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分布式电源的泛在接入推动传统配电网向兼具电源和负荷的有源配电网发展,运行特性发生着巨大变化。以风电、光伏为代表的可再生能源通过电力电子设备大量接入配电网,使得配电网呈现动态多电源双向潮流运行方式,分布式电源的间歇性和波动性导致电网动态行为愈加复杂,同时,泛在的并网用电力电子设备与新兴非线性负载成为配电网的谐波源头,严重影响供电电能质量。针对以上有源配电网同步量测的需求和挑战,本文在已有的轻型同步相量测量装置(PMU Light)基础上,研制了可用于配电网的同步相量与电能质量同步监测一体机。采用广域同步的量测信息对配电网各个电压等级的动态行为和电能质量问题进行监测与分析,集成了两类监测装置优势功能,降低了硬件开发成本,减少了算法计算量。可利用同一时空坐标下的同步相量、同步谐波参数和同步波形为配电网故障诊断及定位、谐波源定位等高级应用提供新的数据支撑和决策方案。装置体积小且成本低,可在配电网内大范围分布安装,对实现电网的全景式同步监测具有重要意义。具体研究内容和结果如下:(1)提出并采用了一种基于递推DFT采样数据重构的相量与电能质量一体化测量算法。该算法可减小由非同步采样导致的测量误差,在提高幅值、相位及频率的量测精度同时,将相量与电能质量参数计算进行了一体化融合,相量计算后的基波电压、电流幅值可直接用于谐波参数和三相不平衡度的计算,显著减少了独立测量时的计算量。(2)设计了装置硬件平台,对高效一体化测量算法进行了软件实现,制作成了微型样机。结合PMU与电能质量监测装置在硬件层面的通用架构,选择并设计了合适的硬件平台,采用了 DSP+ARM+FPGA主控芯片组合,形成开放式模块化硬件结构体系,便于装置升级更新。同时,高性能处理器之间的协调配合,实现了高采样率信号的实时采样、计算、通信及液晶显示等功能,极大提升了数据处理速度。在软件层面,对FPGA、DSP和基于Linux系统的ARM进行了程序设计与代码实现,着重优化并调试了 DSP中相量与电能质量一体化计算程序。(3)一体机量测精度测试及在配电网中初步应用。装置在组网方式、同步授时模式、输入量硬件接口以及机箱设计等方面均满足了行业标准,依据相关国内外标准,对装置的量测精度进行检验,经过规范化测试,装置的算法精度都满足了标准要求。在装置的试点应用方面,将一体机安装于扬州10kV配电网挂网运行,对上传的同步量测数据进行挖掘分析。