低频低阻抗精确测量系统

为了对电磁发射系统中枢轨接触界面的接触阻抗进行测量与研究，研制了在低频条件下针对低阻抗的测量系统。通过阻抗变换法分别测量待测阻抗和标准阻抗两端的矢量电压，并通过基于自由轴的相敏检波法将矢量电压的实部和虚部分离开，根据标准阻抗电压和待测阻抗电压的相互关系求解待测阻抗的大小。系统通过STM32控制器作为信号发生器和控制器，采用开尔文四线法减小引线电阻和接触电阻的影响，采用软件补偿方法减小测量误差。测量结果表明，测量系统在10 kHz以内可正常工作，并且在测量100 Ω以内电阻具有较高精度。     

特高频传感器等效高度的频域参考测量方法

在特高频传感器等效高度时域测量方法中,频率分辨率和测量误差是一对不可调和的矛盾,若采样时间短则频率分辨率低,若采样时间长则测量误差大。为解决这个问题,提出了频域参考测量方法。在此方法中,以某一频率的正弦电压波形作为GTEM小室的输入信号,然后测量参考传感器和待测传感器在该频率下的响应,最后利用响应特性和参考传感器等效高度计算出待测传感器的等效高度。建立了频域参考测量系统,包括:网络分析仪、GTEM小室、参考天线等。利用该系统对长度为50 mm的单极子探针天线的等效高度进行了测量,并将测量结果与时域方法的测量结果进行了对比。测试结果表明,利用频域参考测量方法测得的等效高度频率分辨率高、测量误差和分散性小。提出的频域参考测量方法将有利于推进特高频传感器标准化工作,提高GIS局部放电检测效率。     

基于同步采样方法的电导率测量系统设计

提出了基于同步采样方法的电导率测量系统的设计方案.系统采用双极性方波作为测量电导率的激励信号,并且实现了其幅度和频率均可调.数据采样采用同步采样方法,将待测电压和电流的峰峰值幅度转化为直流量,不仅提升了测量精度,同时简化了单片机内ADC对信号的处理.实验数据既可以通过液晶屏显示,也可在LabVIEW搭建的平台中显示和存储.利用本系统进行电导率测量实验,实验表明,当激励信号振幅较大时,测量误差超过可控范围,而较小的振幅有助于提升系统测量的准确性.     

双模式扰动下新能源发电装备的宽频带序阻抗在线精确测量方法

宽频带阻抗测量是验证及修正新能源发电装备宽频带阻抗模型的重要方法。当待测新能源并网逆变器阻抗与电网阻抗在测量频段内的相对大小改变时,仅采用单一的电流并联注入型阻抗测量系统或者单一的电压串联注入型阻抗测量系统不能精确地测量该待测装备的宽频域(10Hz～10kHz)阻抗。该文首先分析了单一电流扰动或单一电压扰动注入方式下宽频带阻抗测量精度不高的主要原因;然后,以新能源并网逆变器的阻抗测量为研究对象,提出了双模式扰动下新能源发电装备的宽频带序阻抗在线精确测量方法,实现电网阻抗高于待测装置阻抗时注入电流扰动、电网阻抗低于待测装置阻抗时注入电压扰动的工作模式,使扰动高比例分布在待测装置侧,提高了阻抗测量精度;最后通过对阻感负载及新能源并网逆变器的阻抗在线测量,验证所提双模式扰动注入方式下阻抗在线测量方法的有效性。     

用直接采样方式实现电能计量的方法

针对目前电能的计量方法无法集电力系统数字化需要的各种参数测量于一体的缺点,本文提出了用直接采样实现电能测量的方法,通过对电压和电流进行间隔采样后计算,得到被测的功率,可以在保证精度的前提下有效减少采样点数和计算时间。文中对该方法的测量误差进行深入分析,得到采样间隔和系统误差之间的关系,并对采用DSP实现的方法和关键问题进行探讨,给出了实用的数字处理算法。     

基于DUFFING阵子的接地网故障诊断弱信号幅值检测新方法

为检测接地网故障诊断中的微弱信号,本文基于混沌Duffing振子和改进型FFT算法,提出了一种可用于接地网故障诊断中微弱信号幅值测量的新方法。首先将含噪声的待测信号加入Duffing系统,依据大周期工作状态下Duffing系统具有优良的噪声免疫特性,在此基础上采用改进的FFT算法计算Duffing系统的输出信号幅值,然后根据系统输入输出之间的关系确定微弱方波（输入信号）的幅值。通过仿真实验,对该方法的测量误差进行了分析。实验结果表明：该方法明显提高了测量精度。     

一种可程控精密直流电流测量系统的设计

提出了一种可对直流电流进行精密测量的设计方案。系统采用STM32型单片机作为微处理控制,控制高精度的模数转换器对通入待测电流的采样电阻上的电压进行采样,并进行后续的数据处理、前端触摸屏显示及与计算机进行通信。针对采样电阻通电后因发热导致阻值变化从而引起电流测量不准确的问题,采用中国计量科学研究院研制的"极低负载效应分布式采样电阻"对被测电流进行采样,保证了电流采样及测量的准确度。测量仪参数设置可通过触摸屏进行也可以由计算机端的测控软件通过串口对其进行设置,并实现数据的采集和存储。对-1 A~1 A范围的直流电流进行了测试以考察文中提出的设计方案,通过更换不同阻值的采样电阻,可进一步扩展电流测量范围。文中还设计出测试方案对其中核心的数字采样模块以及整体系统进行了测试。该设计方案具有测量准确度高,稳定性好,易操作等优点,能满足实际应用的需求。     

孤网变频系统电量频率跟踪方法

针对孤网变频系统中电量频率跟踪及计算的要求,提出一种孤网变频系统中电量频率跟踪方法。该方法基于傅里叶变换,提取电流电压信号中的电量待测信号的基波分量,通过过零点检测方法确定电量待测信号的基波分量的过零点,并记录每个过零点间的采样点数,利用频率计算公式得到待测信号的频率。结果表明,该方法具有较高的鲁棒性,跟踪频率范围较宽,在假设频率为50Hz时,信号频率在20~100Hz均能正常跟踪,同时算法实现简单,测量精度达到要求,且具有较高的抗噪声干扰能力。     

电力系统相位误差分布式周期补偿方法

分析同步误差对电网信号相量算法误差的影响,确定测频为相位补偿算法中的重要环节。提出电力采集系统通道相位误差分布式周期补偿方法,采用FRA(频率特性分析仪)增益阻抗测量法,计及测量误差,对相位绝对误差进行测量与校正,进而采用周期递归测频的相位相对误差补偿方法,最终获得相位误差补偿结果。实验结果表明,补偿后相位误差满足电力系统多数应用对相位精度需求,为电网稳定运行与故障分析提供有效数据保障。     

基于卫星时钟信号的大型接地网分流矢量测量研究

以往在进行大型接地网接地阻抗测试修正时,只能通过测量地网分流大小并简单相加减而无法测量其分流相移,导致接地阻抗修正出错。针对此问题,本文提出了一种以卫星时钟信号作为分流矢量同步基准的方法,并开发了相应的测量系统。该系统能够进行大型接地网分流矢量的测量,可有效用于修正接地阻抗。     

基于多周期同步测量的频率计设计

针对工程实践中发现的频率计存在1字节误差以及待测信号幅度过大的问题。基于多周期同步测量计数理论,提出了一种以C8051F020与FPGA为最小系统的频率计制作方案,实现对待测信号频率及脉宽的精确测量。系统主要包括3部分：信号整形部分、频率计算部分、液晶显示部分。待测信号经过信号处理后和标准信号一同输入FPGA内部,单片机协同FPGA对信号进行频率测量并读取测频数据,然后将读取到的数据经过运算处理后显示。经实验验证,该系统测频范围可达0.1 Hz~10 MHz,有效消除了1个字节的误差且具有一定的抗干扰能力。     

基于FPGA的精密时间测量系统设计

设计了一种在FPGA中基于时间内插技术而实现的高精度时间测量系统。在分析传统数字计数法原理与误差的基础上,从误差源头出发,为精确测量“细”时间即传统数字计数法中待测信号上升沿与下一个计数时钟上升沿的时间差,提出用4个同频、相位依次相差45°的内插时钟测量,通过待测信号上升沿锁存4个内插时钟状态来估算这部分时间差。“粗”时间用高速时钟直接计数,可以保证有大的测量量程,详细分析了该方法测量原理误差。通过实验验证表明,精度高达312.5 ps,误差小于300 ps,该设计具有测量范围大、测量精度高、占用资源少、体积小等优点。     

小波变换在三相不对称系统谐波检测中的应用

针对小波变换在三相不对称系统的谐波检测中无法分离出系统中的基波负序信号的局限性,提出了一种基于周期交错的小波MALLAT多分辨率分解的测量方法,它根据三相相电流在3/2变换后的正余弦特性,利用1/4个工频周期交错滤除基波信号中的负序成分,再利用小波多分辨率分析提取基波正序信号。在详细介绍了该周期交错算法的原理、流程及计算公式后以TMS320LF2407数字信号处理器为核心建立了验证该算法的实验系统。实验结果表明,该周期交错-小波变换算法可以克服单纯小波频带划分的局限性,有效地检测出三相不对称系统中的基波正序及负序电流分离,从而计算出总的有害电流。     

高频信号注入法测量配电网电容电流及滤波的研究

为解决信号注入法测量配电网电容电流方法的频率选取和工频干扰等问题,分析了高频信号注入法的原理并对高频法进行改进。首先通过注入5 000 Hz高频信号求得电感值,然后通过扫频确定电网谐振频率,根据公式可计算出配电网对地电容值,并在扫频时通过串联电容的方法降低大对地电容系统的电容值,实现大对地电容系统电容电流的测量。同时运用数字信号处理器TMS320F28335,采用有限冲击响应滤波器(FIR)算法实现滤波功能,滤除扫频时注入信号中的工频干扰。通过理论分析和实验验证,该方法能够增加测量对地电容的范围,简化计算,滤除工频信号,使测量时的相对误差均不超过5%。     

扩展压电传感器频率响应范围的方法研究

为了进一步提高压电传感器及其信号调理电路的低频响应能力,扩展压电传感器的工作频带,通过分析压电传感器电荷放大电路的频率响应情况,提出了采用数字滤波器进行补偿的方法。利用对压电传感器标定后获得的输入输出和MATLAB软件设计了FIR滤波器,并将传感器测试系统与滤波器串联来复现原有被测信号。仿真结果表明该方法使压电测量系统的工作带宽得以扩展,进一步降低了整个压电测量系统的低频截止频率,达到了减小动态测量误差的目的。     

中性点不接地配电网电容电流实时测量新方法

提出了一种实时测量中性点不接地配电网电容电流的新方法———单频率测量法,即从电压互感器开口三角侧注入一个恒定的电流信号,测量开口三角侧电压和二次星形侧相电压。根据注入的电流信号和测出的电压信号,计算出配电网对地电容值和电容电流值。该方法完全避免了电压互感器短路阻抗和注入信号频率选取组合对测量结果的影响。经理论推导和模拟实验验证,该方法不影响配电网正常运行,具有安全、简捷、准确等优点。     

基于叠加法和正弦幅度调制的阻抗测量注入扰动电流信号形式

电力电子系统的稳定性在很大程度上取决于系统的输入输出阻抗,因此,在系统的控制和设计中,阻抗测量就显得十分重要。文中提出了一种新的谐波电流注入形式,采用这种形式的电流信号进行阻抗测量,可以更加快速准确地获取阻抗特性。该方法采用正弦幅度调制,将方波信号频移到不同的频率区间,然后将这些调制后的信号叠加,即可得到一个包含频谱丰富且整个频段幅值衰减都很小的信号。采用这种形式的信号作为扰动电流注入待测系统,相对于注入传统脉冲电流形式的方法,可以更加准确地测量系统高频段阻抗特性;相对于正弦扰动注入方法,测量时间更短。MATLAB仿真结果表明该方法的有效性。     

电容性电器设备介质损耗角实时测量方法

叙述了用矢量乘法技术在电力设备绝缘在线监测与诊断中的应用.测量系统采用数字合成波形发生器技术、模拟-数字乘法器技术对电力设备绝缘的漏电流进行正交分解,提高了小电流信号的测量分辨率;用以小波变换技术构成的数字滤波器对正交分解后的矢量进行数字滤波以提高系统的抗干扰能力.     

基于FPGA和AVR单片机的惯组电源板信号检测

对惯组电源板的3种输出信号的性能参数进行使用前的综合检测,以确保惯组电源板在投入使用后可以稳定的正常工作。测试内容包括:交流信号的频率与相位、方波信号的频率与占空比、正弦波信号的频率与失真度。本系统利用FPGA(EP2C5Q208C8N)和AVR单片机(ATmega 128)的综合使用,配合必要的外部电路,采用测周法、计数法以及FFT等数字方法进行频率、相位、占空比及失真度的综合检测。经过实验和仿真表明:该系统可同时对这3种信号的几种待测参数进行测试,且均能达到系统所要求的1%的精度。本系统验证了各类参数的数字测试方法的可行性,从实践出发结合理论进行了合理的误差分析。针对系统要求对各测试方法进行了综合,解决了传统测试方法精度不足、效率不高的问题,综合性更强,更加节省时间。     

压电传感器低频动态补偿数字滤波器设计

弹载压电传感器调理电路因测试环境的特殊性,难以采用精密的高输入阻抗电荷放大器.本文针对该问题设计了小体积的调理电路,并针对该测量电路因低频特性不足而导致的低频信号测量误差较大的问题,提出了动态实时补偿数字滤波器方法.运用CPLD器件实现了基于数字滤波器的实时动态误差校正,经实验验证,该补偿滤波器有效地延伸了压电传感器的低频测量范围,提高了弹载传感器的测量精度.