基于DSP的负载电参量远程监测系统研制

发布时间：2020-03-21 02:37

【摘要】：电参量检测技术主要用于检测电力线负载在实际工作时的各项电参量并留档记录。现有的技术较为成熟的电参量检测仪可测量功率因数、相角等多种电参量,多用于供电站、输变电设备等复杂场景中。随着家用电器种类的增加,家庭用电环境也日趋复杂。同时,随着物联网技术的普及,许多智能家电带有联网功能,通过互联网对其电参量进行远程监测能很好地利用到智能家电的网络特性。基于以上两点,本文拟对家庭用电负载的电参量进行远程实时监测,并识别其负载类型。这对于实现家庭范围的电能品质管理控制也有一定参考价值。本文首先研究电参量检测系统的负载识别算法的数学模型与仿真。设计负载仿真模型生成不同特征的电参量数据,对其做常规运算和快速傅里叶变换得到电参量的功率参数、谐波参数等特征参量,在其中选取具有区分度的特征参量构成电参量特征向量并构建负载数据模型库,并设计合理的负载识别算法用以识别对应的家庭用电负载类型,在仿真平台上实现前述流程并对识别结果进行验证。在构建负载数据模型库并分析其频谱特征的基础上本文给出了实现方案,可以划分为硬件电路设计、系统软件设计、系统验证与分析三个部分。硬件电路设计包括元件的选取,元件外围电路的设计以及DSP硬件平台的搭建。软件设计部分包括求解电参量算法和负载识别算法在硬件平台上的实现,WiFi无线传输控制程序及终端显示程序的编写和调试。系统验证与分析具体包括电参量传感器模块和ADC采样模块的测试与分析,主控系统识别结果的验证,以及使用无线终端运行终端显示软件来测试系统的远程监测功能。最终测试结果表明本系统能够准确的识别出负载数据模型库内已有的负载,且能通过WiFi网络将负载类型远程传输至无线终端进行显示。本文在最后对整个负载电参量远程监测系统的研究和设计工作进行了总结,指出了其中的不足之处,并对未来的家庭用电负载的电参量检测和负载识别技术的研究方向进行了展望。
【图文】：

都是应用于监控发电站的供电电源和输变电设备及各线路上的电能品质和运行情况。图1.1 变频电源电参量测量系统[4]国外对于电参量检测技术的研究及相关测量仪器的研制起步较早。自二十世纪八十年代起，，数字信号处理器的广泛应用使得电参量检测技术的研究和仪器的研发达到了一个新的高度[4]。在电参量检测技术方面，不断有新的检测方法被提出。Wei. Dong 等人提出了一种新的识别电网电参量的方法，该方法在测量暂态电压的基础上辅以遗传算法对数据进行优化[6]。在 Matlab-Simulink 仿真平台上进行的模拟测试证明了这种新方法的有效性和可靠性[6]。GarbaAliyu 等人针对三相无功功率的测量提出了一种基于沃尔什函数变换的改进算法[7]。这种算法在分析非线性负载问题方面具有优势，可以改善非线性负载无功功率测量的准确性和可靠性[7]。在电参量测量仪器的研制方面，美国亚德诺半导体技术有限公司提出了一种新型电参量检测方案，将数字信号处理器与单片机及高精度数模转换器相结合，有效缩减了电参量检测系统的体积，同时也扩展了系统的功能类别，降低了功耗，系统可靠性

第二章 负载识别算法及系统方案设计15图2.2 笔记本电脑的负载仿真模型图2.3 微波炉的负载仿真模型表2.1 笔记本电脑和微波炉的特征电参量电流有效值/A3 次电流谐波比电流总谐波失真 有功功率/W 功率因数 负载性质笔记本电脑0.2031 0.9231 1.677 23 0.47 容性微波炉 5
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP274;TM934

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本文编号：2592607