本發(fā)明屬于電能質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
：船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)是指使用電動(dòng)機(jī)提供原動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)而為船舶提供動(dòng)力的一種新型船舶動(dòng)力系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的船舶動(dòng)力系統(tǒng)相比，電力推進(jìn)系統(tǒng)調(diào)速范圍更廣、驅(qū)動(dòng)力更大、正反轉(zhuǎn)切換更方便、體積更小、布局更靈活，維修更方便、震動(dòng)和噪音更小，其作為一種新型的船舶動(dòng)力系統(tǒng)，世界各國(guó)都在進(jìn)行深入的研究。隨著電力推進(jìn)船舶的深入研究和實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)了一些新問題，比如船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題。采用電力推進(jìn)系統(tǒng)的船舶電網(wǎng)是一個(gè)獨(dú)立小容量電網(wǎng)，受各種非線性負(fù)載的影響非常大；而且，越來(lái)越多的大容量非線性負(fù)載應(yīng)用在船舶上，尤其是電動(dòng)機(jī)前的大功率變頻器或者逆變器、整流器等的使用會(huì)產(chǎn)生大量諧波注入電網(wǎng)，而船舶電網(wǎng)的絕大部分電力都是供給推進(jìn)電動(dòng)機(jī)，所以電力推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的電能質(zhì)量污染問題可能嚴(yán)重影響船舶電網(wǎng)的電能質(zhì)量。如何有效準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的電能質(zhì)量，為電能質(zhì)量問題的治理提供一個(gè)重要依據(jù)。公開號(hào)為101871984a，公開日期為2010-10-27的專利申請(qǐng)，公開了一種船舶電能質(zhì)量檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，該檢測(cè)裝置包括電壓傳感器、電流傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)，使用數(shù)據(jù)采集卡采集電網(wǎng)信息，通過usb將數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算、分析、顯示、存儲(chǔ)全部在計(jì)算機(jī)上完成。該裝置的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但因數(shù)據(jù)的處理尤其是諧波信號(hào)的分析會(huì)占用大量的計(jì)算機(jī)資源，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)行緩慢，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性較差，穩(wěn)定性不好，傳輸速率慢。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)方法及檢測(cè)裝置，該方法和裝置能實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，其數(shù)學(xué)運(yùn)算主要在dsp上完成，原始數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果使用pci總線傳至穩(wěn)定性較好的工控機(jī)，測(cè)量結(jié)果在工控機(jī)端實(shí)時(shí)顯示，原始數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果可為船舶電力電子裝置的改進(jìn)和電能質(zhì)量改善裝置提供數(shù)據(jù)指標(biāo)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)方法，包括如下步驟：通過電壓互感器pt和電流互感器ct分別從電力推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)電機(jī)變頻器前的三相線路中獲取電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并將采集到的電壓信號(hào)和電流信號(hào)送入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行濾波和電壓值、電流值調(diào)整；調(diào)理過后的電能信號(hào)(從a、b、c三個(gè)線路上分別采集的電壓信號(hào)和電流信號(hào))一路經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成dsp可識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)，得到第一數(shù)據(jù)記錄(即包括a線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)；b線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)；c線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù))；一路通過鎖相同步電路，將電能信號(hào)(從a、b、c三個(gè)線路上分別采集的電壓信號(hào)和電流信號(hào))進(jìn)行鎖相倍頻后作為采樣頻率輸入dsp中進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算；通過dsp運(yùn)算得到電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波，并將計(jì)算結(jié)果和第一數(shù)據(jù)記錄傳遞給pci控制器，pci控制器通過pci總線將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至工控機(jī)；通過工控機(jī)在界面上實(shí)時(shí)顯示dsp發(fā)送過來(lái)的電能質(zhì)量指標(biāo)值(電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波)，并將電能質(zhì)量指標(biāo)和第一數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)至硬盤。按上述方案，a/d轉(zhuǎn)換器每采集一個(gè)點(diǎn)，鎖相同步電路的鎖相環(huán)發(fā)出一個(gè)a/d中斷，dsp響應(yīng)中斷并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)采集一個(gè)周期，采集數(shù)據(jù)點(diǎn)達(dá)到128時(shí)，dsp計(jì)算一次電網(wǎng)電能質(zhì)量參數(shù)—電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波。按上述方案，所述界面包括電能質(zhì)量基本參數(shù)界面、諧波數(shù)據(jù)界面、波形顯示界面、報(bào)警閥值界面、歷史數(shù)據(jù)界面和遠(yuǎn)程通訊界面，各界面之間可手動(dòng)切換；電能質(zhì)量基本參數(shù)界面主要顯示電網(wǎng)各質(zhì)量指標(biāo)實(shí)時(shí)值；諧波數(shù)據(jù)界面顯示實(shí)時(shí)的諧波情況；波形顯示界面顯示當(dāng)前的電壓、電流波形和各次諧波、基波波形；報(bào)警閥值界面顯示各電能質(zhì)量參數(shù)的上下限值，可手動(dòng)輸入，若檢測(cè)值超過限值就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲報(bào)警；歷史數(shù)據(jù)界面可查詢歷史三個(gè)月內(nèi)各任意時(shí)間的電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)值；遠(yuǎn)程通訊界面顯示遙控主機(jī)ip地址，可手動(dòng)輸入。按上述方案，所述電壓有效值其中，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127，u(k)為k點(diǎn)的電壓值，k為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127；所述電流有效值其中，i(k)為k點(diǎn)的電流值，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127，k為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127；所述有功功率包括單相有功功率和三相有功功率，所述單相有功功率其中，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127，u(k)為k點(diǎn)的電壓值，i(k)為k點(diǎn)的電流值，k為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127；所述三相有功功率其中，ua(k)為a線路采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)的電壓值，ub(k)為b線路采集電壓值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)電壓值,uc(k)為c線路采集電壓值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)電壓值；ia(k)為a線路采集的128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)的電流值，ic(k)為c線路采集電流值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)電流值，k為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127；所述無(wú)功功率其中：p為三相有功功率，s為視在功率；所述功率因數(shù)其中，視在功率s＝udid；所述諧波的計(jì)算過程為：1)、讀取采集的128點(diǎn)電壓信號(hào)；2)、進(jìn)行加窗處理，即將上述電壓信號(hào)分別乘hanning窗；3)、加窗后的函數(shù)進(jìn)行fft處理；4)、計(jì)算各次諧波幅值。按上述方案，加窗處理函數(shù)v(n)＝x(n)w(n)，其中，x(n)為采集到的數(shù)據(jù)函數(shù)，w(n)為hanning窗函數(shù),式中，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127；fft處理函數(shù)其中,k的含義為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127，n的含義為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值，即n＝127，j是虛數(shù)，j2＝-1；通過hanning窗可以有效消去高頻干擾和漏能；從頻譜分析可以知道，漢寧窗主瓣加寬并降低，旁瓣則顯著減小，減小泄漏的能力明顯優(yōu)于矩形窗。本發(fā)明還提供一種上述船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)方法所采用的裝置，其包括：電壓互感器pt，用于采集電力推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)電機(jī)變頻器前的三相線路的電壓信號(hào)；電流互感器ct，用于采集電力推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)電機(jī)變頻器前的三相線路的電流信號(hào)；信號(hào)調(diào)理電路，用于將電壓互感器pt和電流互感器ct傳來(lái)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換到可用范圍的低電壓和電流信號(hào)；a/d轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理后的電壓值、電流值進(jìn)行采樣得到第一數(shù)據(jù)記錄(即包括a線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)；b線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)；c線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù))，并將采樣后的數(shù)據(jù)通過并行方式送到dsp信號(hào)處理模塊進(jìn)行計(jì)算處理；鎖相同步電路，將電能信號(hào)(從a、b、c三個(gè)線路上分別采集的電壓信號(hào)和電流信號(hào))進(jìn)行鎖相倍頻后輸出的信號(hào)作為采樣頻率輸入dsp中進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，鎖相同步電路保證快速的周期信號(hào)跟蹤，避免由于信號(hào)采樣的不同步而導(dǎo)致計(jì)算產(chǎn)生頻譜泄露；由于本系統(tǒng)采用快速傅里葉變換(fft)算法測(cè)量，必須保證采集的信號(hào)剛好是周波的整數(shù)倍，以避免由于信號(hào)采樣的不同步而導(dǎo)致計(jì)算產(chǎn)生頻譜泄露；dsp，短暫存儲(chǔ)接收的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行多種電能質(zhì)量參數(shù)的計(jì)算和使用fft算法進(jìn)行頻率分析，將計(jì)算結(jié)果和原始數(shù)據(jù)傳遞給pci控制器；pci控制器，用于接收dsp傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過pci總線傳遞給工控機(jī)；工控機(jī)，用于接收并存儲(chǔ)pci控制器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并在界面上進(jìn)行電能質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示；電源，用于為a/d轉(zhuǎn)換器、dsp、pci控制器、工控機(jī)供電。本發(fā)明中，電壓互感器pt、電流互感器ct、信號(hào)調(diào)理電路組成數(shù)據(jù)采集模塊，a/d轉(zhuǎn)換器、鎖相同步電路、dsp組成數(shù)據(jù)處理模塊，pci控制器、工控機(jī)組成數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：dsp負(fù)責(zé)處理大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，工控機(jī)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，充分發(fā)揮了dsp的強(qiáng)大計(jì)算能力和工控機(jī)的豐富資源；采用pci總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，滿足大量數(shù)據(jù)的快速傳遞需求；通過采用pci總線、鎖相同步電路等能實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)；原始數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在工控機(jī)中，可為船舶電力電子裝置的改進(jìn)和電能質(zhì)量改善裝置提供數(shù)據(jù)指標(biāo)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，在船艙復(fù)雜的電磁環(huán)境下可實(shí)時(shí)精確長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量，具有很強(qiáng)的實(shí)用性；本檢測(cè)裝置具有一定的便攜性，可安裝在現(xiàn)場(chǎng)通過工控機(jī)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，亦可攜帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行短時(shí)間電能質(zhì)量檢測(cè)；本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，控制靈活，實(shí)現(xiàn)代碼編寫簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高，出錯(cuò)率低，可以充分發(fā)揮dsp強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和工控機(jī)豐富的圖形界面功能。附圖說(shuō)明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：圖1是本發(fā)明船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是dsp主程序流程圖；圖3是工控機(jī)主程序示意圖；圖4是諧波計(jì)算子程序流程圖。其中：1-電源模塊、2-數(shù)據(jù)處理模塊、3-電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊、4-數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與顯示模塊、5-電壓互感器pt、6-電流互感器ct、7-信號(hào)調(diào)理電路、8-鎖相同步電路、9-工控機(jī)、10-pci控制器、11-dsp、12-a/d轉(zhuǎn)換器、13-電源。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參見圖1，一種船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，主要包括電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊3、數(shù)據(jù)處理模塊2、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與顯示模塊4和電源模塊；電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊3包括電壓互感器pt5、電流互感器ct6和信號(hào)調(diào)理電路7；數(shù)據(jù)處理模塊2包括a/d轉(zhuǎn)換器12、鎖相同步電路8和dsp11；數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與顯示模塊4包括工控機(jī)9；電源模塊1包括為數(shù)據(jù)處理模塊2、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與顯示模塊4供電的電源13。電壓互感器pt5采用上海歐宜電氣有限公司生產(chǎn)的jsgw-0.5f，輸入電壓380v，輸出電壓3v，用于采集電力推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)電機(jī)變頻器前的三相線路的電壓信號(hào)；電流互感器ct6采用上海歐宜電氣有限公司生產(chǎn)的mes-140/100,變比2000/1，用于采集電力推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)電機(jī)變頻器前的三相線路的電流信號(hào)；信號(hào)調(diào)理電路7，由依次連接的高阻抗調(diào)理電路、輸入箝位保護(hù)電路、二階抗混疊濾波器和輸入緩沖電路組成，用于將電壓互感器pt和電流互感器ct傳來(lái)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換到可用范圍的低電壓和電流信號(hào)；a/d轉(zhuǎn)換器12，采用ad公司的ad73360采集芯片，其集成6路16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最高采樣頻率可達(dá)64ks/s,通過串行接口與dsp連接，用于對(duì)信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理后的電壓值、電流值進(jìn)行采樣，并將采樣后的數(shù)據(jù)通過并行方式送到dsp信號(hào)處理模塊進(jìn)行計(jì)算處理；鎖相同步電路8，采用集成鎖相環(huán)芯片cd4046和計(jì)數(shù)芯片cd4040組成128倍頻的鎖相倍頻電路，將電能信號(hào)進(jìn)行鎖相倍頻后輸出的信號(hào)作為采樣頻率輸入dsp中進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，鎖相同步電路保證快速的周期信號(hào)跟蹤，避免由于信號(hào)采樣的不同步而導(dǎo)致計(jì)算產(chǎn)生頻譜泄露；由于本系統(tǒng)采用快速傅里葉變換(fft)算法測(cè)量，必須保證采集的信號(hào)剛好是周波的整數(shù)倍，以避免由于信號(hào)采樣的不同步而導(dǎo)致計(jì)算產(chǎn)生頻譜泄露；dsp11，采用德州儀器公司的tms320f2812，其數(shù)據(jù)信號(hào)處理能力出色，可拓展性好，接口豐富，滿足系統(tǒng)對(duì)精度和實(shí)時(shí)性的要求，價(jià)格合理，用于短暫存儲(chǔ)接收的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行多種電能質(zhì)量參數(shù)的計(jì)算和使用fft算法進(jìn)行頻率分析，將計(jì)算結(jié)果和原始數(shù)據(jù)傳遞給pci控制器；pci控制器10，采用plx公司的pci9030，具有符合pci2.2標(biāo)準(zhǔn)的總線接口，用于接收dsp傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過pci總線傳遞給工控機(jī)；工控機(jī)9，采用研華公司的一體化工作站acp-4001，自帶一個(gè)6.4英寸的液晶顯示屏、推拉式鍵盤和觸控板。操作系統(tǒng)使用windowsxp專業(yè)版，安裝vc++6.0編程軟件，用于接收并存儲(chǔ)pci控制器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并在界面上進(jìn)行電能質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示，在工控機(jī)上可隨時(shí)手動(dòng)查看歷史電能質(zhì)量指標(biāo)和原始數(shù)據(jù)記錄；電源13，用于為a/d轉(zhuǎn)換器、dsp、pci控制器、工控機(jī)供電。一種采用上述船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)裝置進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的方法，包括如下步驟：通過電壓互感器pt和電流互感器ct分別從電力推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)電機(jī)變頻器前的三相線路中獲取電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并將采集到的電壓信號(hào)和電流信號(hào)送入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行濾波和電壓值、電流值調(diào)整；調(diào)理過后的電能信號(hào)(從a、b、c三個(gè)線路上分別采集的電壓信號(hào)和電流信號(hào))一路經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成dsp可識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)，得到第一數(shù)據(jù)記錄(即包括a線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)；b線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)；c線路采集到的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)，128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)。)；一路通過鎖相同步電路，將電能信號(hào)(從a、b、c三個(gè)線路上分別采集的電壓信號(hào)和電流信號(hào))進(jìn)行鎖相倍頻后作為采樣頻率輸入dsp中進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算；dsp運(yùn)算得到電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波，并將計(jì)算結(jié)果和第一數(shù)據(jù)記錄傳遞給pci控制器，pci控制器通過pci總線將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至工控機(jī)；工控機(jī)在界面上實(shí)時(shí)顯示dsp發(fā)送過來(lái)的電能質(zhì)量指標(biāo)值(電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波)，并將電能質(zhì)量指標(biāo)和原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至硬盤。本發(fā)明中，a/d轉(zhuǎn)換器每采集一個(gè)點(diǎn)，鎖相同步電路的鎖相環(huán)發(fā)出一個(gè)a/d中斷，dsp響應(yīng)中斷并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)采集一個(gè)周期，采集數(shù)據(jù)點(diǎn)達(dá)到128時(shí)，dsp計(jì)算一次電網(wǎng)電能質(zhì)量參數(shù)—電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波。本發(fā)明中，電壓有效值其中，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127，u(k)為k點(diǎn)的電壓值，k為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127。電流有效值其中，i(k)為k點(diǎn)的電流值，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127，k為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127；有功功率包括單相有功功率和三相有功功率，單相有功功率其中，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127，u(k)為k點(diǎn)的電壓值，i(k)為k點(diǎn)的電流值，k為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127；三相有功功率其中，ua(k)為a線路采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)的電壓值，ub(k)為b線路采集電壓值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)電壓值,uc(k)為c線路采集電壓值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)電壓值；ia(k)為a線路采集的128點(diǎn)電流值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)的電流值，ic(k)為c線路采集電流值數(shù)據(jù)序列的第k點(diǎn)電流值，k為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127。無(wú)功功率其中：p為三相有功功率；s為視在功率。功率因數(shù)其中，視在功率s＝udid。參見圖4，諧波的計(jì)算過程為：1)、讀取采集的128點(diǎn)電壓信號(hào)；2)、進(jìn)行加窗處理，即將上述電壓信號(hào)分別乘hanning窗；加窗處理函數(shù)v(n)＝x(n)w(n，)其中，x(n)為采集到的數(shù)據(jù)函數(shù)，w(n)為hanning窗函數(shù),式中，n為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值,即n＝127；3)、加窗后的函數(shù)進(jìn)行fft處理；fft處理函數(shù)n＝0,1…n-1；其中,k的含義為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列編號(hào),取值范圍0～127，n的含義為采集的128點(diǎn)電壓值數(shù)據(jù)序列最大值，即n＝127，j是虛數(shù)，j2＝-1；4)、計(jì)算各次諧波幅值。本發(fā)明中，dsp的軟件設(shè)計(jì)流程圖如附圖2所示，主要流程為：軟件開始執(zhí)行后首先進(jìn)入主程序的入口，進(jìn)行dsp的初始化和外部設(shè)備(主要是鎖相同步電路)的初始化，鎖相環(huán)工作穩(wěn)定后打開a/d中斷，程序進(jìn)入死循環(huán)，a/d轉(zhuǎn)換器每采集一個(gè)點(diǎn)鎖相環(huán)發(fā)出一個(gè)a/d中斷，dsp響應(yīng)中斷采集并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)采集一個(gè)周期，采集數(shù)據(jù)點(diǎn)達(dá)到128時(shí)，dsp計(jì)算一次電網(wǎng)電能質(zhì)量參數(shù)——電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、諧波等，同時(shí)發(fā)出pci中斷，通知上位機(jī)并將計(jì)算結(jié)果和原始采集數(shù)據(jù)上傳至工控機(jī)，dsp進(jìn)入數(shù)據(jù)采集—>采集數(shù)據(jù)點(diǎn)滿128點(diǎn)—>計(jì)算電網(wǎng)電能質(zhì)量參數(shù)—>上傳至工控機(jī)的循環(huán)。如附圖3所示，工控機(jī)接收dsp上傳的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)至硬盤，將信息實(shí)時(shí)顯示在軟件中顯示，工控機(jī)電能質(zhì)量監(jiān)控軟件主要界面包括六個(gè)界面，電能質(zhì)量基本參數(shù)界面、諧波數(shù)據(jù)界面、波形顯示界面、報(bào)警閥值界面、歷史數(shù)據(jù)界面、和遠(yuǎn)程通訊界面，電能質(zhì)量基本參數(shù)界面主要顯示電網(wǎng)各質(zhì)量指標(biāo)實(shí)時(shí)值；諧波數(shù)據(jù)界面顯示實(shí)時(shí)的諧波情況；波形顯示界面顯示當(dāng)前的電壓、電流波形和各次諧波、基波波形；報(bào)警閥值界面可手動(dòng)修改各電能質(zhì)量參數(shù)的上下限值，若檢測(cè)值超過限值程序就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲報(bào)警；歷史數(shù)據(jù)界面可查詢歷史三個(gè)月內(nèi)各任意時(shí)間的電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)值；遠(yuǎn)程通訊界面可手動(dòng)輸入遙控主機(jī)ip地址，實(shí)現(xiàn)工控機(jī)與遙控主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制。在工控機(jī)上可手動(dòng)操作選擇切換到任意界面顯示。本發(fā)明不僅對(duì)船舶電能質(zhì)量推進(jìn)系統(tǒng)的常規(guī)電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，還可有效監(jiān)測(cè)到諧波、功率因數(shù)等電能質(zhì)量參數(shù)。測(cè)試實(shí)例為了測(cè)試本船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)電能質(zhì)量檢測(cè)裝置的實(shí)際性能，使用深圳市星龍科技股份有限公司生產(chǎn)的xl-803型三相程控標(biāo)準(zhǔn)功率源進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)果如下。表1無(wú)諧波注入時(shí)的三相電壓、電流有效值測(cè)量結(jié)果項(xiàng)目給定(v)測(cè)量(v)誤差(％)給定(a)測(cè)量(a)誤差(％)a相電壓/電流220.01219.810.1355.010.2b相電壓/電流219.99219.640.1654.980.4c相電壓/電流220.00219.600.1854.980.4表2有諧波注入時(shí)的三相電壓各次諧波測(cè)量結(jié)果注：由于b相、c相和a相計(jì)算方法均相同，這里僅僅驗(yàn)證a相表3三相功率及功率因數(shù)測(cè)量結(jié)果經(jīng)檢驗(yàn)，本系統(tǒng)的電能質(zhì)量基本參數(shù)測(cè)量和21次以內(nèi)的諧波測(cè)量的準(zhǔn)確度基本滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t19862-2005《電能質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備通用要求》要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)，是一個(gè)具有創(chuàng)新性的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)前第1頁(yè)12