高精度无功功率测量的研究

电能是国民经济与人民生活的主要能源，随着我国电力工业的持续高速发展，电能作为一种能直接反映电力企业经济效益的商品而备受重视。现有的电能表测量无功的设计原理都是基于正弦周期电压和电流信号的假设，其理论基础是正弦电路功率理论，这类电能表只适用于计量供电电压和电流的波形无畸变下的线性负荷电能。然而，随着电力系统中非线性元件的急剧增加，电网和负荷特性有了很大的变化，电力系统的非线性特征、电流电压波形的畸变及不对称情况也变得异常明显。在此情况下正弦电路功率理论逐渐呈现出不适应。论文研究了非正弦电路的无功功率测量算法，设计了高精度电能表的硬件、软件方案，在电力应用开发模板FFT-2812的实验平台上编程实现了基于Hilbert数字滤波器的无功功率测量算法。 论文简述了常用的非正弦电路无功功率理论的定义和几种常用的无功功率测量算法。对非正弦电路无功功率理论及其无功功率测量算法进行了研究，根椐Budeanu无功功率定义提出了基于Hilbert数字滤波器的无功功率测量算法，设计了Hilbert数字滤波器，并在MATLAB中利用牵引供电实时数据对非正弦电路各无功功率测量算法进行了仿真比较，证明所设计的Hilbert数字滤波器算法能够更精确地测量无功功率。 论文设计了高精度电能表的硬、软件方案，考虑了从硬件和软件两个方面的设计来增加该电能表的抗干扰特性，并在电力应用开发模板FFT-2812的实验平台上编程实现了Hilbert数字滤波器算法，进一步证明了DSP芯片和Hilbert数字滤波器测量无功功率的算法应用在该高精度电能表设计中的高精确性和实用性。