电能质量监测仪设计
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摘要
电能质量监测仪是一种用于监测电网运行状态的的工业仪表。它能实时提供电压、电流、有功功率、无功功率、频率等电能质量的基本参数，而且能对电力系统的谐波、三相电压不平衡度、电压波动和闪变等电能质量指标进行分析，为电力部门对电能质量的监测提供了强有力的支持。
本电能质量监测仪主要是以数字信号处理技术为核心，采用更灵活、更准确的数字信号处理算法进行数据运算，并且使用了新的数据处理方法，实现了对电能质量各种指标的精确计算和分析，减少了硬件成本，使电能质量监测更符合数字化技术发展的需要。
该监测系统采用了TI公司的16位定点DSP芯片TMS320LF2407A、电压和电流精密互感器、抗混叠滤波电路、六通道同时采样的高速A／D转换器ADS7864、键盘、图形液晶显示器、RS—232串行通讯接口等，硬件成本低，简便易用。
The power quality monitor is a kind of measuring instrument monitoring the operation state of electric power in industry, which can provide the basis parameters of power quality such as voltage, electric current, active power, reactive power and frequency, and moreover, can analyze the indexes of power quality such as power harmonic, three-phase voltage asymmetry and grid harmonic voltage fluctuation and flicker for the fake of providing the better support for Electric Power department monitoring power quality.
In order to calculate and analyze accurately the indexes of power quality, this power quality monitor is according to the core of digital signal processing technology mostly, adopts the more agile and accurate arithmetic of digital signal processing and moreover uses the new dada processing methods, which can reduce the hardware cost and accord with the requirement of digital technology development.
The monitor system is made by the 16-bit fixed-point DSP TMS320LF2407A , the precise potential transformers and current transformers, anti-alias filter, 6-channel simultaneous sampling analog-to-digital converter ADS7864, keyboard, graphics LCD , RS-232 interface etc, which is cheap in cost and easy to control.
本电能质量监测仪主要是以数字信号处理技术为核心，采用更灵活、更准确的数字信号处理算法进行数据运算，并且使用了新的数据处理方法，实现了对电能质量各种指标的精确计算和分析，减少了硬件成本，使电能质量监测更符合数字化技术发展的需要。
该监测系统采用了TI公司的16位定点DSP芯片TMS320LF2407A、电压和电流精密互感器、抗混叠滤波电路、六通道同时采样的高速A／D转换器ADS7864、键盘、图形液晶显示器、RS—232串行通讯接口等，硬件成本低，简便易用。
The power quality monitor is a kind of measuring instrument monitoring the operation state of electric power in industry, which can provide the basis parameters of power quality such as voltage, electric current, active power, reactive power and frequency, and moreover, can analyze the indexes of power quality such as power harmonic, three-phase voltage asymmetry and grid harmonic voltage fluctuation and flicker for the fake of providing the better support for Electric Power department monitoring power quality.
In order to calculate and analyze accurately the indexes of power quality, this power quality monitor is according to the core of digital signal processing technology mostly, adopts the more agile and accurate arithmetic of digital signal processing and moreover uses the new dada processing methods, which can reduce the hardware cost and accord with the requirement of digital technology development.
The monitor system is made by the 16-bit fixed-point DSP TMS320LF2407A , the precise potential transformers and current transformers, anti-alias filter, 6-channel simultaneous sampling analog-to-digital converter ADS7864, keyboard, graphics LCD , RS-232 interface etc, which is cheap in cost and easy to control.
引文
[1] 章艺，孙怡，孙悦．电能质量的分析与测量．测控技术，2000，8：61-63
[2] Angrisani L, Daponte P, Apuzzo M D.A Measurement Method Based on the Wavelet Transform for Power Quality Analysis. IEEE transaction on Power Delivery, 1998,13(4):990-998.
[3] Harris F J. On the of windows for harmonic analysis with the discrete fou(?)ier transform. Proc, IEEE. 1978, 66(1):51-83.
[4] Emanuel A E, OrrJA, GulacheuskiEM. A Survey of Harmonic Voltages and Current at the Customer' s Bus. IEEE trans on Power Delivery, 1993, 8(1).
[5] Peng F Z, Akagi H, Nabae A,A new approach to harmonic compensation in power system——a combined system of shum passive and series active filters[J].IEEE Transaction on Industrial Application. 1990,26(6):983-990.
[6] Backmutsky V, Zmudikov V, Agizim A, eral. New method for precise dynamic measurement of the actual power-time freguency and its data acquisition application, measurement Journal of the International Measurement Conferation. 1996,18(3):169-176.
[7] Gaouda A M, Salama M M A, Sultan M R. Automated recognition system for classifying and quantifying the electric power quality[C]Proceedings of the IEEE ICHQP Ⅷ, Athens Greece, 1998.
[8] Lassi Toiconen, Jorma Morsky. Digital Multirate Algotithms for Measurement of Voltage, Current, Power and Flicker. IEEE Transactions on Power Delivery, 1995,10(I):116-126
[9] 滕林，潘贞存．电能质量及其监测方法．国际电力，1998，4：42-46
[10] 邱万英．当今电能质量的新含义及分析．华东交通大学学报，2002，19(1)：21-24
[11] 田莉莉，吴为麟．电能质量的改善及监测．能源论坛，2002，2：22-24
[12] 林海雪．论电能质量标准．中国电力，1997，30(3)：7-10
[13] 樊韶胜，王小华，唐忠．三相无功功率测量的方法及误差分析．长沙电力学院学报，1999，14(2)：161—162
[14] 俞宁，李泰光，黄道基．电力谐波在线测量方法与监测系统设计．电测与仪表，1999，36(9)：12-15
[15] 范瑞逢．谐波的测量方法及谐波分析仪．浙江电力，1994，5：55-59
[16] 宗孔德，胡广书．数字信号处理。清华大学出版社，1988．
[17] 刘毅，孙莹光，杜祥岭．FFT算法在电力监控计算中的应用．辽宁工学院学报，2001，21(4)：16，17，24
[18] 潘贞存，陈青，王慧，赵宝光．含有谐波的交流电气信号的测量与计算．中国电力，1998，31(2)：17-19
[19] 余健明，同向前，苏文成．电压闪变的评价与工程计算方法研究．西安理工大学学报，1997，13(1)：46-50
[20] 同向前，余健明．电网电压中波动信号检出方法的研究．仪器仪表学报，1998，19(3)：235-238，262
[21] 赵刚，施围，林海雪．闪变值计算方法的研究．电网技术，2001，25(11)：16-18
[22] UIE Disturbance Working Group. Flicker measurement and evaluation. International Union for Electroheat, 1992
[23] IEC. 61000-4-15. Flickermeter-Functional and design specifications[s],IEC. 1997
[24] IEC Publication 868. Flickermeter-functional and design specification[s], 1986
[25] 谭晓莲，杨志坚．锁相技术在单片机无功功率测量中的应用．北京科技大学学报，1995，17(6)：547-551
[26] 毛晓波，吕建明．电力参数的交流采样技术及软硬件设计研究．仪器仪表学报，2001，22(4)：195-198
[27] 庞景先，温坚，赵明晶．光学精密工程，时域抽取基2快速傅里叶变换(FFT)算法．1995，3(3)：42-50
[28] 何青，刘玉杰．实序列的离散傅里叶变换方法选择与应用。电力情报，1995，3：42-46
[29] 仇润鹤，吴震春，任子晖．多功能电网谐波分析仪的研制．电力系统自动化，1995，19(2)：44-49
[30] 李君凯，丁化成．采用80C196KC的便携式谐波分析仪．仪表技术，2000，4：11-13
[31] 王静，赵怀林，毋茂盛．电网质量分析仪研制．电测与仪表，2002，39(439)：8-11
[32] Dugan R C, etal. Electrical Power System Ouality[M].New York: McGraw-Hill. 1982
[33] Instrumentation Reference and Catalogue[Z].Texas:National Instruments, 1998
[34] Kazibwe W E, etal Electric power system quality control technigues[M]Temple University, 1993.
[35] 刘和平，严利平，张学锋，卓清锋．TMS320LF240x DSP结构、原理及应用．北京航空航天大学出版社，2002
[36] 何苏勤．TMS320C2000系列DSP原理及应用技术．电子工业出版社，2003
[37] TMS320LF/LC240x DSP Controllers reference guide. Texas Instruments, 2000
[38] TMS320C2xx User's 6uide[Z].Texas Instrument, 1997
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[40] 傅晓程，祁才君．ADS7864及其应用．仪表技术，2002，23-25
[41] ADS7864 Datasheet.Texas Instruments Incorporated,2000,9
[42] 王勋，黄益庄．点阵图形液晶显示器的应用．华东交通大学学报，1998，15(3)：45-49
[43] 韩清涛，谭凯，吴国强．图形液晶显示模块与80C196KB单片机接口技术．信息技术，2000．1：28-29
[44] 贺慧玲．提高电力网谐波分析的精度新方法的研究．水电能源科学，1999，17(1)：24-27
[45] 杨向萍，提高FFT运算速度的几项措施．中国纺织大学学报，1999，25(1)：42-44，62
[46] 史旺旺，黄亚忠，徐晓华．交流采样中开平方算法的研究。电测与仪表，2000，37(416)：10-12，56
[47] 朱景伟，樊印海．基于丁MS320C2xx DSP芯片的常用函数程序设计方法．自动化与仪表，2001，16(6)：55-61
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