技術(shù)的日益成熟和完善，電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)正在朝著在線監(jiān)測、實時分析、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的方向發(fā)展。目前，電力部門用的諧波測量和分析裝置大多數(shù)是進(jìn)口的國外產(chǎn)品，價格昂貴。 而其另一款致茂 6630 功率分析儀是一彈性設(shè)計的多功能電力測試設(shè)備，可與其它系統(tǒng)整合或單機(jī)使用，具備諧波、電壓波動、多用 電表、資料記錄及波形顯示等五種獨立的功能模塊，以及可與自動測試系統(tǒng)整合的測試與分析能力。隨著對電能質(zhì)量問題的研究的深入，國內(nèi)外也出現(xiàn)了相應(yīng)的測量儀表。 [國內(nèi)外研究概況 ] 一 國外研究現(xiàn)狀 國外從 90 年代以來，已經(jīng)出現(xiàn)了定制電力的供電技術(shù)，把大功率電力電子技術(shù)和配電自動化技術(shù)綜合起來，以用戶對電力 可靠性和電能質(zhì)量的要求為依據(jù)，為用戶配置所需要的電力。因此，國內(nèi) 外都在加緊研究諧波污染的治理方法。 3 一、 本研究項目的科技依據(jù) （包括科技意義和應(yīng)用前景，國內(nèi) 外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用理論基礎(chǔ)研究項目應(yīng)闡述學(xué)術(shù)思想，立論根據(jù)，特色或創(chuàng)新之處，主要參考文獻(xiàn)目錄及出處；推廣項目說明成果成熟程度、適用范圍，以及成果的知識產(chǎn)權(quán)等問題） [項目背景 ] 20世紀(jì)六七十年代以來，由于大功率變流設(shè)備和電子調(diào)壓設(shè)備的廣泛應(yīng)用，大量家用電器普遍采用晶閘管以及其它各種非線性負(fù)荷，導(dǎo)致電力系統(tǒng)波形畸變?nèi)找鎳?yán)重，再加上競爭和充分利用電工材料，對電工設(shè)備日益傾向于采用在其磁化曲線臨界情況下甚至在飽和區(qū)段工作，導(dǎo)致這些電力設(shè)備的勵磁電流波形嚴(yán)重畸變，嚴(yán)重危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，從而使諧 波問題倍受各國的重視和關(guān)心?？傮w目標(biāo)為研制一種以高速 DSP 和 CPLD 為核心的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)用快速、準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)的算法，實現(xiàn)電能質(zhì)量在線實時監(jiān)測和自動分析。 項目意義 隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)各個部門的用電量不斷增 2 加，電氣化程度越來越高，新工藝、新技術(shù)廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個方面，越來越多的用戶采用了性能好、效率高但對電源特性變化敏感的高科技設(shè)備，電力用戶對電能質(zhì)量的要求不斷提高。與此同時，許多新型的電氣設(shè)備在其運(yùn)行中會向電力系統(tǒng)中注入各種電磁干擾，對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和用戶設(shè)備的正常工作造成的危害與影響不斷增加，電能質(zhì)量問題日益突出，引起了供電部門和廣大電力用戶的普遍重視。 該系統(tǒng) 主要完成如下功能： (1)采用鎖相技術(shù)進(jìn)行三相交流電的測量 (包括電壓、電流和頻率 )； (2)研究和測試三相交流電的諧波、不平衡度； (3)研究和測試三相交流電的有功功率、無功率和功率因數(shù)； (4)同上位機(jī)通信采用 232 通信接口 ； 。在我國，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電氣化鐵道的發(fā)展、化工、冶金、