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随着电力电子技术的飞速发展,高电压、大容量的非线性设备如电解炉、轧钢机等的广泛应用,使得电力系统谐波污染日益严重,特别是电气化铁路的贯通,非线性负荷产生了大量的谐波电流,对电力系统的安全与经济运行造成了极大的危害。实现电力谐波的精确分析和谐波电能的准确计量,可为电能的科学管理提供可靠依据。目前业界已推出了具有谐波电能计量功能的电能计量芯片,如珠海矩力公司的ATT7022B电能计量芯片。ATT7022B可以直接提供精确的基波功率及基波电能,也可以提供总谐波功率和谐波电能,但ATT7022B不提供各次谐波电能,而电力系统中往往要求电能表能提供各次谐波电能信息。针对电力行业对谐波电能计量的迫切需求,提出了基于AD73360L+TMS320VC5502+M30624FGPFP架构的0.2S级三相谐波电能表方案,讨论了交流信号离散采样电能计量方法和基于FFT的谐波分析方法,介绍了傅里叶变换的基本原理、傅里叶变换的泄漏效应和栅栏效应、各种窗函数及其在FFT中的应用,给出了基于Nuttall窗的FFT谐波分析方法、谐波参数计算方法以及谐波分析指标,提出了三相谐波电能表的总体模块设计,着重介绍了三相谐波电能表计量单元设计,详细阐述了采集单元、数据处理单元等各模块的硬件设计与软件接口设计,给出了计量单元各模块的软件设计,探讨了谐波电能表硬件通道和软件模型引入的各种误差形成原因,提出了谐波电能计量的比差、角差校正方法,并给出了谐波电能表检验结果。检测结果表明,基于Nuttall窗双谱线插值FFT谐波分析方法的0.2S级三相谐波电能表符合设计要求,能实现电力谐波的精确分析和谐波电能的准确计量,其基波有功测量误差≤0.2%,基波无功测量误差≤1%,2-21次谐波电压测量误差≤2%、谐波电流测量误差≤5%、谐波相位测量误差≤5°,满足GB/T-14549-93的A类谐波测量仪器要求。