CN102565574B - 船舶电能质量监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电能质量监测技术，为一种船舶电能质量监测系统。系统包括数据分析评估子系统和分布在各个节点上的数据采集处理子系统，数据采集处理子系统用于实时采集船舶电网三相电压和电流信号，并通过以太网提供给数据分析评估子系统；数据分析评估子系统在线完成稳态电能质量指标的计算，并根据指标权重给出电能质量综合评估；离线完成暂态电能质量扰动参数检测。稳态电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变；暂态电能质量扰动参数包括短时电压变动、时变谐波和间谐波。该系统能够同时对电网上各个节点进行同时监测，并且可以多个指标分析影响电能质量的因素，及时了解电网电能质量水平。

Description

船舶电能质量监测系统

技术领域

本发明涉及电能质量监测技术，是一种为检测船舶独立电网运行质量而研制的一种专用监测设备，具体为一种船舶电能质量监测系统，主要用于实时获取、在线及离线分析评估船舶电网的电能质量。 

背景技术

电能质量是指通过电网供给用电设备或用户端的交流或直流电能的品质。导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题。电能质量除了保证额定电压和额定频率下的正弦波形外，还包括所有电压瞬变现象，如冲击脉冲、电压下降、瞬时间中断等。 

我国制定的电能质量国家标准包括GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》、GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》、GB/T 18481-2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》、GB/T 15543-2008《电能质量三相电压不平衡》、GB/T 15945-2008《电能质量电力系统频率偏差》和GB/T 12326-2008《电能质量电压波动和闪变》，这些标准给出了电能质量指标和推荐测量方法。上述单项指标的评估一定程度上忽略了不同电能质量问题间的相互联系，也忽略了用户对不同电能质量问题的敏感度和重视程度。电能质量综合评估就是在分析单项指标的基础上，把部分或全部电能质量问题以及某项电能质量的多个特征量按属性合成一个有机的整体，从而有效反映电网系统的整体运行状态。 

2001-2003EPRI的DPQ-II项目“电能质量的经济性分析与经济损失调查”表明：短时电压变动，包括电压暂降、暂升、瞬时过电压和短时中断是美国电网中普遍存在的电能质量问题。LPQI在对欧洲8国的1400个监测点的电能质量调查表明：谐波畸变、电压闪变、供电可靠性、电压暂降和 电磁兼容是欧洲电能质量的主要问题，但从经济分析与核算看，电压暂降造成的损失最大。 

船舶电能质量监测是一个复杂的系统工程，它涉及到电力系统、自动控制、现代通信、信号处理等多个方面。在监测装置方面，由于电能质量需要监测的量很多而且大多是高度畸变的，传统的方法是采用模拟信号的分析，监测不同的电能质量指标使用不同的仪器。如传统的测量电压和电流有效值的电压表、电流表，测量功率损耗的有功表、无功表，测量频率的频率表，还有谐波表、三相不平衡度计、电压波动和闪变仪等。此类仪器的不足之处是测量指标少，通用性较差、精度较低、自动化程度较低。采用数字信号处理器(Digital signal processor，DSP)为核心的多功能电能质量测试仪表是技术发展的趋势，除了具备上述传统仪表的测量功能，还能自动抓取瞬时事件，进行数据录波，并具有显示、存储、分析、通信、人机对话等功能。该类仪表也可以和计算机相连，使用分析管理软件对数据进行直观的分析，并自动生成有用的报表和图表。现有的监测仪对一个节点进行单项指标分别监测有较好的效果，但未见将多项指标问题综合成单一量化指标进行电能质量评估；另外，无法对电网多个节点同时进行监测，难以深入分析影响电能质量的根源并及时了解电网电能质量水平。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶电能质量监测系统，该系统能够同时对电网上各个节点进行监测，分析影响电能质量的多个指标，并可以将多项指标问题综合成单一量化指标进行电能质量评估，及时了解电网电能质量水平。 

本发明提供的一种船舶电能质量监测系统，其特征在于，该系统包括数据采集处理子系统和数据分析评估子系统二个部分，数据采集处理子系统用于实时采集船舶电网三相电压和电流信号，并通过以太网提供给数据分析评估子系统；数据分析评估子系统包括在线电能质量分析评估模块， 以及离线电能质量参数检测模块两部分，在线电能质量分析评估模块用于在线完成稳态电能质量指标的计算，并根据指标权重给出电能质量综合评估等级；离线电能质量参数检测模块用于完成暂态电能质量扰动参数检测；稳态电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变；暂态电能质量扰动参数包括短时电压变动、时变谐波和间谐波。 

上述技术方案可以采用下述方式进行优化：数据采集处理子系统主要包括电流电压传感器、抗混叠滤波电路、锁相电路、模数转换模块、外部数据存储器、数字信号处理器(DSP)和通信接口，用于完成数据采集和预处理工作；电流电压传感器采用霍尔传感器采集三相三线制电路的三相电压、三相电流共6路信号，经过调理后送至抗混叠滤波电路；抗混叠滤波电路为有限带宽的低通滤波器，其截止频率为数模转换电路采样频率的一半；抗混叠滤波电路滤除将收到信号中超过截止频率的高频分量，减缓频谱混叠现象，再分别传送到锁相电路和数模转换电路；锁相电路跟踪输入信号频率的波动，产生误差信号送至模数转换电路控制模数转换电路的采样步长，以确保数据整周期采样；模数转换电路根据锁相电路提供的采样步长将输入信号进行模拟数字转换，然后送至数字信号处理器进行数据处理；数字信号处理器控制模数转换电路连续不间断采样外部电压、电流，将电压、电流循环存入外部数据存储器，并控制通信接口电路将电能质量数据用TCP/IP协议上传至以太网；外部数据存储器根据数字信号处理器设定的缓冲区大小，接收来至数字信号处理器的数据；通信接口电路将数字信号处理器中的电能质量数据用TCP/IP协议上传至以太网。 

上述技术方案还可以采用下述方式进行优化：在线电能质量分析评估模块包括电压偏差指标计算模块、频率偏差指标计算模块、谐波指标计算模块、三相不平衡指标计算模块、电压波动和闪变指标计算模块、电能质量综合评估模块、数据录波模块七个部分，完成对频率、基波有效值、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变5项电能质量指标的计算和综合评估； 电压偏差指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成电压有效值偏差指标的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；频率偏差指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成电压频率偏差指标的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；谐波指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成2-30次谐波电压、电流的幅度、频率和相位计算，以及谐波电流总畸变率计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；三相不平衡指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成三相不平衡度指标计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；电压波动和闪变指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成电压波动幅值、调制频率和闪变指标的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；电能质量综合评估模块接收来至电压偏差指标计算模块、频率偏差指标计算模块、谐波指标计算模块、三相不平衡指标计算模块和电压波动和闪变指标计算模块的单项指标数据，将这六项指标数据综合成单一量化指标综合评估电网电能质量等级，其中，六项指标数据将电压波动和闪变分开处理；数据录波模块接收以太网传送的电能质量数据，完成电能质量数据存储工作，并将数据送至离线电能质量参数检测模块备用。 

上述二种技术方案还可以采用下述一种或几种方式进行作进一步的优化： 

(1)离线电能质量参数检测模块主要包括短时电压变动参数检测模块、时变谐波参数检测模块和间谐波参数检测模块； 

短时电压变动参数检测模块接收来至数据录波模块的数据，完成短时电压变动止时刻、幅值和相位的检测，并将结果送至船舶能量管理系统； 

时变谐波参数检测模块接收来至数据录波模块的数据，完成时变谐波频率、幅度和相位的跟踪检测，并将结果送至船舶能量管理系统； 

间谐波参数检测模块接收来至数据录波模块的数据，完成间谐波频率、幅度和相位的检测，并将结果送至船舶能量管理系统。 

(2)电压波动和闪变指标计算模块将接收的信号经平方解调后，先用数学形态学方法对其进行滤波消噪，再用Prony算法估计出闪变信号的频率、幅值和相位。 

(3)电能质量综合评估采用雷达图法，先对六项电能质量指标的权值进行排序，再依据该排序结果对雷达图中指标对应的扇形区域进行排序和分配扇形的角度，利用各指标对应的扇形区域的对角线作为指标轴绘制雷达图；最后利用所绘制雷达图的面积和周长两个变量完成对电能质量的综合评估。 

(4)短时电压变动参数检测模块采用瞬时电压dq分解法瞬时确定电压变动的起止时刻、幅值和相位，其中，采用数学形态滤波器代替dq分解法中传统的低通滤波器和均值滤波器。 

(5)时变谐波参数检测模块在信号的基波频率发生变化时，采用分段检测的思想，对每小段信号先采用插值快速傅立叶变换法检测该段基波频率，作为自适应线性组合器的输入，然后采用递归最小二乘法进行幅度和相位的跟踪检测。 

(6)间谐波参数检测模块先对信号进行MUSIC功率谱估计，得到信号基波和谐波频率；然后作瞬时电压dq分解，基波分量通过坐标变换变为直流分量或去除；随后再对dq分解得到的信号求MUSIC功率谱，得到基波附近间谐波的频率；最后采用最小二乘法计算出基波、谐波和间谐波的幅度和相位。 

本发明系统针对船舶电网电能质量特点，实时采集(如采用DSP)电能质量数据，在线数据分析完成电压偏差、频率偏差、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变等稳态电能质量指标的计算、分析和评估，离线数据分析完成短时电压变动、时变谐波和间谐波等暂态电能质量扰动参数检测。 

更进一步的，本发明还可以具有以下有益效果： 

(1)采用冗余的高速交换式工业以太网，将各个节点的电能质量数据通过TCP/IP传送到电能质量监控站，实现对船舶电网的电能质量监测，以便深入分析影响电能质量的根源，评估整个电网电能质量等级。 

(2)根据电压偏差、频率偏差、谐波、三相不平衡、电压波动等电能质量指标，采用雷达图法实现电能质量的综合评估。 

(3)本发明可以采用dq变换和数学形态滤波相结合的方法进行短时电压变动参数的提取，使其具有抗噪声能力强、检测精度较高等优点。 

(4)本发明可以采用数学形态滤波与Prony算法相结合的电压闪变检测的方法，该方法检测精度高，并且能避免传统滤波带来的边界效应。 

(5)硬件可以设计成便携式设备，特别适用于狭小的船舶空间。本发明可以利用LabView开发的电能质量分析算法，使其实时性好，能够满足在线监测的要求。 

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图； 

图2是基于DSP的数据采集处理子系统的硬件原理图； 

图3是在线电能质量分析评估模块的结构示意图； 

图4是离线电能质量参数检测模块的结构示意图。 

具体实施方式

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案： 

如图1所示，本发明提供的监测系统包括数据采集处理子系统和数据分析评估子系统二个部分，在关键设备电网节点上均设置有数据采集处理子系统。数据采集处理子系统用于实时采集船舶电网三相电压和电流信号，数据分析评估子系统包括在线电能质量分析和评估，以及离线电能质量参数检测两部分，分别在线完成电压偏差、频率偏差、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变等稳态电能质量指标的计算，并根据指标权重给出电能质 量综合评估；以及离线完成短时电压变动、时变谐波、间谐波等暂态电能质量扰动参数检测。最后，将电能质量关键数据通过过程控制的对象连接与嵌入技术接口标准(OLE for Process Control，OPC)通信方式传送给船舶能量管理集控中心，为对船舶电力系统进行统一能量管理提供数据支持。 

如图2所示，数据采集处理子系统主要包括电流电压传感器、抗混叠滤波电路、锁相电路、模数转换模块(ADC)、外部数据存储器、数字信号处理器(DSP)和通信接口，用于完成数据采集和预处理工作。 

电流电压传感器采用霍尔传感器采集三相三线制电路的三相电压、三相电流共6路信号，经过调理后送至抗混叠滤波电路。 

抗混叠滤波电路为有限带宽的低通滤波器，其截止频率为数模转换电路采样频率的一半，以滤除超过截止频率的高频分量，减缓频谱混叠现象。信号经过抗混叠滤波电路后，送至锁相电路和数模转换电路。 

锁相电路跟踪输入信号频率的波动，产生误差信号送至数模转换电路控制数模转换电路的采样步长，以确保数据整周期采样。 

模数转换电路根据锁相电路提供的采样步长将输入信号进行模拟数字转换，然后送至数字信号处理器进行数据处理。 

数字信号处理器是数据采集处理子系统的核心模块，控制模数转换电路连续不间断采样外部电压、电流，将电压、电流循环存入外部数据存储器，并控制通信接口电路将电能质量数据用TCP/IP协议上传至以太网。 

外部数据存储器根据数字信号处理器设定的缓冲区大小，接收来至数字信号处理器的数据。 

通信接口电路将数字信号处理器中的电能质量数据用TCP/IP协议上传至以太网。 

数据分析评估子系统包括在线电能质量分析评估模块，以及离线电能质量参数检测模块两部分。 

在线电能质量分析评估模块用于完成电压偏差、频率偏差、谐波、三 相不平衡、电压波动和闪变等稳态电能质量指标的计算、分析和评估，离线电能质量参数检测模块用于完成短时电压变动、时变谐波和间谐波等暂态电能质量扰动参数检测。 

如图3所示，在线电能质量分析评估模块包括电压偏差指标计算模块、频率偏差指标计算模块、谐波指标计算模块、三相不平衡指标计算模块、电压波动和闪变指标计算模块、电能质量综合评估模块、数据录波模块七个部分，完成对频率、基波有效值、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变5项电能质量指标的计算和综合评估。 

电压偏差指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成电压有效值偏差指标的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块。 

频率偏差指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成电压频率偏差指标的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块。 

谐波指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成2-30次谐波电压、电流幅度、频率和相位的计算，以及谐波电流总畸变率计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块。 

三相不平衡指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成三相不平衡度指标计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块。 

电压波动和闪变指标计算模块接收来至以太网的电能质量数据，完成电压波动值和电压闪变指标(包括短时间闪变水平值和长时间闪变水平值)的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块。 

电能质量综合评估模块接收来至电压偏差指标计算模块、频率偏差指标计算模块、谐波指标计算模块、三相不平衡指标计算模块和电压波动和闪变指标计算模块的单项指标数据，将六项指标(电压波动和闪变分开处理)综合成单一量化指标综合评估电网电能质量等级。 

数据录波模块接收以太网传送的电能质量数据，完成电能质量数据存储工作，并将数据送至离线电能质量参数检测模块备用。 

如图4所示，离线电能质量参数检测模块主要包括短时电压变动参数检测模块、时变谐波参数检测模块和间谐波参数检测模块3个部分，完成完成短时电压变动、时变谐波和间谐波等暂态电能质量扰动参数检测。 

短时电压变动参数检测模块接收来至数据录波模块的数据，完成短时电压变动止时刻、幅值和相位的检测，并将结果送至船舶能量管理系统。 

时变谐波参数检测模块接收来至数据录波模块的数据，完成时变谐波频率、幅度和相位的跟踪检测，并将结果送至船舶能量管理系统。 

间谐波参数检测模块接收来至数据录波模块的数据，完成间谐波频率、幅度和相位的检测，并将结果送至船舶能量管理系统。 

实例： 

数字信号处理器使用德州仪器(TI)公司的TMS320F2812DSP芯片对节点电能质量数据进行实时采集，传感器由三个电流钳和三个带鳄鱼夹的电压测试线组成，电能质量信号检测均采用霍尔传感器，并用调理电路使其输出电平标准化。为了满足对30次谐波测量的采样，根据采样定理和实际工程的要求，我们设定的采样频率为6.4kHz，即每周波采样128点。 

A/D转换器是模数转换电路中的核心器件，我们选用TI公司的高性能A/D芯片ADS8364做模/数转换。抗混叠滤波器为有限带宽的低通滤波器，其作用在于滤除超过采样频率的一半的频率分量，减轻混叠现象。因为采样频率为6400Hz，故取抗混叠滤波器的截止频率为3200Hz。锁相环电路用于跟踪系统频率的波动。因为实际电网的频率受用电负荷不平衡的影响，会产生小范围的波动。这样定步长的采样会使每周波的采样点数出现差异，非整周期的采样会导致频率泄漏，使得信号的频谱分析结果产生误差。接口电路采用CS8900A芯片，实现TCP/IP通信接口功能。 

在数据采集实现过程中，由DSP控制A/D转换电路连续不间断采样外部电压、电流，循环存入缓冲存储区，DSP分析采集数据，并控制CS8900A接口电路将电能质量数据用TCP/IP协议上传。DSP软件设计采用C语言和 汇编语言混合编程。软件包括两个方面的功能：与硬件有密切关系的驱动程序，包括DSP内置外围电路的驱动、AD转换启动、数据的实时采集，这些驱动程序完成对硬件的底层操作，要求及时处理，在中断处理模块中完成；与硬件无关的应用程序，实时性要求不高，如电能质量分析算法、数据的存储、上位机通信等，在系统主程序中完成。 

在线电能质量分析评估模块可以由LabVIEW软件实现。 

电压偏差计算采用电压有效值法，实际应用中采用滑动平均值法进行计算。即当采集到新的信号样本点时，顺序将最早采集的样本点去除，然后再用1个周期的滑动采样值计算电压信号的有效值。将得到的有效值曲线与正常信号的有效值进行比较，就可检测出电压变动的幅度。 

频率测量采用二阶巴特沃斯低通滤波器和FFT加窗插值算法相结合的频率检测方法，可降低谐波和干扰的影响，减小测量误差，提高频率的计算精度。 

谐波分析采用FFT加窗插值算法，通过加窗的方式消除频谱泄露的影响，通过插值的方法修正栅栏效应引起的测量误差，进而保证测量结果的准确性。 

船舶电力系统采用三相三线制，因而没有中线，不存在零序分量，在此类三相系统中，当已知三相量a、b、c时，用下式求不平衡度： 

$\mathrm{\ϵ}=\sqrt{\frac{1-\sqrt{3-6L}}{1+\sqrt{3-6L}}}\×100(\%)$

式中，L＝(a⁴+b⁴+c⁴)/(a²+b²+c²)²

电压波动和闪变检测采用数学形态滤波与Prony算法相结合的方法。信号经平方解调后，先用数学形态学方法对其进行滤波消噪，再用Prony(普罗尼)算法估计出闪变信号的频率、幅值和相位。该方法检测精度高，并且能避免传统滤波带来的边界效应。 

电能质量综合评估采用雷达图法，首先对6项电能质量指标的权值进 行排序，进而依据该排序结果对雷达图中指标对应的扇形区域进行排序和分配扇形的角度，利用各指标对应的扇形区域的对角线作为指标轴绘制雷达图，不仅最大程度反映各指标的独立权重，而且也反映了各指标之间的相互影响和作用。最后利用所绘制雷达图的面积和周长两个变量完成对电能质量的综合评估。 

离线电能质量参数检测模块可以由Matlab软件实现。 

为对电压暂降的三大特征量幅值、持续时间和相位跳变进行准确检测，短时电压变动参数检测模块采用了dq分解和数学形态滤波相结合的电压暂降检测方法。首先以单相电源为参考电压采用60°延时方法构造了一个虚拟的三相系统，借助dq变换将abc三相电压变换到dq轴。然后采用数学形态滤波器代替传统的低通滤波器和平均值法来提取dq轴直流分量，并进一步求得电压暂降的幅值、持续时间和相位跳变。实验证明，数学形态滤波在响应速度上取得了较好的效果，变动起止点、幅值和相位的检测精度均优于低通滤波法和平均值法。 

时变谐波参数检测模块以自适应线性组合器(Adaptive Linear Combiner，Adaline)为基础，采用递归最小二乘法(Recursive Least Square，RLS)进行时变谐波参数的跟踪检测。当信号的基波频率发生变化时，采用分段检测的思想，对每小段信号先采用插值快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)法检测该段基波频率，作为自适应线性组合器(Adaline)的输入，然后采用RLS进行幅度和相位的跟踪检测。该方法利用RLS跟踪速度快的特点，实现了时变谐波的快速跟踪检测。 

间谐波参数检测模块采用基于dq变换和MUSIC算法相结合的算法。该算法先对信号进行MUSIC功率谱估计，得到信号基波和谐波频率；然后作瞬时电压dq分解，大幅度基波分量通过坐标变换变为直流分量或去除；随后再对dq分解得到的信号求MUSIC功率谱，得到基波附近间谐波的频率；最后采用最小二乘法计算出基波、谐波和间谐波的幅度和相位。 

本发明可以采用冗余的高速交换式工业以太网，将各个节点的电能质量数据通过TCP/IP传送到电能质量监控站，实现对船舶电网的电能质量监测。 

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。 

Claims (5)

1.一种船舶电能质量监测系统，其特征在于，该系统包括数据分析评估子系统和分布在各个节点上的数据采集处理子系统，数据采集处理子系统用于实时采集船舶电网三相电压和电流信号，并通过以太网提供给数据分析评估子系统；

数据分析评估子系统包括在线电能质量分析评估模块，以及离线电能质量参数检测模块两部分，在线电能质量分析评估模块用于在线完成稳态电能质量指标的计算，并根据指标权重给出电能质量综合评估；离线电能质量参数检测模块用于完成暂态电能质量扰动参数检测；稳态电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变；暂态电能质量扰动参数包括短时电压变动、时变谐波和间谐波，最后，将电能质量关键数据通过过程控制的对象连接与嵌入技术接口标准通信方式传送给船舶能量管理集控中心，为船舶电力系统进行统一能量管理提供数据支持；

数据采集处理子系统主要包括电流电压传感器、抗混叠滤波电路、锁相电路、模数转换电路、外部数据存储器、数字信号处理器和通信接口，用于完成数据采集和预处理工作；

电流电压传感器采用霍尔传感器采集三相三线制电路的三相电压、三相电流共6路信号，经过调理后送至抗混叠滤波电路；

抗混叠滤波电路为有限带宽的低通滤波器，其截止频率为模数转换电路采样频率的一半；抗混叠滤波电路滤除将收到信号中超过截止频率的高频分量，减缓频谱混叠现象，再分别传送到锁相电路和模数转换电路；

锁相电路跟踪输入信号频率的波动，产生误差信号送至模数转换电路控制模数转换电路的采样步长，以确保数据整周期采样；

模数转换电路根据锁相电路提供的采样步长将输入信号进行模拟数字转换，然后送至数字信号处理器进行数据处理；

数字信号处理器控制模数转换电路连续不间断采样外部电压、电流，将电压、电流循环存入外部数据存储器，并控制通信接口电路将电能质量数据用TCP/IP协议上传至以太网；

外部数据存储器根据数字信号处理器设定的缓冲区大小，接收来自数字信号处理器的数据；

通信接口电路将数字信号处理器中的电能质量数据用TCP/IP协议上传至以太网；

在线电能质量分析评估模块包括电压偏差指标计算模块、频率偏差指标计算模块、谐波指标计算模块、三相不平衡指标计算模块、电压波动和闪变指标计算模块、电能质量综合评估模块、数据录波模块七个部分，完成对频率、基波有效值、谐波、三相不平衡、电压波动和闪变5项电能质量指标的计算和综合评估；

电压偏差指标计算模块接收来自以太网的电能质量数据，采用滑动平均值法完成电压有效值偏差指标的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；

频率偏差指标计算模块接收来自以太网的电能质量数据，测量频率采用二阶巴特沃斯低通滤波器和FFT加窗插值算法相结合的频率检测方法，完成电压频率偏差指标的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；

谐波指标计算模块接收来自以太网的电能质量数据，完成2-30次谐波电压、电流的幅度、频率和相位的计算，以及谐波电流总畸变率计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；谐波分析采用FFT加窗插值算法，通过加窗的方式消除频谱泄露的影响，通过插值的方法修正栅栏效应引起的测量误差；

三相不平衡指标计算模块接收来自以太网的电能质量数据，完成三相不平衡度指标计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；

电压波动和闪变指标计算模块接收来自以太网的电能质量数据，完成电压波动幅值、调制频率和闪变指标的计算，并将计算结果传送至电能质量综合评估模块；

电能质量综合评估模块接收来自电压偏差指标计算模块、频率偏差指标计算模块、谐波指标计算模块、三相不平衡指标计算模块和电压波动和闪变指标计算模块的单项指标数据，采用雷达图法将这六项指标数据综合成单一量化指标综合评估电网电能质量等级：先对六项电能质量指标的权值进行排序，再依据该排序结果对雷达图中指标对应的扇形区域进行排序和分配扇形的角度，利用各指标对应的扇形区域的对角线作为指标轴绘制雷达图；最后利用所绘制雷达图的面积和周长两个变量完成对电能质量的综合评估；其中，六项指标数据将电压波动和闪变分开处理；

数据录波模块接收以太网传送的电能质量数据，完成电能质量数据存储工作，并将数据送至离线电能质量参数检测模块备用；

离线电能质量参数检测模块主要包括短时电压变动参数检测模块、时变谐波参数检测模块和间谐波参数检测模块；

短时电压变动参数检测模块接收来自数据录波模块的数据，完成短时电压变动起止时刻、幅值和相位的检测，并将结果送至船舶能量管理系统；

时变谐波参数检测模块接收来自数据录波模块的数据，完成时变谐波频率、幅度和相位的跟踪检测，并将结果送至船舶能量管理系统；

间谐波参数检测模块接收来自数据录波模块的数据，完成间谐波频率、幅度和相位的检测，并将结果送至船舶能量管理系统。

2.根据权利要求1所述船舶电能质量监测系统，其特征在于，电压波动和闪变指标计算模块将接收的信号经平方解调后，先用数学形态学方法对其进行滤波消噪，再用Prony算法估计出闪变信号的频率、幅值和相位。

3.根据权利要求1所述船舶电能质量监测系统，其特征在于，短时电压变动参数检测模块采用瞬时电压dq分解法瞬时确定电压变动的起止时刻、幅值和相位，其中，采用数学形态滤波器代替dq分解法中传统的低通滤波器和均值滤波器。

4.根据权利要求1所述船舶电能质量监测系统，其特征在于，时变谐波参数检测模块在信号的基波频率发生变化时，采用分段检测的思想，对每小段信号先采用插值快速傅立叶变换法检测该段基波频率，作为自适应线性组合器的输入，然后采用递归最小二乘法进行幅度和相位的跟踪检测。

5.根据权利要求1所述船舶电能质量监测系统，其特征在于，间谐波参数检测模块先对信号进行MUSIC功率谱估计，得到信号基波和谐波频率；然后作瞬时电压dq分解，基波分量通过坐标变换变为直流分量或去除；随后再对dq分解得到的信号求MUSIC功率谱，得到基波附近间谐波的频率；最后采用最小二乘法计算出基波、谐波和间谐波的幅度和相位。