配电网三相谐波的精密测量

配电网三相谐波的精密测量

许徽

(华北电力大学，河北保定071000)

睛要]本文介绍了—种基于DSP的配电网三相电力谐波精密射量的方法，降低干扰和频谱泄漏的影响，提高谐波的测量精度。陕键词]DSP；频谱泄漏；谐波测量；修正值

随着电力电子技术的飞速发展，电力电子设备的广泛应用造成了

电力系统的谐波污染。谐波对电力系统的污染不仅危害系统本身，如产

生附加损耗，增加设备温升，恶化绝缘条件，缩短设备寿命；无功补偿电容器组可能引起谐波谐振，造成危险的过电流或过电压；保护装置的误动作和R十置的误差等。同时可能造成对广大的电力用户的危害，如可

能引起电机的机械振动，危及人身及设备安全：造成严重的电磁污染，

使计算机及数据处理系统出现错误等。对于谐波管理，国家技术监督局

于1993年7月颁布了‘电能质量公用电网谐波>【GB／T14549--

93)的国家标准，并于1994年3月正式实施。因此有效的谐波监测、管理，也是电力系统安全运行工作的重要部分。为此，我们在配电运行监测仪中增加了谐波监测功能。该监测仪以数字信号处理器DSP为核

，湍件，具有强大的数据处理能力。利用高速采样～D转换器，采用

数据抽取方法，实现了谐波的精确测量。

1监测仪的组成

监测仪主要由DSP芯片、A∞转换器、输入电路和输出电路四部

分组成。电路原理框图如图1所示。图中V／V表示电压变送器，l／v表示电流变送器。低压配电线路的三相电压和三相电流通过变送器变换，经低通滤波器后，送入AD73360进行AD转换，变换后的数字信号通过同步串行口进入TM$320F206，DSP对采到的数字信号进行FFT

变换、运算，得到需要的电压、电流、功率、电能、功率因数、谐波率

(HRU)及谐波畸变率(-rHD)。结果可就地显示，也可通过RS232接

口进行数据远距离传送。

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图1电路原理蜓图

1．1模拟输、电路

AD73360有六个模拟输入通道，六个通道可同时采样，且无须PU的干预，从而有效减少了通道之间由于采样时间不同而造成的相于50Hz的工频信号测量，为提高系统的抗干扰能力，我们采用差动输入方式，把信号直接耦合到AD73360的模拟输入端。由于每个通道都有内置的反混迭滤波器，所以对于输入端的反混迭滤波器的要求大为简单，只需一阶RC滤波即可，输入电路如图2所示。图中，REFOUT为AD73360产生的基准输出，通过R。R。来偏置模拟输入端的电平。o,C2是耦合电容，其值可取0．1u

F或更大。R，和C冬R2和C。共同

构成一阶低通滤波器。

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图2差动输入交嗣黼路

12

A／D与DSP的接口电路

由于AD73360和TM$320F206都支持工业标准的六线同步串行

接口，所以二者之间的接口电路非常简单。图3是该接口的逻辑电路

图。图中AD73360的输入帧同步信号SDIFS和输出帧同步信号SD—

OFS与TM$320F206的发送帧同步信号FSX和接收帧同步信号FSR相互连接，通讯设置为以AD73360为主模式。这样无论是发送帧同步

信号还是接收帧同步信号，都粥虽制与SDOFS保持同步，避免了输入

数据和输出采样结果之间的冲突。TMS320F206的标志输出信号F×与AD73360的复位信号RESET和激活信号SE，用于控制AD73360的激活与关闭。

图3接口逻鄂赵路图

2谐波测量方法

用FFT进行谐波测量时，首先对信号进行采样，然后建立数据窗D，获取一组FFT分析的数据，进行FFT变换，得到谐波结果。数据输出格式为：实、虚部数据交替Jl瓯序存放。即电压各次谐波分量的实部

(附和虚部(1rr)，则三相电压各次谐波的有效值(UrJ和初相位(vJ

为：

矾=√“≈[玑D2+(L【矽，D2

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由上式计算出三相电医各次谐波分量的有效值和初相位，则各次

谐波电压含有率(HRU．)和谐波畸变率(rHD)分别为：

瑚u。=鲁x100％

黝=K。屈。

、医／

3三相谐波测修正值的确定

使用FFT对周期信号进行测量，在满足采样定理的同时，需要对信号进行截取，由于对信号的非整周期截取，会造成频谱泄漏误差。为

尽量减：!濒谱泄漏的影响，采用数据抽取的方法，来满足对信号的整周

期采样，减少泄漏影响。在我们研制的系统中采用基一4、64点FFT算法，即一个信号周期需要采集64个数据，采用定时采样。由于采用F阿变换，为得到准确的相位关系，采用六路同时采样，以A相为参

考，即A相从过零点开始采样，则B、C两相不能从过零点开始采样，造成B、C两相谐波测量结果误差较大。经过多次实际测量，发现B、C两相谐波测量误差基本不发生变化。经过多次测量，得到B、C两相谐波测量误差平均值，得出了修正值。

4程序设计

程序流程图如图4所示。初始化、数据采集、FFT、结果输出程序

用汇编语言编写，处理用C语言编写。图4为程序流程图。软件实

现对AD73360采样速率的控制，从一个周期中抽取64个点，进行基—4的FFT运算，运算结果经修正、计算后输出。

(下转第171页)

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C位误差。每个通道既可以配置成单端输入，也可以配置成差动输入。对C应用科技

降，缩短色谱柱的使用寿命并干扰色谱测定。本方法采用全自动凝胶净化在线浓缩系统，参考德国DFG—S19农药多残留分析的试样净化方法，通过对仪器条件的改进，实现了GPC净化、定量浓缩、收集特定馏分的目的，同时也缩短了试样净化时间。由于GPC是依靠被分离物质本身相对分子质量的大小对样本进行分离的，凝胶本身与被分离试样之间没有相互作用，因此被分离物质在分离过程中不会发生化学变化。在GPC中，大分子物质将首先被洗脱出来，如油脂、类脂化合物、聚合物、蛋白质、色素及类固醇等，而,j,xA．-7-物质(如农药等)则扩散进入凝胶孔内，较迟流出色谱柱。GPC的条件温和，对农药的性质没有特殊要求，不同类型的农药可同时分析，而这三种农药的相对分子质量比较集中，它们在凝胶柱中被洗脱出来的时间比较集中，再加上在一个

图1

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保留时间t／min

3种农药混台腓溶液截督于菥圈

固定的淋洗系统中，凝胶可以被反复使用，所以利用Bio—BeadsS—X3

凝胶填料净化样本中的残留农药，不但技术成熟，廉价，而且净化效果

和回收效果良好。PSA填料是与氨基柱填料相似的吸附剂，它有两个

1和10．9，有比氨基柱填料更强的离子交换氨基，其pKa值分别为1Q

Th●帅)

能力，同时PSA填料可与金属离子产生螯合作用，从而去除金属离子，

因而广泛用于农药残留分析中样品的前处理，以去除有机酸、色素和金

图2阴l生口鱼岢㈣SIM总离子流图

町0D0-15．∞

保留时间t／min

属离子的干扰。由于经过GPC净化后的水产品可能含有少量的有机酸等杂质，因而加入PSA填科可对样品进一步进行基质固相分散净化，达到良好的净化分离效果。

23标准曲线和检出限

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分别配制o．01，0．05，0．1，Q5，1，10mg／L混合标准溶液，按试验条件进行了测定，外标法以蜂面积对标准溶液的浓度作图，扑草净、

禾草丹、呋喃硫威的线性范围均在为o．05—10mg／L，相关系数均为09999，以信噪比等于10确定测定限均达0．025mg／L，折算成样品的质量浓度为o．01mg／kgo

24回收率与精密度试验

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保留时间t／m／n

图3阴性口鱼片样品加标的SLM总离子流图

3结论

在阴性口鱼片中添加∞1、0．05、0．1、0．5mg／kg四个浓度的扑草

净、禾草丹、呋喃硫威标准品，各平行做6份，按试验条件进行精密度

GC—Ms／SIM同时测定果蔬中除草剂扑草净、禾草丹、呋喃硫威残留，前处理方法简单快速，方法的回收率、精密度高、检出限低，可

以满足口鱼片中农药残留检测的要求。

基金项目：江苏出入瑚潲澎潲壤局碉-碍F汁划Q009Iq33)。

和回收率试验，结果见表2。其中混合标准溶液和阴性口鱼片及其加标

回收样品谱图见图1—3。

表2回挺羁曼I镪渤董试验缸=国

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作者简介：陈鸿，1971年生，女，江苏盐城^，助理工程师，从事食品农药残留分析研究工作。

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5结论

利用DSP进行FFT变换，交换速度快，可采用快速AD采样，采

用数据抽取的方法，减少频谱泄漏，加入修正值，提高谐波测量准确度。谐波测量结果已比较准确，误差小于±5％，满足工程要求。

劳据秉辜、抽审

[参考文献】

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修正、计茸结果输出