分布式电能计量误差检测系统的同步信号源研制
本文选题:GPS同步源 + FFT ; 参考:《南昌航空大学》2017年硕士论文
【摘要】:在这个高度信息化的时代,人们的生活已经离不开电的供应,为了保证消费者和电力部门各自的利益,变电站对电能的精准计量至关重要,所以需要对变电站进行计量误差校验。新型的数字化变电站由电压合并单元、电流合并单元和数字电能表组成,彼此之间距离较远,传统的校验装置很难对其进行校验。新型的分布式电能计量误差检测系统采用分布式的标准源,十分适合对此类新型变电站进行校验。然而由于国内数字化变电站的建设刚刚起步,类似这种的校验装置不多,所以对分布式电能计量误差检测系统的研究对我国数字化电站的建设有着积极的推动作用和重要意义。本课题所研究的是分布式电能误差检测系统的同步信号源,是分布式电能计量误差检测系统的核心组成部分。本课题设计并研制出分布式电能计量误差检测系统的同步源,该同步源采用GPS同步技术进行时间同步,利用无线WiFi通信技术进行组网通信。同步源单台工作可同时输出三相标准电压、电流信号,适用于对传统变电站的校验,同时可以采用两台同步源,分别输出标准电压、电流信号,适用于对采用分布式合并单元的数字化变电站校验。同步源实现了对输出信号的幅值、相角以及频率的准确调节,实现了对输出信号的量程切换,可以对输出故障进行处理,同时可以将实时输出状态和工作模式在液晶显示器上进行显示。同步源整体采用多ARM架构,分为波形CPU、通信CPU和采样CPU,CPU间采用双口RAM进行数据传输。其中,波形CPU通过查询36万点的原始正弦表,配合16位高速DA芯片DAC8820产生原始标准信号;通信CPU通过驱动100M物理芯片DP83848和高速以太网转WiFi模块,利用lwip协议实现无线组网通信;采样CPU采用高速高精度AD芯片ADS8568对输出信号实时同步采样,使用FFT对采样结果进行解算,得到输出信号的幅频和相频特性。本文首先从课题的研究背景和意义出发,说明了课题研究的必要性,分析了这一领域国内外研究的现状,并在结构上对整个论文作了安排,第二章介绍了课题研究所涉及到的理论知识和相关算法,包括分布式电能计量误差检测方法、FFT算法和PID算法等。第三章对系统的硬件设计进行了详细的介绍,第四章对系统软件设计流程进行了阐述。然后介绍了样机软硬件的调试情况,对样机的相关测试数据进行了分析。文章最后针对系统还存在的一些不足之处,提出了自己的意见和改进措施。
[Abstract]:In this highly information age, people's lives have been inseparable from the supply of electricity. In order to ensure the respective interests of consumers and power departments, substation is very important to accurate measurement of electric energy.So it is necessary to check the metering error of substation.The new digital substation is composed of voltage combining unit, current combining unit and digital watt-hour meter.The new distributed electric energy metering error detection system adopts distributed standard source, which is very suitable for checking this kind of new substation.However, the construction of domestic digital substation is just beginning, and there are not many similar calibration devices, so the research of distributed electric energy measurement error detection system has a positive role and important significance to the construction of digital power station in our country.In this paper, the synchronous signal source of distributed power error detection system is studied, which is the core component of distributed power measurement error detection system.This paper designs and develops a synchronous source of distributed electric energy measurement error detection system. The synchronous source uses GPS synchronization technology to synchronize time and wireless WiFi communication technology to network communication.A single synchronous source can output three-phase standard voltage and current signals at the same time, which is suitable for checking traditional substations. At the same time, two synchronous sources can be used to output standard voltage and current signals respectively.It is suitable for verification of digital substation using distributed merging unit.The synchronous source realizes the accurate adjustment of the amplitude, phase angle and frequency of the output signal, realizes the range switching of the output signal, and can deal with the output fault.At the same time, the real-time output state and working mode can be displayed on the LCD.The synchronous source adopts multi-CPU architecture, which is divided into waveform CPU. The communication CPU and the sampled CPU CPU use dual-port RAM to transmit data.Among them, the waveform CPU generates the original standard signal by querying the original sinusoidal table of 360000 points, cooperating with 16-bit high speed DA chip DAC8820 to generate the original standard signal, and the communication CPU realizes wireless network communication by driving 100m physical chip DP83848 and high-speed Ethernet to WiFi module, using lwip protocol.High-speed and high-precision AD chip ADS8568 is used in sampling CPU to synchronize the output signal in real time, and FFT is used to calculate the sampling result. The amplitude and phase frequency characteristics of the output signal are obtained.This paper first explains the necessity of the research from the background and significance of the research, analyzes the present situation of the research at home and abroad in this field, and arranges the whole paper structurally.The second chapter introduces the theoretical knowledge and related algorithms involved in the research, including the distributed energy measurement error detection methods, such as FFT algorithm and PID algorithm.In the third chapter, the hardware design of the system is introduced in detail, and the software design flow is described in the fourth chapter.Then introduced the debugging of the prototype software and hardware, and analyzed the test data of the prototype.Finally, aiming at some shortcomings of the system, some suggestions and improvement measures are put forward.
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM933.4
【参考文献】
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,本文编号:1751004
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