[01400420]基于SOPC的高精度电力谐波实时检测装置的研制

本项目来源于国家质量监督检验检疫总局科技计划项目“基于SOPC的高精度电力谐波实时检测装置的研制”（计划编号：2016QK039）。随着电力电子技术的快速发展,电力电子装置的应用日益广泛,电能得到了更加充分的利用,但电力电子装置引起的谐波问题也日趋严重。谐波对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁,给周围电气环境带来了极大影响,被认为是电网的一大公害。如何减小电力谐波带来的危害,是电力系统应用面临的亟待解决的重大技术问题。电力系统谐波问题涉及面很广,包括谐波检测、谐波分析、谐波源分析、电网谐波潮流计算、谐波抑制、谐波标准以及在谐波情况下各种电气量的测量和分析等,谐波检测是是解决其他谐波问题的基础。因此,从理论和实际两个方面探索检测电力系统谐波的有效方法,为最终减小和消除谐波的危害,对提高电力系统运行的安全稳定性,为国民经济建设提供优质的电力,具有十分重要的意义。 本项目研究的主要内容为： （1）研究谐波的类型和特征,信号的表征与建模：分析电力谐波产生的原因,相应的类型和特征,构建适合于电力谐波检测和分析的信号模型 （2）深入研究S变换的基本原理和特性,通过深入研究原S变换各部分与时频分辨率的关系,研究提高S变换的时频分辨率的方法,提出一种改进S变换算法。 （3）研究如何将改进后的S变换应用于电力谐波检测中。研究改进S变换与电能质量参数的融合（即实时高精度电能质量参数检测有效算法）问题。 （4）优化系统结构及检测算法。研究探索一种基于所提出的改进S变换结合SOPC硬逻辑高速数据处理能力实现各类电力谐波的高精度实时检测体系结构。 （5）基于SOPC技术为主控制芯片的开发及信号采集电路、信号调理电路、采样电路、通讯模块以及人机交互接口电路的硬件设计及调试。 （6）采样电路子程序、FFT子程序、人机接口子程序以及通讯模块子程序等的软件设计。 （7）基于SOPC技术的电力谐波检测装置系统的综合测试,研制相应的实验样机。 项目实施以来已取得的成果为： （1）将SOPC技术应用于电力谐波的检测中,提出了一种“硬件+算法”谐波检测方法。在硬件架构上采用以NIOS II软核为控制核心的硬件体系结构;在软件算法上,提出了一种改进S变换算法,构建这种S变换算法的SOPC实现的运算规则和高效优化算法。 （2）研制了电力谐波的实时检测装置试验样机1套。 （3）在国内核心期刊上发表论文2篇。 （4）申请国家发明专利1项。 （5）培养硕士研究生2名。