基于STM32F103的电量采集与无功补偿控制系统的设计与实现

发布时间：2017-11-07 00:26

  本文关键词：基于STM32F103的电量采集与无功补偿控制系统的设计与实现

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【摘要】：随着智能电网在我国的飞速发展,对电能质量的要求越来越高。由于电能质量主要通过电网参数和无功功率来衡量,因此需要对电网参数进行实时监测,同时需要保证无功功率的平衡。通过电量采集系统对电网参数进行采集、传输、计算和分析处理,可以克服手工传统模式的一些不足。电量采集系统具有实时性、高效率、低成本、出错率低的特点,能够及时发现故障和故障点,尽快排除故障,保证向用户供应优质的电能。另外,无功功率对供电系统和负荷的运行非常重要。只有当无功功率保持平衡时,电力系统的电压才能维持在稳定运行状态,才能确保电力用户的电能质量,大大降低系统的电能损失。随着电网的快速发展,电网设备越来越多,系统的运行方式也变得复杂多变,使得电网的无功补偿难度增加,这时需要投入合适的无功补偿设备,来确保电能的安全稳定。本文首先阐述了电量采集和无功补偿的发展现状,分析了目前电量采集和无功补偿控制器的不足,并在此基础上提出了实时电量采集系统和高精度无功补偿控制器的设计思路,重点介绍了系统的总体设计方案,分析了系统功能和设计思想,提供了系统的硬件设计、软件模块和系统测试结果。本文设计的电量采集系统以STM32F103微处理器为核心,同时为了简化电路,还运用了芯片ATT7022。该设计方案可以实现电量的实时采集与分析,对采集到的电压、电流、无功功率以及功率因数等参数进行计算,若数据异常,微处理器STM32F103则控制相应回路进行修正。实践表明,该电量采集系统能够满足电网智能化的要求。本文设计的无功补偿控制器采用一款高精度三相电能专用计量芯片ATT7022测量电网运行参数,利用光电耦合器TLP521作为隔离装置,保证了系统的抗干扰性;控制单元采用高性能低功耗的8位AVR微处理器ATmega128作为主控芯片。电容投切采用功率因数和无功功率综合控制方式控制电容器组的投切。同时,采用RS-232通讯口与现场计量装置通信并进行电网数据采集。结果表明,该无功补偿控制器可以实现对无功功率的动态补偿。最后,本文对后续的进一步研究做出了展望。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM714.3

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本文编号：1150047