1. 研究目的与意义
伴随着中国经济的迅速腾飞，国家电力资源的需求量越来越大逐渐加大，电能应用也变得极其广泛，无论是科研还是生产，工业还是农业，无论是城市到农村，还是从国家的建设到人民的生活，它都扮演着极其重要的角色。
然而在如今智能化设备普及的时代，智能建筑也增加了许多的新型设备，各种非线性负荷应用逐渐普及，电子电器的负荷比重加深了对电网的污染。不但降低了用电质量，还出现电压失衡等问题，威胁着供电系统的平稳运行。
又因为人们对供电质量的要求越来越高，对用电设备的功率因数的要求也越来越高。因此面向智能建筑的电力谐波装置分析设计已成为国内外广泛关注的课题。对电力系统的各次谐波畸变率的问题进行计算，分析和研究，是一项极其重要的任务。
2. 研究内容与预期目标
本课题从实际应用角度出发，基于智能建筑配电系统的特殊性，基于微处理器开展电力谐波检测装置的设计，利用电压互感器来降低电力系统的电压；电流互感器降低电力系统的电流，利用简易的电阻法，将电流转化为电压；再利用电压抬升电路将电压转换为STM32单片机可用电压,用滤波器过滤高频滤波成分，再通过A/D转换器进行信号的变换，经由微处理器中进行定时中断，完成对电网电压、电流的信号采集，并通过NRF24L01无线传输模块上传至上位机，在MATLAB中进行快速傅里叶变换的到三相电流、电压有效值、频谱，从而分析计算建筑电气配电系统各次谐波畸变率，为智能建筑配电系统谐波的抑制提供依据。
研究内容一：对于供电系统三相电压、电流数据采集的硬件选型和软件设计，硬件的选型主要包括电压、电流互感器，电压抬升电路，低通滤波器， A/D转换器，STM32单片机，NRF24L01无线通信。软件设计主要包括定时器中断AD采样程序、无线通信程序以及MATLAB中的傅里叶变换算法。
研究内容二：对于电力系统谐波检测方法研究，观察所选取的谐波检测算法，否适合本次的研究。
3. 研究方法与步骤
电力谐波装置分析系统总体设计包括：硬件设计，软件设计。
硬件设计：由于供电系统中的三相电流、电压信号是十分强的，不可以直接进行测量，所以需要利用电压、电流互感器，对三相电流、电压进行降压、降流，并且利用电阻法实现I／U变换，此外由于互感器的具有隔离作用，可以提高系统的可靠性和安全性；整个设计系统又运用了电压抬升电路，将供电系统的电压、电流信号转换成STM32单片机内部可以测量的电压信号，再通过滤波电路后，输出的信号送入STM32单片机内置的ADC进行模数转换，再经过单片机微处理器中，设计合理的中断时间，进行定时中断，AD采集数据，同时通过无线通信接口传送至上位机进行数据存储。
软件设计：主要有STM32内部的定时器中断AD采集程序、无线通信程序以及MATLAB中的快速傅里叶变换程序。定时器中断AD采集程序：选择通用定时器，根据电网周期，确定定时器溢出时间，并根据定时器的输入时钟频率设计的计数值（ARR）和预分频系数（PSC），再通过计算，得到ADC采样转换时间，最后通过六通道进行模拟量输入信号采集，根据公式计算ADC采样时间；无线通信程序：主要对采集的数据进行发送和接收，以方便在MATLAB中的快速傅里叶变换算法，得到相关的电力参数。
4. 参考文献
[1] 王业铨. 低压配电网谐波分析与三次谐波抑制研究[D]. 北京化工大学, 2015.
[2] 任志莲. 电力系统的谐波分析算法及负荷谐波建模[D]. 北京交通大学, 2009.
[3] 刘昊, 王猛, 王昌吉,等. 一种实时精确估计电力谐波和间谐波参数的方法[J]. 电力系统自动化, 2014, 38(20):90-95.
5. 工作计划
（1）2022-03-01～2022-03-19 查阅技术资料，确定研究内容和系统架构，撰写开题报告；
（2）2022-03-20～2022-03-27 结合总体架构，完成换道设计方案、系统硬件功能分析和设计；
（3）2022-03-28～2022-04-19 完成硬件设计，编写系统软件程序；
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