一种基于特征根估计的谐波源定位装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电气工程领域，尤其是涉及一种基于特征根估计的谐波源定位装 置。
【背景技术】
[0002] 随着时代的进步和科技的发展，电力系统的电网结构复杂程度增加，负荷中的设 备对电能有了较高的要求，电能质量问题也越来越被关注。在电能质量包括的所有评价内 容中，谐波含量认为是一种重要的指标。谐波污染主要是由于种类繁多、数目庞大的非线性 负载运行时将产生的谐波注入到电网中。若已经获得谐波源的位置、容量等信息，就可以采 取相关措施改善处理，阻止其影响其他用户。因此，为了改善电能质量，明确做到责任划分， 研制一套精确地谐波源定位装置有着重要意义。
[0003] 但随着经济的发展，电网结构日益庞大，谐波源也越来越复杂，难以对其准确定 位，因此研宄谐波源辨识技术及发射水平估算方法非常必要。
【发明内容】
[0004] 为了解决谐波源责任划分难和谐波种类无法判别的问题，本装置特别地应用了一 种精确的谐波源定位和分析方法。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案是：一种基于特征根估计的实时谐波源定位装置， 其特征在于，包括：模拟量采集模块、模拟量调制模块、AD转换模块、处理单元、GPS模块、 数据通信模块、显示模块和电源模块；所述模拟量采集模块连接模拟量调制模块，所述模 拟量调制模块接AD转换模块，所述AD转换模块接处理单元，所述处理单元连接数据通信 模块、显示模块、GPS模块，所述电源模块为整个硬件电路供电；所述的模拟量采集模块分 别使用钳状的电压传感器采集电压值，和钳状的霍尔传感器采集电流值；使用处理单元为 DSP加 MCU双处理器，外围的逻辑控制为Altera的EPM7032AE的CPLD器件；DSP加 MCU的 双处理器通过总线来交换二者之间的数据；所述数据通信模块采用中兴2G模块MG2639,通 过数据通信模块与远端的监测装置连接，将生成的报告发送给监测装置；所述GPS模块采 用SiRFstar第三代芯片，通过搭载GPS芯片可以实时确定谐波源的地理信息；所述显示模 块包括液晶显示和按键，采用液晶显示可以将用户所需要了解的数据直观的予以显示，配 合按键可以方便用户的操作；液晶显示选择深圳耀宇科技的320240A-3液晶模块，采用总 线方式与处理单元连接，具有强大的作图功能，支持文本显示模式、图形显示模式和混合 显示模式，具有功能齐全的控制指令集；按键部分采用的是简单的非编码键盘，硬件电路简 单，易实现；所述电源模块，因为采样方式为交流采样，则要求运放可以通过正负极性的信 号，选择+15V双极性供电；另外，作为AD转换模块的核心部分ADC芯片采用+5V供电，基于 特征根估计的实时谐波源定位装置的核心部分DSP采用的是3. 3V供电；所以基于特征根估 计的实时谐波源定位装置的供电方案为：选用AC/DC模块给电路板供电。
[0006] 本发明还公开一种实时精确的谐波源定位方法，其关键在于，包括如下步骤：
[0007] 步骤1，在PCC点测得的谐波电压和谐波电流值为多个谐波源叠加后的值，我们需 要通过基于FFT算法的谐波分析方法，计算出某次谐波电流和谐波电压的含有率。
[0008] 步骤2,进一步建立某次谐波电压和谐波电流之间的线性回归模型，通过特征根估 计出相应的回归方程和回归系数。
[0009] 步骤3,根据得到的谐波电压和谐波电流的回归方程和回归系数，计算出谐波阻 抗，从而计算出谐波源的污染水平，定位系统侧和用户侧谐波源。
[0010] 所述一种实时精确的谐波源定位方法，所述步骤2包括：
[0011] 步骤21，对于回归模型Y = &1+χβ + ε，E(e)=0, C0V(e) = 〇2I，其中Y为因变量，X 为自变量，β为回归系数，ε为观测误差。
[0012] 首先，对X、Y进行中心化、标准化处理，得到X'Υ%令矩阵J = 则AtA的特 征根为Ai，对应的特征向量为Pi，其中|=0, 1，…，m;且λ i+1。即存在正交阵P = (PwP1,......pmMiPT(ATA)P = diagU。，A1......λ m)，因变量 Y*与自变量 X * 之间存在 着严格的线性关系：
[0013]
【主权项】
1. 一种基于特征根估计的实时谐波源定位装置，其特征在于，包括：模拟量采集模块、 模拟量调制模块、AD转换模块、处理单元、GPS模块、数据通信模块、显示模块和电源模块； 所述模拟量采集模块连接模拟量调制模块，所述模拟量调制模块接AD转换模块，所述AD转 换模块接处理单元，所述处理单元连接数据通信模块、显示模块、GPS模块，所述电源模块为 整个硬件电路供电。
2. 根据权利要求1所述的一种基于特征根估计的实时谐波源定位装置，其特征在于， 所述的模拟量采集模块分别使用钳状的电压传感器采集电压值，和钳状的霍尔传感器采集 电流值。
3. 根据权利要求1所述的一种基于特征根估计的实时谐波源定位装置，其特征在于， 使用处理单元为DSP加MCU双处理器，外围的逻辑控制为Altera的EPM7032AE的CPLD器 件；DSP加MCU的双处理器通过总线来交换二者之间的数据。
4. 根据权利要求1所述的一种基于特征根估计的实时谐波源定位装置，其特征在于， 所述数据通信模块采用中兴2G模块MG2639,通过数据通信模块与远端的监测装置连接，将 生成的报告发送给监测装置。
5. 根据权利要求1所述的一种基于特征根估计的实时谐波源定位装置，其特征在于， 所述GPS模块采用SiRFstar第三代芯片，通过搭载GPS芯片可以实时确定谐波源的地理信 息。
6. 根据权利要求1所述的一种基于特征根估计的实时谐波源定位装置，其特征在于， 所述显示模块包括液晶显示和按键，采用液晶显示可以将用户所需要了解的数据直观的予 以显示，配合按键可以方便用户的操作；液晶显示选择深圳耀宇科技的320240A-3液晶模 块，采用总线方式与处理单元连接，具有强大的作图功能，支持文本显示模式、图形显示模 式和混合显示模式，具有功能齐全的控制指令集；按键部分采用的是简单的非编码键盘，硬 件电路简单，易实现。
7. 根据权利要求1所述的一种基于特征根估计的实时谐波源定位装置，其特征在于， 所述电源模块，因为采样方式为交流采样，则要求运放可以通过正负极性的信号，选择+15V 双极性供电；另外，作为AD转换模块的核心部分ADC芯片采用+5V供电，基于特征根估计的 实时谐波源定位装置的核心部分DSP采用的是3. 3V供电；所以基于特征根估计的实时谐波 源定位装置的供电方案为：选用AC/DC模块给电路板供电。
【专利摘要】一种基于特征根估计的谐波源定位装置，其特征在于，包括：模拟量采集模块、模拟量调制模块、AD转换模块、处理单元、GPS模块、数据通信、显示模块和电源模块。所述模拟量采集模块连接模拟量调制模块，所述模拟量调制模块接AD转换模块，所述AD转换模块接处理单元，所述处理单元连接数据通信模块、显示模块、GPS模块，所述电源模块为整个硬件电路供电。
【IPC分类】G01R23-16
【公开号】CN204422650
【申请号】CN201420767547
【发明人】李国欣, 郭彩翔, 陈亮, 李传号, 刘政, 高健翔, 袁刚, 刘珍, 刘迎
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月9日