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多功能电力数据采集系统的研究与开发

发布时间:2018-03-13 07:32

  本文选题:电能数据采集 切入点:STM32F407 出处:《扬州大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:电力是一种优良而价廉的新能源。它的广泛应用,推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展,撑起了人类文明的半边天,扮演着无法取缔的角色。随着电力电子技术的迅猛发展,大量的电力设备被发明出来,尤其是非线性、带有冲击性负荷的投入使用,对公共电网产生了巨大的影响,使电网中夹杂着各种谐波干扰、电压扰动、闪变,导致电能质量得不到保证,从而使得对电能质量要求较高的电气设备无法正常使用甚至损毁,工厂的流水线运行无法正常运转,导致产品劣质甚至是生产中断,造成严重的经济损失。因此,解决提供优质电能的问题迫在眉睫。针对这一问题,本论文主要设计开发了一款基于ARM微控制器的低成本多功能电能数据监测系统,实现了对电能数据的采样分析上传。传输方式可以分为三种模式,近距离RS485、WIFI传输,远距离GPRS传输。WIFI传输通过Socket套接字实现了上下位机的数据传输,GPRS同样也通过Socket套接字实现与采集模块在TCP/IP协议上的远程通信,形成了多样化的数据通信方式。论文主体包含三部分:电能质量监测的理论分析,硬件电路的设计和硬件编程部分以及上位机的软件设计。理论部分主要针对电能质量的各个参数进行计算推导,在谐波的处理方面上采用快速傅立叶变换对谐波进行全局检测。硬件电路的设计部分主要包括STM32F407微控制器、高速AD采样模块、交流变换模件、电源部分、RS485、GPRS、WIFI传输电路,实现了现场和远程监控的便利性,编程部分则实现了模块的数据采集并进行FFT内分析取31次以内的谐波上传或者直接采集上传给上位机。与系统终端相匹配的上位机软件部分是在VS2010平台上设计开发的,提供数据接收和发送接口,实现对下位机传来的数据进行功率因素、有功功率、无功功率等等相关电力数据的计算和分析显示。最后,对论文的研究开发工作做出了总结,有利于进行下一步的进展需要。
[Abstract]:Electricity is a good and cheap new energy source. Its wide application has promoted the rapid development of a series of new industries, such as electric power industry and electrical appliance manufacturing industry. Play an irrevocable role. With the rapid development of power electronics technology, a large number of power equipment has been invented, especially nonlinear, with impact load into use, which has a huge impact on the public power grid. The power quality can not be guaranteed because of the harmonic disturbance, voltage disturbance and flicker in the power network, which makes the electrical equipment which requires higher power quality can not be used normally or even damaged. Pipeline of the factory cannot function normally, leading to poor quality of products or even interruption of production, resulting in serious economic losses. Therefore, it is urgent to solve the problem of providing high quality electricity. In this paper, a low cost multifunction power data monitoring system based on ARM microcontroller is designed and developed, and the sampling, analyzing and uploading of power data is realized. The transmission mode can be divided into three modes, short distance RS485 / WiFi transmission. The remote GPRS transmission .WiFi transmission realizes the data transmission of the upper and lower computers by Socket socket, and also realizes the remote communication with the acquisition module on the TCP/IP protocol through the Socket socket. The paper consists of three parts: theoretical analysis of power quality monitoring, The design of hardware circuit, hardware programming and software design of upper computer. In the aspect of harmonic processing, fast Fourier transform (FFT) is used to detect harmonics globally. The design of hardware circuit mainly includes STM32F407 microcontroller, high-speed AD sampling module, AC conversion module, RS485 GPRSS-WiFi transmission circuit. The convenience of on-site and remote monitoring is realized. In the programming part, the data collection of the module is realized and the harmonic within 31 times of FFT is analyzed or directly collected and uploaded to the upper computer. The software part of the upper computer which matches the terminal of the system is designed and developed on the VS2010 platform. Provides the data receiving and transmitting interface, realizes the power factor, the active power, the reactive power and so on related electric power data computation and the analysis display to the data transmitted by the lower computer. Finally, has made the summary to the thesis research and development work, It is necessary to facilitate further progress.
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM930

【参考文献】

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本文编号:1605404

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