多功能三相电能质量监测仪的研究与设计

发布时间：2017-04-11 06:08

  本文关键词：多功能三相电能质量监测仪的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着新型电力负荷迅猛发展以及它们对电能质量的要求不断提高,电能质量逐渐成为电力企业和用户共同关心的问题。随着电力电子技术在各个行业广泛应用,电网中谐波影响日益严重,使电能质量不断下降,影响电能计量设备的准确性。因此,设计一种多功能电能质量监测装置具有非常重要的意义,它不但可以对如电压、电流、频率、功率和功率因数等重要的电能参数进行实时检测,还要对电力系统中存在的各种电能质量问题进行准确监测,从而使人们采取相关措施来提高电能质量,保证电力系统安全、经济、稳定地运行。本文首先阐述了课题的背景和意义以及国内外研究现状,其次便对系统的工作原理和总体框架设计进行了阐述,然后详细阐述了系统硬件设计原理和软件实现方法。本系统的各模块设计主要包括：电压、电流采集模块设计,计量模块设计,MCU控制管理模块设计,电源模块设计,通信模块设计,数据存储和时钟模块设计,人机界面中的按键与LCD显示模块设计,输入和输出接口模块设计。主控芯片采用瑞萨公司的16位高速高性能单片机R5F364AEDFA,基波和谐波电能计量使用专用电能测量芯片IDT90E36。本系统不仅可对电压、电流、功率、功率因数、相角、频率等参数的测量和计算,还可对频率偏差、电压偏差、三相不平衡率、谐波含量等电能质量参数进行分析和记录,并对超过一定阈值参数向主站进行报警。通过RS485和载波通信等技术实现与主站的数据传输,将用户端的电能质量状况传输给主站。其结构简单、测量精度高,可为改善电能质量提供依据。本文最后对系统的主要性能进行了测试,结果证明,本装置能够对电能质量进行准确测量。通过对测试数据分析表明,本设计对电能质量测量可满足国家标准中测量精度要求。本设计即简化了电能质量检测系统的设计过程,又具有响应速度快、精度高、低成本、实时性好的优点。通过准确计量电网中的各电能质量参数,可使供电部门和用户实时了解电能质量,从而促进对电能合理的利用。
【关键词】：电能质量 监测仪 谐波分析 电力参数
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM930.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 基本概念11
• 1.3 研究现状及发展趋势11-12
• 1.4 课题研究意义12-13
• 1.5 论文的主要工作及结构安排13-15
• 第2章 电能质量指标及计算方法15-26
• 2.1 电能质量评价指标15-16
• 2.2 电能质量参数测量和计算16-22
• 2.2.1 电压电流的有效值16
• 2.2.2 功率的测量和计算16-17
• 2.2.3 频率与频率偏差17-18
• 2.2.4 供电电压偏差18-19
• 2.2.5 电力系统三相不平衡19
• 2.2.6 电压波动19-20
• 2.2.7 电力系统谐波20-22
• 2.3 电能质量异常事件22-24
• 2.3.1 失压、欠压、过压事件22
• 2.3.2 失流、过流、断流事件22-23
• 2.3.3 逆相序事件23
• 2.3.4 潮流反向以及功率因数异常事件23
• 2.3.5 断相、过载事件23-24
• 2.4 监测仪的总体设计24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 系统硬件电路设计26-43
• 3.1 监测仪的总体功能和性能指标26-28
• 3.2 监测仪的各模块电路设计28-42
• 3.2.1 采集模块电路设计28-29
• 3.2.2 计量模块电路设计29-32
• 3.2.3 主控模块及其外围电路设计32-34
• 3.2.4 时钟模块电路设计34-35
• 3.2.5 存储模块电路设计35
• 3.2.6 电源模块电路设计35-38
• 3.2.7 通信模块电路设计38-40
• 3.2.8 示模块电路设计40-41
• 3.2.9 按键及其他模块电路设计41-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 系统软件设计43-54
• 4.1 软件开发环境43-44
• 4.2 软件整体方案设计44
• 4.3 系统各模块软件设计44-53
• 4.3.1 主程序模块软件设计44-45
• 4.3.2 系统初始化软件设计45-46
• 4.3.3 测量模块软件设计46-48
• 4.3.4 通信模块软件设计48-51
• 4.3.5 存储模块软件设计51
• 4.3.6 示模块软件设计51-52
• 4.3.7 按键模块软件设计52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 系统测试与实验数据分析54-67
• 5.1 监测仪性能测试54-59
• 5.1.1 准确度测试54-55
• 5.1.2 机械测试55-56
• 5.1.3 气候影响测试56
• 5.1.4 电气性能测试56
• 5.1.5 电磁兼容性测试56-58
• 5.1.6 绝缘性测试58-59
• 5.2 监测仪功能测试59-60
• 5.3 监测仪测量校准60-62
• 5.4 测试结果分析62-66
• 5.4.1 基本电能质量参数数据62-64
• 5.4.2 重要电能质量参数数据64-66
• 5.5 本章小结66-67
• 总结与展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 附录A 攻读硕士学位期间取得的学术成果73-74
• 附录B 攻读硕士学位期间参与的项目74

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2 ;教育部电能质量工程研究中心[J];安徽科技;2002年03期

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本文编号：298464