（电力系统及其自动化专业论文）高精度多功能电能表数字测量方法的理论与应用研究.pdf

单色噪音是幅值和相位角固定或可变的一种正弦波信号。在受单色噪音干扰的环境 下，都会使纯正的正弦波信号的幅值和相位角出现很大的编差，从而造成不可接受的测 量和计量误差。本文提出了一种数字微分算法，能够非常出色地解决这个问题。利用数 字微分算法，不仅可以实时地追踪系统的频率，非常准确地估算出正弦信号的有效值和 相位角，而且还能够准确地估算出单色噪音信号的频率、有效值和相位角。 在完全不知电力系统实时频率的情况下，本文提出的基于数字微分的算法能够在至 多1 个信号周期的时间内追踪到电力系统的动态频率的实时值，对于没有谐波和噪音干 扰的场合测频的时间至多仅需半个信号周期的时间。利用追踪到电力系统实时频率，能 够对电力系统的电压和电流信号进行较为准确的采样，获取电压和电流信号正确的采样 序列，从而实现对负荷的准确计量，对电网状态的准确测量。 在暂态过程中，由于出现了非周期分量和直流分量，使得电力系统的计量和测量又 带来了新的挑战和困难。在没有高次谐波的情况下，本文提出了r l 电路暂态过程和r c 电路暂态过程数字测量的算法。该算法是以数字微分和拉格朗日插值的理论为基础，不 仅能够快速地估算出电力系统的频率，准确地测量电压和电流信号的有效值和相位角， 而且还能够准确地测量出非周期分量的幅值和时间常数以及赢流分量的幅值。在含有高 次谐波的情况下，综合利用数字微分和离散傅里叶变换的理论，提出了一种新的算法。 利用该算法能够追踪到动态频率的瞬时值，准确测量出基波分量和各次谐波分量的有效 值和相位角，还能够准确地测量出非周期分量的幅值和时间常数以及直流分量的幅值。 本文还就电压互感器和电流互感器的角差和比差及其对电力系统计量和测量的影 响进行了深入的研究和分析，提出了测算电压互感器和电流互感器角差的新算法。本算 法是以暂态过程为基础，在电压互感器和电流互感器中人为地造成一个r l 电路的暂态 过程，利用暂态过程的测量算法就可以测算出电压互感器和电流互感器的角差。仿真结 果证明利用数字微分的方法来测算信号的频率和有效值，不受电压互感器和电流互感 器角差的任何影响，但是利用数字微分的方法来测算信号的相位角和功率将受到较大的 影响，出现很大的误差。为此，提出了考虑电压互感器和电流互感器角差影响时相位角 和功率测量的补偿算法。应用该补偿算法，可以使相位角和功率的估算精度得到大大的 提高，能够满足高精度多功能电能表的要求。 本文最后对高精度多功能电能表的硬件设计和实现方法进行了讨论。提出了符合数 字微分算法的硬件设计思路、条件和要求。 关键词：多功能电能表，傅里叶交换，小波变换，数字微分，数字f i r a b s t r a c t 1 h i sp a p e ra i m sa ts t u d y i n gt h em a t h e m a t i c a lb a s i sa n di m p l e m e n t a t i o nm e t h o d so f d i g i t a l a l g o r i t h m si nm e a s u r e m e n to fm u l t i f u n c t i o ne l e c t r i cp o w e rm e t e r s e s t i m a t i o no ff r e q u e n c y , a m p l i t u d e , p h a s ea n g l e ，e l e c t r i cp o w e ra n de n e r g yo ft h r e ep h a s ev o l t a g e sa n dc u r r e n t so f p o w e rs y s t e ma l ei n c l u d e di nm e a s u r e m e n to fm u l t i f u n c t i o ne l e c t r i cp o w e rm e t e r s o nt h e b a s i so fs o m em a t h e m a t i c a lt h e o r y , s u c ha sf o u r i e rt r a n s f o r m ，w a v e l e tt r a n s f o r m ，n u m e r i c a l d i f f e r e n t i a t i o na n dd i 舀t a lf i ra n ds oo n ，s o m ea l g o r i t h m s ，s u c ha se s t i m a t i o nm e t h o d sf o rt h e p a r a m e t e r so fs i n u s o i d a ls i g n a l sa n dn o n s i n u s o i d a ls i g n a l su n d e rn o r m a lc o n d i t i o n sa n do t h e r n o n - n o r m a lc o n d i t i o n s ，s u c ha sw i t hn o i s e so ri nt r a n s i e n tp r o c e s s e s ，a r ep r e s e n t e dt om e e t w i t ht h em e a s u r e m e n to f m u l t i - f u n c t i o ne l e c t r i cp o w e rm e t e r s u n d e rs o m ec o n d i t i o n sw i t h o u th a r m o n i c sa n dn o i s e s ，t h ev o l t a g e sa n dc u r r e n t so fp o w e r s y s t e m sa l ea l lp u r es i n u s o i d a ls i g n a l s i nt h e s ec a s e s ，h u m e r i c a td i f f e r e n t i a t i o nb a s e d a l g o r i t h m sa n dd i s c r e t ef o u r i e rt r a n s f o r mb a s e da l g o r i t h m sa r ep r e s e n t e dt oa c c o m p l i s h m e n t t h ei n s t a n t a n e o u sf r e q u e n c ye s t i m a t i o no fp o w e rs y s t e m s t h e r ea r et w oa l g o r i t h m s ， i v ( i n s t a n t a n e o u sv a l u e ) m e t h o da n dn d ( n u m e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o n ) ，t ob ep r e s e n t e dt o e s t i m a t et h ea m p l i t u d eo fv o l t a g e sa n dc u r r e n t sa n dt h e i ra c t i v ep o w e r a sf o rp h a s ea n g l e so f v o l t a g e sa n dc u r r e n t s ，an u m e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o nb a s e da l g o r i t h mi sp r o p o s e dt om e a s u r e t h e m s u c ha l g o r i t h m sa si v 4 5 ( i n s t a n t a n e o u sv a l u ew i t l l4 5 。s h i f t - p h a s e 、m e t h o d i v o o ( i n s t a n t a n e o u sv a l u ew i t h6 0 。s h i f t - p h a s e ) m e t h o da n di v 9 0 ( i n s t a n t a n e o u sv a l u ew i t h 9 0 “s h i f t - p h a s e ) m e t h o da n ds oo na y es t u d i e dt oe v a l u a t et h er e a c t i v ep o w e ro fp o w e r s y s t e m s ，n u r n e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o nb a s e da l g o r i t h m sf o rr e a l t i m ee s t i m a t i o no fp o w e r s y s t e m si sa d a p t i v et os u c ha p p l i c a t i o nc a s e sw i t hac p u o rm c us p e e do f8 m h z ，i nw h i c h f r e q u e n c ye s t i m a t i o ni sa c c u r a t e l ya c c o m p l i s h e di nh a l f c y c l e ，w h e nn u m e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o n i sa p p l i e d ，t h ea m p l i t u d e sa n dp h a s ea n g l e so f v o l t a g ea n dc u r r e n ts i n u s o i d a ls i g n a l so f p o w e r s y s t e m sc a l lb ee s t i m a t e di n av e r ys h o r tt i m e ，w i t has a r i s f a c t i o no ff a s ts a m p l ea n d c o m p u t a t i o ni nm u l t i f u n c t i o ne l e c t r i cp o w e r m e t e r s b e c a u s eo fw i d eu s eo fp o w e re l e c t r o n i ce q u i p m e n ta n da b u n d a n te x i s t e n c eo fn o n l i n e a r l o a d s ，v o l t a g e sa n dc u r r e n t s o fp o w e rs y s t e m sb e c o m en o n s i n u s o i d a ls i g n a l s s o m e a l g o r i t h m s ，s u c h a sn u m e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o nb a s e da l g o r i t h m s ，f f tb a s e da l g o r i t h m s w t ( w a v e l e tt r a n s f o r m ) b a s e da l g o r i t h m s ，h a r d w a r ef i l t e ra n dd i g i t a tf i l t e r , a r ep r e s e n t e dt o e s t i m a t et h ed y n a m i cf r e q u e n c yo fp o w e rs y s t e m s f o rn o n s i n u s o i d a ls i g n a l s ，n u m e r i c a l d i f f e r e n t i a t i o nb a s e da l g o r i t h m ss h o wt h es a l t l eo u t s t a n d i n gs u p e r i o r i t ya sf o rs i n u s o i d a l s i g n a l s ，f o re x a m p l es h o r tt i m ea n dh i 曲a c c u r a c y , b a s i n go nh y b r i da p p l i c a t i o no fn u m e r i c a l d i f f e r e n t i a t i o na n dw a v e l e tt r a n s f o r m ，an e wa l g o r i t h mi sp r o p o s e d ，i nw h i c hw a v e l e t t t a n s f o r mi su s e dt od e c o m p o s ef u n d a m e n t a lc o m p o n e n to u to fn o n - s i n u s o i d a ls i g n a l s ，a n d t h e nn u m e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o ni su s e df o rf r e q u e n c ye s t i m a t i o n b yu s i n gh a r d w a r ea n dd i g i t a l f i l t e r i n g ，t h ef u n d a m e n t a lc o m p o n e n tm a ya l s ob ed e c o m p o s e do u t m a k i n gn u m e r i c a l d i f f e r e n t i a t i o n ，f a s tf o u r i e rt r a n s f o r m ，w a v e l e tt r a n s f o r ma n dd i g i t a lf i l t e r , s o m em e t h o d sa r e p r e s e n t e dt om e a s u r et h ea m p l i t u d ea n dp h a s ea n g l eo fv o l t a g e sa n dc u r r e n t s i n s t a n t a n e o u s 3 v a l u em e t h o d ，n u m 髓 c a ld i f f e r e n t i a t i o na n dw a v e l e tt r a n s f o r mb a s e da l g o r i t h m s a r e p r e s e m e dt oe s t i m a t et h ea c t i v ep o w e ro fp o w e rs y s t e m s v 4 5m e t h o d ，i v 6 0m e t h o d ，i v 9 0 m e t h o d ，d i g i t a lf i l t e r i n ga l g o r i t h ma n dw a v e l e tt r a n s f o r mb a s e da l g o r i t h m sa r ep r o p o s e dt o e v a l u a t et h er e a c t i v ep o w e ro fp o w e rs y s t e m s i tn e e d sm o r et i m et oe s t i m a t e 协ef r e q u e n c y , a m p l i t u d e ，p h a s ea n g l e ，a c t i v ep o w e ra n dr e a c t i v ep o w e ro fv o l t a g e sa n dc u r r e t u so f n o n s i n u s o i d a ls i g n a l sw i t hl o w e ra c c u r a c yt h a ns i n u s o i d a ls i g n a l s ，b u tt h e s ea l g o r i t h m sc a n g t i l lb ea p p l i e dt om u l t i f u n c t i o ne l e c t r i cp o w e rm e t e r sw i t h0 5 s ，0 2 so r1 1 i 曲e rc l a s s e s u n d e rc o n d i t i o n sw i t hw h i t en o i s e s ，n o n s i n u s o i d a ls i g n a l sa r ei n f l u e n c e db o t hb y h a r m o n i c sa n db yw h i t en o i s e s ，a n da b e r r a t i o no fs i g n a lb e c o m em o r es e r i o u s m o r e o v e r ， w h i t en o i s e sa r er a n d o m a n dt h e i ra m p f i m d e sa l ea l s or a n d o m nb e c o m e sm o r ed i 伍c u l tt o m e a s u r et h ep a r a m e t e r so fp o w e rs y s t e m si nn o i s yc o n d i t i o n st h a nn o n - n o i s ec o n d i t i o n s 、i n t h e s ea p p l i c a t i o nc a s e s ad i g i t a ll o w - p a s sf 取f i l t e ri su s e dt od e c o m p o s et h ef u n d a m e n t a l c o m p o n e n to u to fh a r m o n i c sa n dn o i s e s a n dad i g i t a lb a n d - p a s sf i rf i l t e ri su s e dt o d e c o m p o s et h ec e r t a i no r d e rh a r m o n i cc o m p o n e n to u to fo t h e rh a r m o n i c sa n dn o i s e s a l t h o u g h 也ed e c o m p o s e df u n d a m e n t a lc o m p o n e n ta n dh a r m o n i cc o m p o n e n t sa r el i t t l e d i f f e r e n ti na m p l i t u d ea n dp h a s ea n g l ef r o mt h a to f t h eo r i g i n a ls i g n a l s ，ac o r r e c t i o nm e t h o di s u s e dt oa c c o m p l i s ha c c u r a t em e a s u r e m e n to fp a r a m e t e r so fs i n u s o i d a la n dn o n s i n u s o i d a l s i g n a l sw i t hw h i t e n o i s e s as i n en o i s e si sas i n u s o i d a ls i g n a lw i t haf i xo rv a r i a b l ea m p l i t u d ea n dp h a s ea n g l e i nt h i s c a s e an u m e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o nb a s e da l g o r i t h mi ss t u d i e dn o to n l yt oa c c u r a t e l yt r a c kt h e f r e q u e n c yo fp o w e rs y s t e m s ，a n dt om e a s u r et h ea m p l i t u d ea n dp h a s ea n g l eo fs i n u s o i d a i s i g n a l s ，b u ta l s ot oe s t i m a t et h ef r e q u e n c y , a m p l i t u d ea n dp h a s ea n g l eo f s i n en o i s e s i nl x a n s i e n tp r o c e s s e so fp o w e rs y s t e m s ，t h e r ea r eb o t hp e r i o dc o m p o n e n t s ( s i n u s o i d a l c o m p o n e n oa n dn o n - p e r i o dc o m p o n e n t s u n d e rco n d i t i o n sw i t h o u th a r m o n i c s ，an u m e r i c m d i f f e r e n t i a l i o nb a s e da l g o r i t h mi sp r e s e n t e dn o to n l yt oa c c u r a t e l yt r a c kt h ef r e q u e n c yo f p o w e rs y s t e m s ，a n dt om e a s u r et h ea m p l i t u d ea n dp h a s ea n g l eo f p e r i o dc o m p o n e n t s ，b u ta l s o t oe s t i m a t et h ea m p l i t u d ea n dt i m ec o n s t a n to f n o n - p e r i o dc o m p o n e n t s ，u n d e rc o n d i t i o n sw i t h h i 幽o r d e rh a r m o n i c s ，ah y b r i da l g o r i t h mb a s e do nn u m e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o na n dd i s c r e t e f o u r i e rt r a n s f o r mi sp r e s e n t e d u s i n gt h i sh y b r i da l g o r i t h m ，t h ef r e q u e n c yo fp o w e rs y s t e m s c a r la l s oa c c u r a t e l yb et r a c k e d ，a n dt h ep a r a m e t e r so fp e r i o dc o m p o n e n t sa n dn o n p e r i o d c o m 弘m e n t sc a nb ee s t i m a t e da th i g h e ra c c u r a c y o nt h eb a s i so ft h et h e o r yo ft r a n s i e n tp r o c e s s ，aa l g o r i t h mi sp r o p o s e dt o a c c u r a t e l y e s t i m a t et h ep h a s e s h i f ta n g l eo fp t s ( p o t e n t i a lt r a n s d u c e r ) o rc t s ( c u r r e n tt r a n s d u c e r ) u s i n gn u m e r i c a l d i f f e r e n t i a t i o na l g o r i t h m s ，t h em e a s u r e m e n ta c c u r a c yo fv o l t a g e sa n d c u r f e w si sp r o m o t e df a r t h e rh i g h e rw i t ht h ee s t i m a t e dp h a s e - s h i f ta n g l eo f p t so rc t s t t l ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fd i g i t a lm u l t i f u n c t i o ne l e c t r i cp o w e rm e t e r si sp r e s e n t e d t om e e tw i t ht h ea l g n r i t h m sp r o p o s e di nt h i sp a p e r k e yw o r d s ：m u l t i - f u n c t i o np o w e rm e t e r , f o u r i e rt r a n s f o r m , w a v e l e tt r a n s f o r m ， n u m e r i c a ld i f f e r e n t i a t i o n d i g r a lf 1 r 4 第一章绪论 1 1 本研究的立项依据和意义 多功能高准确度电能表国内研究和研制起步较晚，以前主要依靠进口。9 0 年代后期， 国内些厂家对多功能电能表的研究已经基本成熟，并形成了批量生产，在市场上已经 出现了国产多功能电能表逐步替代进口产品的局面。但是，国产多功能电能表存在着诸 如准确度低、功能不完善、抗干扰能力差等致命缺陷和不足，极大地限制了国产多功能 电能表的应用和推广。因此，研究可行的电能和电力参数的测量算法，研制离准确度多 功能电能表，尤其是0 2 级或更商级电能表，已经变成非常重要和必要的研究课题，并 具有潜在的商机和巨大的商业价值。 目前，电力系统中仪器仪表已经进入了自动化和智能化的时代。自动化和智能化特 性不仅要求这些仪器仪表如电能表象传统计量表计一样具有计量功能，而且还要具有测 量、保护、控制、通信等多种功能，以反映电气元件运行状态和控制调节的信息。从国 外来看，电子式电能表的测量准确度已经可以做到0 0 1 级，而国内只能做到0 5 级，而 且功能不完善、抗干扰能力差，远远不能满足工业生产和社会生活对高准确度电能袁的 需求，极大地限制了国产多功能电能表的应用和推广。对于电能表而言，要实现高准确 度测量和计量，就必须研究出一种全周波交流采样电路和信号处理电路，以及与其相适 应的快速算法。快速傅立叶变换f f t 和小波变换w t 为此提供了十分可行有效的理论基 础。描述电气元件瞬态不正常运行状态的信息往往含有各种高频、瞬变的奇异成分，由 于传统的f o u r i e r 及加窗f o u r i e r 变换存在着严重的缺陷，不能做实时信号的局部化分 析，不能很好地捕捉突变故障信号的特征，必须借助小波变换，才能从大量背景干扰中 提取有用成分信息，实现智能化电能表的电能质量检测、数据压缩、奇异性检测、抗电 磁千扰等诸多功能。因此，很有必要寻求一种或多种有效的基于快速傅立叶变换f f t 和 小波变换w t 的算法，才能满足智能化电能表在计量、测量、突变信号处理等方面的高 实时性和高可靠性要求。 大多数国产电能表的测量准确度不高的原因之一就在于采用不完全的交流采样，以 及十分耗时的算法与采用的c p u 或d s p 不能很好地配合。传统的电力参数如电压、电流、 频率、相角、功率和电能等的监测分析算法往往采用快速傅立叶变换f f t ，在有限的c p u 或d s p 资源的情况下很难达到人们所期望的离准确度。如果采用高性能的c p u 或d s p 来 提高准确度，将会使电能计量仪表的成本大幅度增加，不利于电能表的市场推广。利用 有艰的c p u 或d s p 资源，同时采用全周期交流采样和自适应采样技术以及一些新的监测 分析算法，可以取得令人满意的测量准确度。近年来，国外采用小波变换算法或者基于 快速傅立叶变换f f t 和小波变换w t 的综合算法应用于电力参数的测量，已经取得了非 常高的测量准确度( 如0 o l 级) ，采用小波变换应用于瞬态电能质量事件的监测也取得 令人满意的结果。小波分析作为一种新型的时、频域分析工具，能根据频率自动调节窗 口的大小，以确保捕捉到信号中希望得到的有用成份，它在时域、频域同时具有良好的 局部化性质，因此比f o u r i e r 变换及加窗f o u r i e r 变换有效和可靠，并使某些问题特别 是具有奇异性、瞬时性的故障信号检测变得准确、可靠。在抗电磁干扰方面，将混合信 号分解到不同尺度上，将与干扰相联系的小波系数置为零，利用信噪分离技术，达到抗 干扰的目的。因此，小波变换在数据眶缩、故障检测、抗电磁干扰等也获得广泛的应用。 但是，令人遗憾的是无论国外还是国内这些研究成果只是应用于较大型的电力测量 5 仪器，而实际上很少应用于小型的智能化的多功能高准确度电能表。随着国民经济的发 展和社会生活、工业生产的自动化和智能化水平的提高，国内电力生产部门、工业生产 行业和居民生活对高准确度多功能智能化电能表的需求日益增强。因此，研究基于快速 傅立时变换和小波变换等多种快速算法，研制既可测量三相电压、电流、功率、电能、 频率和相位等电力参数，又可监测电能质量，具有多种功能如监测、控制、计量、保护、 通信等的电能表，已经成为目前非常迫切需要研究解决的重大课题。 本课题借鉴国外成熟的研究成果，利用成熟计算机、单片机、d s p 和通信技术，结 合快速傅立叶变换和小波变换的特点及其综合算法，研究在稳态和瞬态下将快速傅立叶 变换和小波变换应用于电力参数和电能计量的快速算法，探讨在瞬态下利用小波变换应 用于监测电压质量如电压上凸、电压下陷和频率波动的分析算法，研制适应中国国情的、 具有较高性能价格比的并具有监测、控制、计量、保护、通信等功能的、测量准确度达 到0 2 级的智能化电能表。 多功能高准确度电能表主要应用领域为电力生产部门以及其他工业、农业、事业、 商业等部门的大用电户。发电厂采用多功能高准确度电能表，既方便电厂内部电能计量 管理和电能质量监测，又有利于电力调度中心或电力交易中心的调度、监督和交易决算 等。变电站将多功能高准确度电能表用于进线、出线和主变压器所流经电能量的自动化 和智能化管理，可以极大地提高变电站的自动化生产和管理水平。工业、农业、事业、 商业等部门的大用电户采用多功能高准确度电能表，有利于用电计量管理和电能质量监 控。总的来说，多功能离准确度电能表涉及到国民经济每一个镢域瓤部门，关系到我国 工业、农业和商业等用户的用电管理问题，有其巨大的节能效果。 多功能高准确度智能化电能表的研制，在我国还是一项空白。如何研制出多功能高 准确度智能化电能表是一个非常重要的研究课题。研究并提出满足0 2 级测量准确度的 基于快速傅立叶变换f f t 和小波变换w t 的电压、电流、功率、频率和相位等电力参数 算法，是研制多功能高准确度电能表的关键问题。传统的快速傅立叶变换的电压和电流 算法非常耗时，不满足在一个周波内完成包括3 0 次谐波在内所有电力参数的计算要求。 因此，如何研究出经过简化的满足计算要求的基于快速傅立叶变换和小波变换的算法， 如何设计出满足全周期交流采样的可行的采样电路和信号处理电路，如何编制在一个周 波内完成包括3 0 次谐波在内所有电力参数计算的有效可行的信号处理程序等，也都是 研制多功能高准确度智能化电能表的关键问题。对这些关键问题开展深入的研究，从理 论上进一步完善和发展快速傅立叶变换和小波变换的理论，为研制多功能高准确度智能 化电能表提供理论依据。开展本课题的理论和算法研究，将具有重要的学术意义和明显 的工业应用价值。以本课题的理论研究成果为基础，研制出准确度为o 2 级并具有计量、 测量、保护、控制和通信等功能的智能化电能表并尽快使之形成产品，投放市场，将产 生巨大的社会效益和经济效益。 1 2 本研究的主要工作 本课题的研究任务和内容包括以下5 个部分： 1 ) 理论研究 研究傅里叶变换、小波变换、数字微分和数字f i r 的理论、模型和算法。 2 ) 算法研究 研究纯正正弦信号的计量和测量算法、含有高次谐波的非正弦信号的计量和测量算 法、在噪音环境下电信号的测量算法以及在暂态过程中电信号的测量算法等。 3 ) 电路设计 4 ) p c b 版图设计 6 5 ) 硬件调试及软件编程 ( 1 ) 信号采样及a d 转换： ( 2 j 频率计算的编程和调试； ( 3 ) a 、b 、c 相电压3 1 次谐波分量有效值计算的编程和调试； ( 4 ) 、b 、c 相电流3 1 次谐波分量有效值计算的编程和调试： ( 5 ) a 、b 、c 相线电压和相电压的有效值和瞬时值计算的编程和调试； ( 6 ja 、b 、c 相线电流和相电流的有效值和瞬时值计算的编程和调试； ( 7 ：a 、b 、c 相有功功率中3 1 次谐波分量计算的编程和调试： ( 8 ) a 、b 、c 相无功功率中3 1 次谐波分量计算的编程和调试； ( 9 ) a 、b 、c 相有功电能中3 1 次谐波分量计算的编程和调试； ( 1 ( ) ) a 、b 、c 相无功电能中3 1 次谐波分量计算的编程和调试： ( 1 ：) a 、b 、c 相有功功率及三相总的有功功率计算的编程和调试； ( 1 2 ) a 、b 、c 相无功功率及三相总的无功功率计算的编程和调试； ( 1 ： ) a 、b 、c 相视在功率及三相总的视在功率计算的编程和调试： ( 1 4 ) a 、b 、c 相有功电能及三相总的有功电能计算的编程和调试； ( 1 5 ) a 、b 、c 相无功电能及三相总的无功电能计算的编程和调试； ( 1 6 ) a 、b 、c 相功率因数及三相总的功率因数计算的编程和调试； ( 1 - ) a 、b 、c 相电压相位计算的编程和调试； ( 】 ) a 、b 、c 相功角及三相总功角计算的编程和调试； ( 1 9 ) a 、b 、c 相及三相正、反向有功最大需量计算的编程和调试； ( 2 0 ) a 、b 、c 相及三相正、反向无功最大需量计算的编程和调试： ( 2 1 ) 6 4 位浮点数加法运算的编程与调试； ( 2 2 ) 6 4 位浮点数减法运算的编程与调试； ( 2 ： ) 6 4 位浮点数乘法运算的编程与调试； ( 2 4 ) 6 4 位浮点数除法运算的编程与调试； ( 2 5 ) 5 4 位浮点数开平方运算的编程与调试； ( 2 6 ) 6 4 位浮点数反正弦运算的编程与调试； ( 2 7 ) 6 4 位浮点数反余弦运算的编程与调试； ( 2 8 ) 6 4 位浮点数反正切运算的编程与调试； ( 2 9 ) 6 4 位浮点数指数函数运算的编程与调试； ( 3 0 ) d s p 与c p u 之间通信的编程： ( 3 1 ) 时区和时段设置的编程； ( 3 2 ) 电能质量分析计算的编程： ( 3 3 ) 谐波分析计算的编程； ( 3 , t ) 接入分析的编程： ( 3 5 ) 波形分析的编程； ( 3 6 ) 运行分析的编程； ( 3 7 ) 实时时钟及校时的编程； ( 3 8 ) 实时时钟脉冲输出的编程； ( 3 i j ) 正、反向有功电能远动脉冲输出的编程： ( 4 0 ) 正、反向无功电能远动脉冲输出的编程； ( 4 1 ) 保护部分中监测和控制的编程； ( 4 ：2 ) 负荷控制的编程； ( 4 3 ) 声光输出的编程； 7 f m 3 0 c 2 5 6 数据读取的编程： i c d 显示的编程； 电能表配置及其修改的编程； r s 4 8 5 通信的编程； 红外线通信的编程； 电能表自诊断的编程； 负荷曲线记录的编程； 电压信号瞬态行为监测算法的编程； 电流信号瞬态行为监测算法的编程； 自动抄表的编程： 电压、电流录波的编程： 电量结算、冻结及记录的编程： 失压、失流事件监测及记录的编程； 数据存贮的编程。 1 3 本研究所研发的电能表主要功能 1 ) 电能计量。可计量三相总的有功、无功电能以及a 、b 、c 相有功、无功电能。 2 ) 电气参量测量。可测量a 、b 、c 相线电压和相电压的有效值和瞬时值；可测量a 、b 、 c 相线电流和相电流的有效值和瞬时值；可测量a 、b 、c 相有功功率及三楣总的有 功功率；可测量a 、b 、c 相无功功率及三相总的无功功率；可测量a 、b 、c 相功率 豳数及三相总的功率因数：可测量a 、b 、c 相的相位；可测量系统的实时频率。 3 ) 昂大需量测量。可测量a 、b 、c 相及三相正向和反向有功最大需量；可测量a 、b 、 c 相及三相正向和反向无功最大需量。 4 ) 谐设分析。对电压、电流和电能等电参数的3 0 次谐波进行定量分析。 5 ) 电能质量分析。监测配电网中的电压、电流和频率的变动幅度，并对这些电气参量 薛瞬态行为，如电压下陷、电压上凸、电流中断以及频率波动等进行实时监测，记录 电压下陷、电压上凸、中断和停电( 失压) 的时间、周期、频度、幅度等。 6 ) 波形分析。对a 、b 、c 相电压、电流的波形进行分析。 7 ) 接入分析。初始安装的接线错误分析，相序分析，输入信号幅度错误分析等。 8 ) 运行分析。输入电压、电流输入改变的分析和记录，数据修改和读取时间的分析和 记录，表计编程或注册时间的分析和记录，用户更改的分析和记录，投运和停运时 间的分析和记录，试验方式和时间的分析和记录。 9 ) 多规约通信。通过r s 4 8 5 和红外通信口，实现适应多种规约的通信。 1 0 ) 皂动抄表。通过r s 4 8 5 和红外通信臼，实现远程和近距离自动抄表、设表。 1 1 ) 波形记录。可记录a 、b 、c 相的电压、电流在正常运行和故障下的波形。 1 2 ) 负荷曲线记录。可记录用电户一天中各个时段的负荷曲线。 1 3 ) 记忆功能。停电时，信息不丢失，而且具有停电显示功能。 1 4 ) 负荷控制。超过设定负荷时断电，延时l o 分钟后自动恢复。 1 5 ) 分时计量。将一年划分为多个时区( 如5 个) ，每天2 4 小时划分为多个时段( 如l o 个) ，每个时区和时段对应子一种费率，实现分时或复费率计量。 1 6 ) 自诊断功能。包括d s p ( t m s 3 2 9 v c 5 5 0 2 ) 、c p u ( m s p 4 3 0 f 4 4 9 ) 和存贮器f m 3 0 c 2 5 6 供电 电源的低电压检测和监控，d s p 和c p u 程序失控的监测和自启动控制等。 1 4 研究现状 8 量 f m 3 0 c 2 5 6 数据读取的编程； 【j c d 显示的编程； 电能表配置及其修改的编程； r $ 4 8 5 通信的编程： 红外线通信的编程； 电能表自诊断的编程； 负荷曲线记录的编程； 电压信号瞬态行为监测算法的编程 电流信号瞬态行为监测算法的编程 自动抄表的编程； 电压、电流录波的编程； 电量结算、冻结及记录的编程； 失压、失流事件监测及记录的编程 数据存贮的编程。 1 3 本研究所研发的电能表主要功能 1 ) 宅能计量。可计量三相总的有功、无功电能以及a 、3 、c 相有功、无功电能。 2 ) 电气参量测量。可测量a 、b 、c 相线电压和相电压的有效值和瞬时值；可测量a 、b 、 c 相线电流和相电流的有效值和瞬时值；可棚量a 、b 、c 相有功功率及三相总的有 功功率；可测量a 、b 、c 相无功功率及三相总的无功功率；可测量a 、b 、c 相功窭 氍数及三相总的功率因数；可测量a 、b 、c 相的相位：可测量系统的实时频率。 3 ) 昂大需量测量。可测量a 、b 、c 相及三相正向和反向有功展大需量：可摆4 量a 、b 、 c 相及三相正向和反向无功最大需量。 4 ) 谐波分析。对电压、电流和电能等电参数的3 0 次谐波进行定量分析。 5 ) 电能质量分析。监测配电网中的电压、电流和频率的变动幅度，并对这些电气参量 薛瞬态行为，如电压下陷、电压上凸、电流中断以及频率波动等进行实时监测，记录 电压下陷、电压上凸、中断和停电( 失压) 的时间、周期、频度、幅度等。 6 ) 波形分析。对a 、b 、c 相电压、电流的波形进行分析。 7 ) 接入分析。初始安装的接线错误分析，相序分析，输入信号幅度错误分析等。 8 ) 运行分析。输入电压、电流输入改变的分析和记录，数据