电力系统谐波检测和分析系统的设计.doc

微型计算机应用大作业 名称：220/380V 50Hz的电力系统谐 波检测和分析系统的设计 姓名：钱黄生 学号：0501321 220/380V 50Hz的电力系统谐波检测和分析系统的设计 摘要：近年来，随着直流输电和柔性交流输电技术的采用，电气化铁道的快速发展，化工、冶金、煤炭等工业部门中电力电子设备的大量应用等，使得电网的谐波含量大大增加，电网波形畸变越来越严重，对电力系统的安全、经济运行造成极大的影响。谐波测量是谐波问题研究的主要依据，实时测量电网中的谐波含量，确切掌握电网中谐波的实际状况，对于防止谐波危害，保障电网的安全运行是十分必要的。本设计在简要分析相关谐波标准和谐波测量技术现状后，选择了基于TMS320F2812实现谐波检测的方案，主要完成了数据采集和分析工作。 关键词:谐波分析;TMS320F28I2，数据采集和分析 设计要求： 1. 设计硬件电路: 单片机（51或DSP等）采样率1kHz/通道，8通道，不小于10位精度. 2. 设计软件流程,至少包括: 1) 初始化主程序; 2) 数据预处理子程序: 对每一个通道都连续采集6次,进行数据滤波; 3) 数据分析子程序: 对每个通道的数据进行进行傅立叶分析(虚拟调一个傅立叶分析子程序,该子程序模块内容空); 4) 串行通讯子程序: 每次采完8个通道的数据后，发出一次中断请求，通过串行通讯总线,把数据送到主机。 第一章：前言 1.1 什么是电力谐波、电力谐波的危害发电厂发出交流电的频率是50赫兹，波形是正弦波。通常称工频。波形图如下： ??? 在电力系统方面，谐波是指多少倍于工频频率的波形，简称“次”，是指从2次到30次范围，如5次谐波电压（电流）的频率是250赫兹，7次谐波电压（电流）的频率是350赫兹；超过13次的谐波称高次谐波。 ??? 从图二看出电压波形有开口，电流波形是方波，与图一所示波形有很大的差别。 ??? 电力谐波对电力网（包括用户）危害是十分严重的，它是一种电力污染，一种人们（用五官直接感受而不通过仪器）看不见、嗅不到、摸不着的污染。所以往往不被人们注意。 ??? 谐波对电力系统产生的危害主要有以下几点：??? 1、对电力设备的危害??? （1）加速电力变压器绝缘老化，缩短变压器使用寿命。??? （2）使开关（断路器）过载，造成经常性跳闸。由于谐波电流在导体表面流动，引起导体发热，降低了开关的实际容量所致。??? （3）使无功补偿设备部件损坏，无法进行无功补偿，加大线路损失，降低变压器额定容量。??? 2、对变电所的继电保护产生干扰，易造成保护误动作，导致区域性停电事故。??? 3、干扰通讯，影响通讯网络。通讯系统使用大量计算机容易受谐波干扰。4、对家用电器产生危害，如空调、微波炉、电视等。 图2.1 系统设计框图 2.1 TMS320F281X简介 TMS320F281x是TI公司2002年推出的新一代应用于控制等领域的32位芯片，隶属于2000系列，是TI当前主推的主流芯片，用来替代以前的2xx和24x，且与24x系列兼容，但是性能得到了极大的提高，增加和改进了许多功能。其具有以下特点(功能框图见图2.1): 1)高性能静态CMOS技术，更低的功耗，3.3 V供电1.8V@135MHz；1.9V@150MHz的执行速度。 2)支持标准的JTAG边界扫描技术，符合IEEE1149.10 3)高性能32位CPU，支持: .单周期完成1条32*32乘法或2条16*16乘法; .哈佛总线结构，单周期完成读一修改一写操作; .极快的中断响应和处理; .4M的程序/数据寻址空间: .高效率程序设计(可应用C/C++和汇编语言)。 4)片上存储器(FLASH, OTP ROM, 8K* 16位SRAM可密码保护): .大容量128K* 16位FLASH/ROM; .1K*16位 OTP ROM; .18K* 16位SARAM; .4K* 16位Boot ROM，软件引导模式。 5) F/C2812支持4M*16位外部存储空间，三个外部中断，外部中断扩展(PIE)支持45个外部中断。 6)事件管理器((2个:EVA+EVB): 6对互补的PWM十4个独立的PWM+死区控制: 6通道QEP } 4个通用目的定时器。 7)串行外围设备: .串行外围接口(SPI); .两个串行通信接口((SCI )，标准的