探討智能電網(wǎng)計(jì)量及合適的架構(gòu)
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總、基波和諧波無功功率。無功功率是指電壓和電流信號之一的所有諧波成分發(fā)生90°相移時(shí)產(chǎn)生的電壓和電流波形：
這是一種純粹的振蕩功率，均值為0。與有功功率類似，無功功率分為總無功功率、基波無功功率和諧波無功功率三種。總無功功率的問題是其實(shí)際意義不大，長期以來都是飽受爭議的一個(gè)話題。因此，需要測量的一般都是基波無功功率和諧波無功功率。
電流和電壓均方根表示電流或電壓的平方的整數(shù)線路周期數(shù)的均值：
如果電壓和電流中的基波和諧波組分得以確定，則同時(shí)還需要基波和諧波的均方根值。
總、基波和諧波視在功率。
視在功率定義為均方根電流和均方根電壓的算術(shù)積，根據(jù)所用均方根值，結(jié)果可能是總視在功率、基波視在功率或諧波視在功率。
這些是需要測量的最重要的量。其他量有：功率系數(shù)、諧波失真、三相系統(tǒng)中的正、負(fù)和零序列功率。
用于測量這些量的儀器未必具有高端輸電線路監(jiān)控器的性能，多數(shù)情況下也不必如此。隨著要求的提出，隨著每一代新型半導(dǎo)體元件價(jià)格的下降，這些量的測量將滲透到整個(gè)電網(wǎng)。例如，很難想象有必要在住宅中用電表計(jì)算諧波功率。
然而，從智能電網(wǎng)的角度來看，鼓勵(lì)用戶在能耗量最低的夜晚給電動車充電，這是最有意義的。但在變電站層面完全有必要使用監(jiān)控上述所有量的儀器。
對當(dāng)?shù)毓I(yè)用戶進(jìn)行監(jiān)控，以證實(shí)諧波污染保持于最低水平，這是非常有意義的，因?yàn)楹苡锌赡苁悄硞€(gè)工序向電網(wǎng)中注入了諧波。從這一點(diǎn)往上進(jìn)入電網(wǎng)層級體系，類似儀器的作用將變得明晰起來：對所有主要變電站和輸電線路進(jìn)行監(jiān)控。接下來我們將討論計(jì)算上述各量的各種系統(tǒng)性方法。
獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP
能給設(shè)計(jì)工程師帶來最大靈活性的方法是采用連接至DSP的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(見圖1)。DSP可以是適用于計(jì)算上述量的任何處理裝置，因而也可能是一個(gè)微控制器(MCU)。正因如此，圖1展示了一個(gè)集成MCU的DSP。當(dāng)然，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)量與系統(tǒng)中需要測量的電流和電壓數(shù)成正比。
圖1. 獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DSP/MCU。
三相系統(tǒng)可能需要測量三相電壓、三相電流和一個(gè)中性電流。單相系統(tǒng)可需要測量一相電壓和一相電流。這是最靈活的系統(tǒng)，因?yàn)槟?shù)轉(zhuǎn)換器和DSP/MCU可以分開選擇，以便根據(jù)具體應(yīng)用選擇精度合適的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和特性正確的DSP。不足之處在于，開發(fā)人員必須花費(fèi)大量時(shí)間實(shí)現(xiàn)計(jì)量程序，這并不簡單。
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