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随着电力电子技术的发展和电力系统中大量非线性负荷的出现,暂态过电压和瞬态过电压、电压凹陷与短时间间断等一些以前未被人们所重视的电能质量问题不断增加,谐波、电压波动闪变、三相不平衡等传统电能质量问题更加恶化。因此,必须对电能质量进行实时监控,及时掌握全网的电能质量水平与状况,为电能质量的治理以及决策机构提供必要的依据,确保电网的安全稳定运行。
基于快速傅立叶变换理论(FFT)的电力系统监测是目前应用最多也最广泛的一种方法。但是采用FFT进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响到数据分析尤其是谐波分析的结果。因此,本文依据同步采样理论,提出一种自适应整周期采样方法,即:利用上一个周期的采样值计算得到电网的频率,及时调整下一个计算周期的采样频率,保证在一个信号周期内能够均匀采样到N点。从而解决采样不同步的问题,降低计算量,提高了数据精度,有效消除计算误差。
在此基础上,本文结合五项电能质量国家标准,以C8051F020为核心,主要针对电网中的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数以及谐波分析进行检测,自主研发了一款新型配电综合监测仪,并提出一种时间触发模式下的新型软件设计结构,解决了嵌入式系统中的多任务调度难的问题。
经过试验调试,监测仪工作正常,性能稳定,抗干扰能力强,完全符合国家标准所指定的要求,达到了能投入运行的要求和指标。