基于DSP技术的高精度电能表的设计

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3.0 朱铭铭 2024-09-20 4 4 321.99KB 6 页 150积分

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基于 DSP 技术的高精度电能表的设计

基于 DSP 技术的 0.5 级高精度电能表的设计

摘要：针对电力部门对高精度的实际要求，阐述了 0.5 级高精度电能表的总体设计思想。提出了以单片机为主 CPU 实现功能

以 DSP 为从 CPU 实现计量的新一代高精度电能表的设计方案；接着用 MATLAB 和 CCS 进行了仿真，验证了基于傅里叶变换的

电能计量的算法程序；测试了算法的处理性能、实时性，探讨了程序的优化方法。

关键词：电能表；高精度；傅里叶变换；计量；DSP

Design of High-degree of 0.5 Class Accuracy Electric Energy Meter Based on DSP

Technology

HU Cai-ling

AnHui MaAnShan An Gong Da Loly Technology Institute Automation Department 243000

Abstract: Aim at the practice demand of high-degree of accuracy based on the result of electric power department, this paper

illustrates the designing method of high-degree of accuracy electric energy meter with class-0.5, puts forward the design schema of

new generation high-degree of accuracy which takes the MCU as the main CPU to perform main function, the DSP to calculate

electric energy. And them the mathematic program of FFT is simulated by MATLAB and CSS; it also verify the process performance

and real time performance, then discuss the algorithm optimum method.

Key words: electric energy meter, high-degree of accuracy, FFT, measuring, DSP

0.引言

电能表作为电能的计量工具，其精良高低直接影响用户与供电部门的切身利益，尤其是用电量大的

关键部门，更需要高精度计量表。目前国内生产的三项电能表精度大部分为 1.0 级，小部分为 0.5 级，0.5

级、0.2 级等高精度电能表主要仍需依赖进口[1]。所以，0.5 级电能表的研制是提高我国电能表精密水平和

实现高精度表国产化方面具有重要意义。随着大用户的增加，国内 0.5 级电能表市场的需求将会进一步扩

大，研制一种有自主知识产权的高精度多菜单，必定会得到市场的认可，取得良好的经济汇报和社会效

益[2]。

1.高精度电能表主要参数的计量理论

由于电压的非周期分量和谐波分量比电流要小，不易产生波形畸变，这里选取电压量进行选取电压

进行测频[2]。

谐波是一个周期性的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。电压谐波产生的根本原因是由于电力

系统中某些设备和负荷的非线性特性。。进行谐波分析的方法有多种，如 FFT,片尔曼滤波，以及近年来兴

起的小波分析等。傅里叶变换作为经典的信号分析方法，已比较成熟。FFT 是离散傅里叶变换(DFT)的一种

快速算法。在电能分析领域得到了广泛的应用。

当电力系统中存在非线性负荷时，电压或电流波形就有可能发生奇异，不再是正弦波。任意非正弦周

期波，总可以分解为:

，式 1

式中： ——直流分量;

——正整数，称为谐波次数;

和—— 次谐波的幅值和初相角。

当对非正弦周期波以均匀采样速率进行采样时，可将(1)式离散化处理为点的数字序列

，其中。然后对进行点的傅里叶变换(DFT)：

，

式2

当采样点数是 2 的整次幂且需要计算出所有频谱值时，离散傅立叶变换还有更迅捷的计算方式，

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摘要：

基于DSP技术的高精度电能表的设计基于DSP技术的0.5级高精度电能表的设计摘要：针对电力部门对高精度的实际要求，阐述了0.5级高精度电能表的总体设计思想。提出了以单片机为主CPU实现功能以DSP为从CPU实现计量的新一代高精度电能表的设计方案；接着用MATLAB和CCS进行了仿真，验证了基于傅里叶变换的电能计量的算法程序；测试了算法的处理性能、实时性，探讨了程序的优化方法。关键词：电能表；高精度；傅里叶变换；计量；DSPDesignofHigh-degreeof0.5ClassAccuracyElectricEnergyMeterBasedonDSPTechnologyHUCai-lingA...

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