高精度数据采集方法及其模块的研究与开发

发布时间：2017-06-11 23:01

  本文关键词：高精度数据采集方法及其模块的研究与开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在电力系统的微机测控中,电力状态参数测量是电力系统微机测控的基础,对电力状态参数的精准测量是提高电力系统微机测控装置性能的重要基础,随着我国全面推广智能电网(Smart Grid),实时数据更是智能化电网的重要支撑,数据采集作为一项基础、共性的通用技术,对数据采集进行深入研究对推动我国智能电网建设与发展具有重要的意义。本论文对电力系统重要电参数量(电压、电流)的测量方式进行了研究,分析了影响这些电参数量测量精度的各种因素,并针对性地设计了多种提高测量精度的方法,以期可有效实现高精度的数据采集与测量。与此同时,为保证研究成果的通用性,在硬件设计实现上,采用了通用接口模块化的设计方式,扩大了研究成果的实用性。本论文特别地研究了测量量程与测量精度的制约关系,并针对于电力系统实际的应用情况,设计了双绕组的电流互感器,在设备侧实现了将保护与测量互感器的合二为一；同时为进一步提高测量精度,设计了多级分段式的采样电路与采样算法,结合设计的高速过采样算法,使得本论文研究的软件算法亦具有高度的复用性。本论文研制了数据采集模块对本论文所研究的高精度数据采集方法进行软硬件的实现,并对模块的性能进行了测试,试验结果证明了本论文研制的数据采集模块达到了预期的性能指标,数据采集模块的设计接口采用了公司的标准设计,使得本论文研制的数据采集模块可快速实现产品级应用。
【关键词】：高精度数据采集 双绕组互感器 过采样 多级分段采样
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TP274.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 选题依据和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国内外二次电流互感器研究情况11
• 1.2.2 国内外数据采集方法的研究情况11-12
• 1.2.3 发展动态12
• 1.3 本论文主要工作12-13
• 1.4 本论文结构13-14
• 第二章 提高电力系统数据采集精度的方法研究14-28
• 2.1 课题的需求与分析14-17
• 2.1.1 课题的功能需求与技术指标14-15
• 2.1.2 对需求的分析和总体规划15-17
• 2.2 对互感器的研究17-19
• 2.2.1 互感器原理17-18
• 2.2.2 改进方案18-19
• 2.3 多级分段式数据采集方法的研究19-23
• 2.3.1 改进的思路19-22
• 2.3.2 实施方案22-23
• 2.4 过采样方法的研究23-27
• 2.4.1 设计思路24-27
• 2.4.2 实施方案27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 数据采集模块的硬件设计与实现28-54
• 3.1 模块整体设计28-34
• 3.1.1 模块结构设计29-30
• 3.1.2 模块接口设计说明30-31
• 3.1.3 核心器件选型31-33
• 3.1.4 模块功能设计33
• 3.1.5 模块抗干扰设计33-34
• 3.2 模块电路设计说明及设计原理图34-52
• 3.2.1 传感器(PT/CT)的设计34-37
• 3.2.2 模拟信号调理电路的设计37-39
• 3.2.3 模拟信号幅值鉴别电路的设计39-40
• 3.2.4 通道切换电路的设计40-41
• 3.2.5 频率跟踪电路的设计41-42
• 3.2.6 主控电路设计42-46
• 3.2.7 模数转换电路设计46-48
• 3.2.8 扩充存储器电路设计48-49
• 3.2.9 数字化总线缓冲及接口49-51
• 3.2.10 串行通讯接口电路设计51-52
• 3.3 模块PCB设计52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 数据采集模块的软件设计与实现54-82
• 4.1 软件设计的总体架构54-56
• 4.2 主控芯片的FPGA单元的功能模块的设计与实现56-78
• 4.2.1 SRAM控制器模块的设计与实现56-58
• 4.2.2 FRAM控制器模块的设计与实现58-60
• 4.2.3 ADC控制器模块的设计与实现60-64
• 4.2.4 采样控制模块的设计与实现64
• 4.2.5 采样调整模块的设计与实现64-66
• 4.2.6 数据调整模块的设计与实现66-71
• 4.2.7 数据比较模块的设计与实现71-73
• 4.2.8 分段采样数据拟合的设计与实现73-78
• 4.3 主控芯片的CORTEX M3内核的软件设计与实现78-81
• 4.3.1 主控芯片Cortex M3内核的采样中断函数78-79
• 4.3.2 主控芯片Cortex M3内核的主函数79-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第五章 数据采集模块实验与验证82-90
• 5.1 引言82-83
• 5.2 双绕组互感器的性能测试83-85
• 5.2.1 12A量程绕组的特性测试83-84
• 5.2.2 200A量程绕组的特性测试84-85
• 5.3 模块整体性能测试85-89
• 5.3.1 整体测试方法85
• 5.3.2 基本性能参数测试85-88
• 5.3.3 分段采样性能提升实验测试88-89
• 5.4 本章小结89-90
• 第六章 总结与展望90-92
• 6.1 论文总结90
• 6.2 未来工作展望90-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-96
• 硕士研究生在学期间发表学术论文及科研成果情况说明96

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘九庆;;基于∑-Δ技术高精度数据采集系统设计[J];自动化仪表;2006年01期

2 陆徐平;杨吴冰;李渝曾;;基于TMS320C6713 DSK的高精度数据采集系统[J];电气传动自动化;2007年04期

3 ;泛华恒兴发布专为声音和振动应用设计的高精度数据采集卡[J];电子测量与仪器学报;2013年10期

4 赵德正,关承英,戈靖,罗生军,应伟峰;微机并行口实现高精度数据采集的研究[J];武汉水利电力大学学报;1999年04期

5 郑永秋;史峗;李圣昆;任勇峰;;多通道高精度数据采集电路的设计与实践[J];电测与仪表;2011年09期

6 吕实诚;宋晓波;王晶;;基于网络的高精度数据采集卡设计[J];哈尔滨理工大学学报;2012年02期

7 尧鹏;谢志江;余中云;;一种高精度数据采集无线传输系统硬件设计[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年04期

8 牟剑鸿,刘浩;适于微波成像的高速高精度数据采集系统[J];电子技术应用;1998年01期

9 何航,黄大贵;高精度数据采集在压力测控系统中的应用[J];中国测试技术;2005年01期

10 杨丕楠;刘彦鹏;吴明光;;一种基于电压频率变换的高精度数据采集系统[J];自动化仪表;2006年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵锡钧;叶鸿;覃霖;;高精度数据采集处理装置[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

2 曹小秋;李楠;张晶;马翔;;高速率高精度数据采集系统的设计[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集（下册）[C];2004年

3 杨丕楠;刘彦鹏;吴明光;;一种基于电压频率变换的高精度数据采集系统[A];第七届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2006年

4 陈群阳;戴曙光;穆平安;黄杨晖;;电缆蠕变测试系统中高精度数据采集系统的设计[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

5 蒋念平;周勇;李新连;;基于ADS1252的高温材料试验系统的高精度数据采集与处理[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（3）[C];2008年

6 王超;许化龙;;基于I/F变换的高精度数据采集方案分析[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会（MCMI'2007）论文集（下册）[C];2007年

7 安琪;王砚方;邢涛;;基于PC机的多通道、高精度数据采集系统[A];第7届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（二）[C];1994年

8 周修理;;高精度数据采集模块ADAM-4017+的研制与开发[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年

9 赵建;陈大兵;王家礼;;基于AD10678的高速高精度数据采集系统设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集（二）[C];2007年

10 王磊;沙洪;王妍;赵舒;;多通道高精度EIT检测系统的设计[A];天津市生物医学工程学会第30次学术年会暨生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨晶;激光三维成像雷达的高精度数据采集[D];南京大学;2014年

2 胡忠林;高精度数据采集方法及其模块的研究与开发[D];东南大学;2016年

3 熊立智;高精度数据采集系统设计与实现[D];电子科技大学;2010年

4 韩旭;发动机综合参数测试系统的高精度数据采集技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年

5 邓琳;高速高精度数据采集与大容量数据存储技术的研究与实现[D];电子科技大学;2006年

6 杨涛;高速高精度数据采集系统的研制[D];电子科技大学;2004年

7 弥龙飞;基于SoC的高精度数据采集系统设计[D];西北大学;2009年

8 李春梅;基于USB2.0的多路高精度数据采集系统的研制[D];电子科技大学;2007年

9 赵卫东;基于PCI总线的高速高精度数据采集[D];电子科技大学;2003年

10 宁洪;基于Nios Ⅱ的高速高精度数据采集系统的研究与实现[D];电子科技大学;2007年

  本文关键词：高精度数据采集方法及其模块的研究与开发，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：442629