船舶電能質量監測系統的製作方法
2023-07-09 07:43:01 4
專利名稱：船舶電能質量監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電能質量監測技術，是一種為檢測船舶獨立電網運行質量而研製的一種專用監測設備，具體為一種船舶電能質量監測系統，主要用於實時獲取、在線及離線分析評估船舶電網的電能質量。
背景技術：
電能質量是指通過電網供給用電設備或用戶端的交流或直流電能的品質。導致用戶電力設備不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差，造成用電設備故障或錯誤動作的任何電力問題都是電能質量問題。電能質量除了保證額定電壓和額定頻率下的正弦波形外，還包括所有電壓瞬變現象，如衝擊脈衝、電壓下降、瞬時間中斷等。我國制定的電能質量國家標準包括GB/T 12325-2008《電能質量供電電壓偏差》、 GB/T 14549-1993《電能質量公用電網諧波》、GB/T 18481-2001《電能質量暫時過電壓和瞬態過電壓》、GB/T 15543-2008《電能質量三相電壓不平衡》、GB/T 15945-2008《電能質量電力系統頻率偏差》和GB/T 12326-2008《電能質量電壓波動和閃變》，這些標準給出了電能質量指標和推薦測量方法。上述單項指標的評估一定程度上忽略了不同電能質量問題間的相互聯繫，也忽略了用戶對不同電能質量問題的敏感度和重視程度。電能質量綜合評估就是在分析單項指標的基礎上，把部分或全部電能質量問題以及某項電能質量的多個特徵量按屬性合成一個有機的整體，從而有效反映電網系統的整體運行狀態。2001-2003EPRI的DPQ-II項目「電能質量的經濟性分析與經濟損失調查」表明短時電壓變動，包括電壓暫降、暫升、瞬時過電壓和短時中斷是美國電網中普遍存在的電能質量問題。LPQI在對歐洲8國的1400個監測點的電能質量調查表明諧波畸變、電壓閃變、 供電可靠性、電壓暫降和電磁兼容是歐洲電能質量的主要問題，但從經濟分析與核算看，電壓暫降造成的損失最大。船舶電能質量監測是一個複雜的系統工程，它涉及到電力系統、自動控制、現代通信、信號處理等多個方面。在監測裝置方面，由於電能質量需要監測的量很多而且大多是高度畸變的，傳統的方法是採用模擬信號的分析，監測不同的電能質量指標使用不同的儀器。如傳統的測量電壓和電流有效值的電壓表、電流表，測量功率損耗的有功表、無功表，測量頻率的頻率表，還有諧波表、三相不平衡度計、電壓波動和閃變儀等。此類儀器的不足之處是測量指標少，通用性較差、精度較低、自動化程度較低。採用數位訊號處理器(Digital signal processor, DSP)為核心的多功能電能質量測試儀表是技術發展的趨勢，除了具備上述傳統儀表的測量功能，還能自動抓取瞬時事件，進行數據錄波，並具有顯示、存儲、分析、通信、人機對話等功能。該類儀表也可以和計算機相連，使用分析管理軟體對數據進行直觀的分析，並自動生成有用的報表和圖表。現有的監測儀對一個節點進行單項指標分別監測有較好的效果，但未見將多項指標問題綜合成單一量化指標進行電能質量評估；另外， 無法對電網多個節點同時進行監測，難以深入分析影響電能質量的根源並及時了解電網電能質量水平。
發明內容
本發明的目的在於提供一種船舶電能質量監測系統，該系統能夠同時對電網上各個節點進行監測，分析影響電能質量的多個指標，並可以將多項指標問題綜合成單一量化指標進行電能質量評估，及時了解電網電能質量水平。本發明提供的一種船舶電能質量監測系統，其特徵在於，該系統包括數據採集處理子系統和數據分析評估子系統二個部分，數據採集處理子系統用於實時採集船舶電網三相電壓和電流信號，並通過乙太網提供給數據分析評估子系統；數據分析評估子系統包括在線電能質量分析評估模塊，以及離線電能質量參數檢測模塊兩部分，在線電能質量分析評估模塊用於在線完成穩態電能質量指標的計算，並根據指標權重給出電能質量綜合評估等級；離線電能質量參數檢測模塊用於完成暫態電能質量擾動參數檢測；穩態電能質量指標包括電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變；暫態電能質量擾動參數包括短時電壓變動、時變諧波和間諧波。上述技術方案可以採用下述方式進行優化數據採集處理子系統主要包括電流電壓傳感器、抗混疊濾波電路、鎖相電路、模數轉換模塊、外部數據存儲器、數位訊號處理器 (DSP)和通信接口，用於完成數據採集和預處理工作；電流電壓傳感器採用霍爾傳感器採集三相三線制電路的三相電壓、三相電流共6路信號，經過調理後送至抗混疊濾波電路；抗混疊濾波電路為有限帶寬的低通濾波器，其截止頻率為數模轉換電路採樣頻率的一半；抗混疊濾波電路濾除將收到信號中超過截止頻率的高頻分量，減緩頻譜混疊現象，再分別傳送到鎖相電路和數模轉換電路；鎖相電路跟蹤輸入信號頻率的波動，產生誤差信號送至模數轉換電路控制模數轉換電路的採樣步長，以確保數據整周期採樣；模數轉換電路根據鎖相電路提供的採樣步長將輸入信號進行模擬數字轉換，然後送至數位訊號處理器進行數據處理；數位訊號處理器控制模數轉換電路連續不間斷採樣外部電壓、電流，將電壓、電流循環存入外部數據存儲器，並控制通信接口電路將電能質量數據用TCP/IP協議上傳至乙太網；外部數據存儲器根據數位訊號處理器設定的緩衝區大小，接收來至數位訊號處理器的數據；通信接口電路將數位訊號處理器中的電能質量數據用TCP/IP協議上傳至乙太網。上述技術方案還可以採用下述方式進行優化在線電能質量分析評估模塊包括電壓偏差指標計算模塊、頻率偏差指標計算模塊、諧波指標計算模塊、三相不平衡指標計算模塊、電壓波動和閃變指標計算模塊、電能質量綜合評估模塊、數據錄波模塊七個部分，完成對頻率、基波有效值、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變5項電能質量指標的計算和綜合評估；電壓偏差指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓有效值偏差指標的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；頻率偏差指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓頻率偏差指標的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；諧波指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成2-30次諧波電壓、電流的幅度、頻率和相位稱計算，以及諧波電流總畸變率計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；三相不平衡指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成三相不平衡度指標計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；電壓波動和閃變指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓波動幅值、調製頻率和閃變指標的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；電能質量綜合評估模塊接收來至電壓偏差指標計算模塊、頻率偏差指標計算模塊、諧波指標計算模塊、三相不平衡指標計算模塊和電壓波動和閃變指標計算模塊的單項指標數據，將這六項指標數據綜合成單一量化指標綜合評估電網電能質量等級，其中，六項指標數據將電壓波動和閃變分開處理；數據錄波模塊接收乙太網傳送的電能質量數據，完成電能質量數據存儲工作，並將數據送至離線電能質量參數檢測模塊備用。 上述二種技術方案還可以採用下述一種或幾種方式進行作進一步的優化 (1)離線電能質量參數檢測模塊主要包括短時電壓變動參數檢測模塊、時變諧波
參數檢測模塊和間諧波參數檢測模塊；短時電壓變動參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成短時電壓變動止時刻、幅值和相位的檢測，並將結果送至船舶能量管理系統；時變諧波參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成時變諧波頻率、幅度和相位的跟蹤檢測，並將結果送至船舶能量管理系統；間諧波參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成間諧波頻率、幅度和相位的檢測，並將結果送至船舶能量管理系統。(2)電壓波動和閃變指標計算模塊將接收的信號經平方解調後，先用數學形態學方法對其進行濾波消噪，再用Prony算法估計出閃變信號的頻率、幅值和相位。(3)電能質量綜合評估採用雷達圖法，先對六項電能質量指標的權值進行排序，再依據該排序結果對雷達圖中指標對應的扇形區域進行排序和分配扇形的角度，利用各指標對應的扇形區域的對角線作為指標軸繪製雷達圖；最後利用所繪製雷達圖的面積和周長兩個變量完成對電能質量的綜合評估。(4)短時電壓變動參數檢測模塊採用瞬時電壓dq分解法瞬時確定電壓變動的起止時刻、幅值和相位，其中，採用數學形態濾波器代替dq分解法中傳統的低通濾波器和均值濾波器。(5)時變諧波參數檢測模塊在信號的基波頻率發生變化時，採用分段檢測的思想， 對每小段信號先採用插值快速傅立葉變換法檢測該段基波頻率，作為自適應線性組合器的輸入，然後採用遞歸最小二乘法進行幅度和相位的跟蹤檢測。(6)間諧波參數檢測模塊先對信號進行MUSIC功率譜估計，得到信號基波和諧波頻率；然後作瞬時電壓dq分解，基波分量通過坐標變換變為直流分量或去除；隨後再對dq 分解得到的信號求MUSIC功率譜，得到基波附近間諧波的頻率；最後採用最小二乘法計算出基波、諧波和間諧波的幅度和相位。本發明系統針對船舶電網電能質量特點，實時採集(如採用DSP)電能質量數據， 在線數據分析完成電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變等穩態電能質量指標的計算、分析和評估，離線數據分析完成短時電壓變動、時變諧波和間諧波等暫態電能質量擾動參數檢測。更進一步的，本發明還可以具有以下有益效果(1)採用冗餘的高速交換式工業乙太網，將各個節點的電能質量數據通過TCP/IP 傳送到電能質量監控站，實現對船舶電網的電能質量監測，以便深入分析影響電能質量的根源，評估整個電網電能質量等級。(2)根據電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動等電能質量指標，採用雷達圖法實現電能質量的綜合評估。(3)本發明可以採用dq變換和數學形態濾波相結合的方法進行短時電壓變動參數的提取，使其具有抗噪聲能力強、檢測精度較高等優點。(4)本發明可以採用數學形態濾波與Prony算法相結合的電壓閃變檢測的方法， 該方法檢測精度高，並且能避免傳統濾波帶來的邊界效應。(5)硬體可以設計成可攜式設備，特別適用於狹小的船舶空間。本發明可以利用 LabView開發的電能質量分析算法，使其實時性好，能夠滿足在線監測的要求。
圖1是本發明系統的結構示意圖；圖2是基於DSP的數據採集處理子系統的硬體原理圖；圖3是在線電能質量分析評估模塊的結構示意圖；圖4是離線電能質量參數檢測模塊的結構示意圖。
具體實施例方式為了實現上述目的，本發明採取如下的技術解決方案如圖1所示，本發明提供的監測系統包括數據採集處理子系統和數據分析評估子系統二個部分，在關鍵設備電網節點上均設置有數據採集處理子系統。數據採集處理子系統用於實時採集船舶電網三相電壓和電流信號，數據分析評估子系統包括在線電能質量分析和評估，以及離線電能質量參數檢測兩部分，分別在線完成電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變等穩態電能質量指標的計算，並根據指標權重給出電能質量綜合評估；以及離線完成短時電壓變動、時變諧波、間諧波等暫態電能質量擾動參數檢測。最後，將電能質量關鍵數據通過過程控制的對象連接與嵌入技術接口標準(OLE for Process Control, 0PC)通信方式傳送給船舶能量管理集控中心，為對船舶電力系統進行統一能量管理提供數據支持。如圖2所示，數據採集處理子系統主要包括電流電壓傳感器、抗混疊濾波電路、鎖相電路、模數轉換模塊(ADC)、外部數據存儲器、數位訊號處理器(DSP)和通信接口，用於完成數據採集和預處理工作。電流電壓傳感器採用霍爾傳感器採集三相三線制電路的三相電壓、三相電流共6 路信號，經過調理後送至抗混疊濾波電路。抗混疊濾波電路為有限帶寬的低通濾波器，其截止頻率為數模轉換電路採樣頻率的一半，以濾除超過截止頻率的高頻分量，減緩頻譜混疊現象。信號經過抗混疊濾波電路後，送至鎖相電路和數模轉換電路。鎖相電路跟蹤輸入信號頻率的波動，產生誤差信號送至數模轉換電路控制數模轉換電路的採樣步長，以確保數據整周期採樣。模數轉換電路根據鎖相電路提供的採樣步長將輸入信號進行模擬數字轉換，然後送至數位訊號處理器進行數據處理。數位訊號處理器是數據採集處理子系統的核心模塊，控制模數轉換電路連續不間斷採樣外部電壓、電流，將電壓、電流循環存入外部數據存儲器，並控制通信接口電路將電能質量數據用TCP/IP協議上傳至乙太網。外部數據存儲器根據數位訊號處理器設定的緩衝區大小，接收來至數位訊號處理器的數據。通信接口電路將數位訊號處理器中的電能質量數據用TCP/IP協議上傳至乙太網。數據分析評估子系統包括在線電能質量分析評估模塊，以及離線電能質量參數檢測模塊兩部分。在線電能質量分析評估模塊用於完成電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變等穩態電能質量指標的計算、分析和評估，離線電能質量參數檢測模塊用於完成短時電壓變動、時變諧波和間諧波等暫態電能質量擾動參數檢測。如圖3所示，在線電能質量分析評估模塊包括電壓偏差指標計算模塊、頻率偏差指標計算模塊、諧波指標計算模塊、三相不平衡指標計算模塊、電壓波動和閃變指標計算模塊、電能質量綜合評估模塊、數據錄波模塊七個部分，完成對頻率、基波有效值、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變5項電能質量指標的計算和綜合評估。電壓偏差指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓有效值偏差指標的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊。頻率偏差指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓頻率偏差指標的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊。諧波指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成2-30次諧波電壓、電流幅度、頻率和相位的計算，以及諧波電流總畸變率計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊。三相不平衡指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成三相不平衡度指標計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊。電壓波動和閃變指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓波動值和電壓閃變指標(包括短時間閃變水平值和長時間閃變水平值)的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊。電能質量綜合評估模塊接收來至電壓偏差指標計算模塊、頻率偏差指標計算模塊、諧波指標計算模塊、三相不平衡指標計算模塊和電壓波動和閃變指標計算模塊的單項指標數據，將六項指標(電壓波動和閃變分開處理)綜合成單一量化指標綜合評估電網電能質量等級。數據錄波模塊接收乙太網傳送的電能質量數據，完成電能質量數據存儲工作，並將數據送至離線電能質量參數檢測模塊備用。如圖4所示，離線電能質量參數檢測模塊主要包括短時電壓變動參數檢測模塊、 時變諧波參數檢測模塊和間諧波參數檢測模塊3個部分，完成完成短時電壓變動、時變諧波和間諧波等暫態電能質量擾動參數檢測。短時電壓變動參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成短時電壓變動止時刻、幅值和相位的檢測，並將結果送至船舶能量管理系統。時變諧波參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成時變諧波頻率、幅度和相位的跟蹤檢測，並將結果送至船舶能量管理系統。
間諧波參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成間諧波頻率、幅度和相位的檢測，並將結果送至船舶能量管理系統。實例數位訊號處理器使用德州儀器(Tl)公司的TMS320F2812DSP晶片對節點電能質量數據進行實時採集，傳感器由三個電流鉗和三個帶鱷魚夾的電壓測試線組成，電能質量信號檢測均採用霍爾傳感器，並用調理電路使其輸出電平標準化。為了滿足對30次諧波測量的採樣，根據採樣定理和實際工程的要求，我們設定的採樣頻率為6. 4kHz,即每周波採樣 128 點。A/D轉換器是模數轉換電路中的核心器件，我們選用TI公司的高性能A/D晶片 ADS8364做模/數轉換。抗混疊濾波器為有限帶寬的低通濾波器，其作用在於濾除超過採樣頻率的一半的頻率分量，減輕混疊現象。因為採樣頻率為6400Hz，故取抗混疊濾波器的截止頻率為3200Hz。鎖相環電路用於跟蹤系統頻率的波動。因為實際電網的頻率受用電負荷不平衡的影響，會產生小範圍的波動。這樣定步長的採樣會使每周波的採樣點數出現差異，非整周期的採樣會導致頻率洩漏，使得信號的頻譜分析結果產生誤差。接口電路採用CS8900A 晶片，實現TCP/IP通信接口功能。在數據採集實現過程中，由DSP控制A/D轉換電路連續不間斷採樣外部電壓、電流，循環存入緩衝存儲區，DSP分析採集數據，並控制CS8900A接口電路將電能質量數據用 TCP/IP協議上傳。DSP軟體設計採用C語言和彙編語言混合編程。軟體包括兩個方面的功能與硬體有密切關係的驅動程序，包括DSP內置外圍電路的驅動、AD轉換啟動、數據的實時採集，這些驅動程序完成對硬體的底層操作，要求及時處理，在中斷處理模塊中完成；與硬體無關的應用程式，實時性要求不高，如電能質量分析算法、數據的存儲、上位機通信等， 在系統主程序中完成。在線電能質量分析評估模塊可以由LabVIEW軟體實現。電壓偏差計算採用電壓有效值法，實際應用中採用滑動平均值法進行計算。即當採集到新的信號樣本點時，順序將最早採集的樣本點去除，然後再用1個周期的滑動採樣值計算電壓信號的有效值。將得到的有效值曲線與正常信號的有效值進行比較，就可檢測出電壓變動的幅度。頻率測量採用二階巴特沃斯低通濾波器和FFT加窗插值算法相結合的頻率檢測方法，可降低諧波和幹擾的影響，減小測量誤差，提高頻率的計算精度。諧波分析採用FFT加窗插值算法，通過加窗的方式消除頻譜洩露的影響，通過插值的方法修正柵欄效應引起的測量誤差，進而保證測量結果的準確性。船舶電力系統採用三相三線制，因而沒有中線，不存在零序分量，在此類三相系統中，當已知三相量a、b、c時，用下式求不平衡度
權利要求
1.一種船舶電能質量監測系統，其特徵在於，該系統包括數據分析評估子系統和分布在各個節點上的數據採集處理子系統，數據採集處理子系統用於實時採集船舶電網三相電壓和電流信號，並通過乙太網提供給數據分析評估子系統；數據分析評估子系統包括在線電能質量分析評估模塊，以及離線電能質量參數檢測模塊兩部分，在線電能質量分析評估模塊用於在線完成穩態電能質量指標的計算，並根據指標權重給出電能質量綜合評估；離線電能質量參數檢測模塊用於完成暫態電能質量擾動參數檢測；穩態電能質量指標包括電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變；暫態電能質量擾動參數包括短時電壓變動、時變諧波和間諧波。
2.根據權利要求1所述的船舶電能質量監測系統，其特徵在於，數據採集處理子系統主要包括電流電壓傳感器、抗混疊濾波電路、鎖相電路、模數轉換模塊、外部數據存儲器、數位訊號處理器和通信接口，用於完成數據採集和預處理工作；電流電壓傳感器採用霍爾傳感器採集三相三線制電路的三相電壓、三相電流共6路信號，經過調理後送至抗混疊濾波電路；抗混疊濾波電路為有限帶寬的低通濾波器，其截止頻率為數模轉換電路採樣頻率的一半；抗混疊濾波電路濾除將收到信號中超過截止頻率的高頻分量，減緩頻譜混疊現象，再分別傳送到鎖相電路和數模轉換電路；鎖相電路跟蹤輸入信號頻率的波動，產生誤差信號送至模數轉換電路控制模數轉換電路的採樣步長，以確保數據整周期採樣；模數轉換電路根據鎖相電路提供的採樣步長將輸入信號進行模擬數字轉換，然後送至數位訊號處理器進行數據處理；數位訊號處理器控制模數轉換電路連續不間斷採樣外部電壓、電流，將電壓、電流循環存入外部數據存儲器，並控制通信接口電路將電能質量數據用TCP/IP協議上傳至乙太網； 外部數據存儲器根據數位訊號處理器設定的緩衝區大小，接收來至數位訊號處理器的數據；通信接口電路將數位訊號處理器中的電能質量數據用TCP/IP協議上傳至乙太網。
3.根據權利要求1或2所述船舶電能質量監測系統，其特徵在於，在線電能質量分析評估模塊包括電壓偏差指標計算模塊、頻率偏差指標計算模塊、諧波指標計算模塊、三相不平衡指標計算模塊、電壓波動和閃變指標計算模塊、電能質量綜合評估模塊、數據錄波模塊七個部分，完成對頻率、基波有效值、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變5項電能質量指標的計算和綜合評估；電壓偏差指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓有效值偏差指標的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；頻率偏差指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓頻率偏差指標的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；諧波指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成2-30次諧波電壓、電流的幅度、頻率和相位熱計算，以及諧波電流總畸變率計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；三相不平衡指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成三相不平衡度指標計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；電壓波動和閃變指標計算模塊接收來至乙太網的電能質量數據，完成電壓波動幅值、 調製頻率和閃變指標的計算，並將計算結果傳送至電能質量綜合評估模塊；電能質量綜合評估模塊接收來至電壓偏差指標計算模塊、頻率偏差指標計算模塊、諧波指標計算模塊、三相不平衡指標計算模塊和電壓波動和閃變指標計算模塊的單項指標數據，將這六項指標數據綜合成單一量化指標綜合評估電網電能質量等級，其中，六項指標數據將電壓波動和閃變分開處理；數據錄波模塊接收乙太網傳送的電能質量數據，完成電能質量數據存儲工作，並將數據送至離線電能質量參數檢測模塊備用。
4.根據權利要求1或2所述船舶電能質量監測系統，其特徵在於，離線電能質量參數檢測模塊主要包括短時電壓變動參數檢測模塊、時變諧波參數檢測模塊和間諧波參數檢測模塊；短時電壓變動參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成短時電壓變動止時刻、幅值和相位的檢測，並將結果送至船舶能量管理系統；時變諧波參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成時變諧波頻率、幅度和相位的跟蹤檢測，並將結果送至船舶能量管理系統；間諧波參數檢測模塊接收來至數據錄波模塊的數據，完成間諧波頻率、幅度和相位的檢測，並將結果送至船舶能量管理系統。
5.根據權利要求3所述船舶電能質量監測系統，其特徵在於，電壓波動和閃變指標計算模塊將接收的信號經平方解調後，先用數學形態學方法對其進行濾波消噪，再用Prony 算法估計出閃變信號的頻率、幅值和相位。
6.根據權利要求3所述船舶電能質量監測系統，其特徵在於，電能質量綜合評估採用雷達圖法，先對六項電能質量指標的權值進行排序，再依據該排序結果對雷達圖中指標對應的扇形區域進行排序和分配扇形的角度，利用各指標對應的扇形區域的對角線作為指標軸繪製雷達圖；最後利用所繪製雷達圖的面積和周長兩個變量完成對電能質量的綜合評估。
7.根據權利要求4所述船舶電能質量監測系統，其特徵在於，短時電壓變動參數檢測模塊採用瞬時電壓dq分解法瞬時確定電壓變動的起止時刻、幅值和相位，其中，採用數學形態濾波器代替dq分解法中傳統的低通濾波器和均值濾波器。
8.根據權利要求4所述船舶電能質量監測系統，其特徵在於，時變諧波參數檢測模塊在信號的基波頻率發生變化時，採用分段檢測的思想，對每小段信號先採用插值快速傅立葉變換法檢測該段基波頻率，作為自適應線性組合器的輸入，然後採用遞歸最小二乘法進行幅度和相位的跟蹤檢測。
9.根據權利要求4所述船舶電能質量監測系統，其特徵在於，間諧波參數檢測模塊先對信號進行MUSIC功率譜估計，得到信號基波和諧波頻率；然後作瞬時電壓dq分解，基波分量通過坐標變換變為直流分量或去除；隨後再對dq分解得到的信號求MUSIC功率譜，得到基波附近間諧波的頻率；最後採用最小二乘法計算出基波、諧波和間諧波的幅度和相位。
全文摘要
本發明屬於電能質量監測技術，為一種船舶電能質量監測系統。系統包括數據分析評估子系統和分布在各個節點上的數據採集處理子系統，數據採集處理子系統用於實時採集船舶電網三相電壓和電流信號，並通過乙太網提供給數據分析評估子系統；數據分析評估子系統在線完成穩態電能質量指標的計算，並根據指標權重給出電能質量綜合評估；離線完成暫態電能質量擾動參數檢測。穩態電能質量指標包括電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相不平衡、電壓波動和閃變；暫態電能質量擾動參數包括短時電壓變動、時變諧波和間諧波。該系統能夠同時對電網上各個節點進行同時監測，並且可以多個指標分析影響電能質量的因素，及時了解電網電能質量水平。
文檔編號G01R31/00GK102565574SQ201110399428
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者卜樂平, 夏立, 尹為民, 張超, 李輝, 歐陽華, 王徵, 王黎明, 邵英 申請人:中國人民解放軍海軍工程大學