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探討智能電網(wǎng)計量及合適的架構
作者：
時(shí)間：2016-12-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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總、基波和諧波無(wú)功功率。無(wú)功功率是指電壓和電流信號之一的所有諧波成分發(fā)生90°相移時(shí)產(chǎn)生的電壓和電流波形：
公式5
這是一種純粹的振蕩功率，均值為0。與有功功率類(lèi)似，無(wú)功功率分為總無(wú)功功率、基波無(wú)功功率和諧波無(wú)功功率三種?？偀o(wú)功功率的問(wèn)題是其實(shí)際意義不大，長(cháng)期以來(lái)都是飽受爭議的一個(gè)話(huà)題。因此，需要測量的一般都是基波無(wú)功功率和諧波無(wú)功功率。
電流和電壓均方根表示電流或電壓的平方的整數線(xiàn)路周期數的均值：
公式6
如果電壓和電流中的基波和諧波組分得以確定，則同時(shí)還需要基波和諧波的均方根值。
總、基波和諧波視在功率。
視在功率定義為均方根電流和均方根電壓的算術(shù)積，根據所用均方根值，結果可能是總視在功率、基波視在功率或諧波視在功率。
這些是需要測量的最重要的量。其他量有：功率系數、諧波失真、三相系統中的正、負和零序列功率。
用于測量這些量的儀器未必具有高端輸電線(xiàn)路監控器的性能，多數情況下也不必如此。隨著(zhù)要求的提出，隨著(zhù)每一代新型半導體元件價(jià)格的下降，這些量的測量將滲透到整個(gè)電網(wǎng)。例如，很難想象有必要在住宅中用電表計算諧波功率。
然而，從智能電網(wǎng)的角度來(lái)看，鼓勵用戶(hù)在能耗量最低的夜晚給電動(dòng)車(chē)充電，這是最有意義的。但在變電站層面完全有必要使用監控上述所有量的儀器。
對當地工業(yè)用戶(hù)進(jìn)行監控，以證實(shí)諧波污染保持于最低水平，這是非常有意義的，因為很有可能是某個(gè)工序向電網(wǎng)中注入了諧波。從這一點(diǎn)往上進(jìn)入電網(wǎng)層級體系，類(lèi)似儀器的作用將變得明晰起來(lái)：對所有主要變電站和輸電線(xiàn)路進(jìn)行監控。接下來(lái)我們將討論計算上述各量的各種系統性方法。
獨立的模數轉換器、DSP
能給設計工程師帶來(lái)最大靈活性的方法是采用連接至DSP的模數轉換器(見(jiàn)圖1)。DSP可以是適用于計算上述量的任何處理裝置，因而也可能是一個(gè)微控制器(MCU)。正因如此，圖1展示了一個(gè)集成MCU的DSP。當然，模數轉換器的數量與系統中需要測量的電流和電壓數成正比。
圖1. 獨立的模數轉換器和DSP/MCU。
三相系統可能需要測量三相電壓、三相電流和一個(gè)中性電流。單相系統可需要測量一相電壓和一相電流。這是最靈活的系統，因為模數轉換器和DSP/MCU可以分開(kāi)選擇，以便根據具體應用選擇精度合適的模數轉換器和特性正確的DSP。不足之處在于，開(kāi)發(fā)人員必須花費大量時(shí)間實(shí)現計量程序，這并不簡(jiǎn)單。
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