电能质量远程在线监测系统的开发

发布时间：2017-09-17 05:40

  本文关键词：电能质量远程在线监测系统的开发

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【摘要】：近年来,电网及其负荷构成发生了较大变化,尤其是大量的非线性、冲击性负荷的投入带来了电压波形畸变、电压波动和三相不平衡等一系列电能质量问题。随着国内经济的快速发展和电力改革的推进,使得电力供应既要跟上电力容量需求的不断增长,还要能够保证要求越来越高的电能质量。因此,研制一款精度高、成本低、使用方便的远程在线电能质量监测系统对保障电网和用电设备的安全、可靠、经济、优质运行具有重要意义。本文首先分析了我国有关电能质量的国家标准和国内外各类电能质量监测设备的发展情况,研析了电能质量暂态和稳态指标的分析和测量方法,为电能质量远程在线监测系统的开发提供了理论基础。通过对比现有电能质量监测装置的架构形式,分析各自的优缺点,结合设计目标,给出了由一台服务器连接多台基于DSP+MCU+GPRS的监测装置的电能质量远程在线监测系统结构。基于该结构的监测系统具有成本低、精度高、运算能力强、同时适合在线和离线监测、不受地域和网络条件限制等优点。在硬件方面,设计了基于TMS320F28335的DSP系统和基于C8051F340的单片机系统作为系统硬件的控制处理核心,然后在此基础上做了传感器单元设计、采样触发单元设计、模数转换单元设计、GPRS无线数据传输单元设计和SD大容量数据存储单元的设计等,并实际制作焊接了印刷电路板。在软件方面,基于CCS v4.12和Keil v4开发环境采用C语言分别开发了DSP和单片机的控制、计算、通讯等下位机程序,并在Lab VIEW平台上开发了人性化的监测分析界面,实现了电能质量各项指标的实时分析、显示、存储、事件记录、远程网络发布等功能。实验测试验证了设计方案的合理性,系统的各项功能和指标达到了相关的国家标准。
【关键词】：电能质量 在线监测 DSP LabVIEW GPRS
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM76
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 电能质量问题综述9-12
• 1.1.1 电能质量基本概念9
• 1.1.2 电能质量问题的分类9-11
• 1.1.3 电能质量问题产生的原因11
• 1.1.4 电能质量的国家标准11-12
• 1.2 电能质量的监测12-13
• 1.3 电能质量监测仪器的发展现状13-14
• 1.4 本课题研究的意义14-15
• 1.5 本文主要工作15-17
• 2 电能质量的分析和测量方法17-36
• 2.1 电能质量的分析方法17-19
• 2.2 基本交流电参数的测量19-20
• 2.3 稳态电能质量指标及其测量20-29
• 2.3.1 供电电压偏差20-21
• 2.3.2 电力系统频率偏差21-22
• 2.3.3 电压波动和闪变22-25
• 2.3.4 公用电网谐波和间谐波25-28
• 2.3.5 三相电压不平衡度28-29
• 2.4 暂态电能质量指标的测量29-34
• 2.4.1 暂态过电压和瞬态过电压29-30
• 2.4.2 电压暂升/暂降和短时中断30-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 监测系统的总体设计36-44
• 3.1 监测系统的设计原则36-37
• 3.2 监测系统的设计目标37-39
• 3.3 监测系统的总体架构39-42
• 3.3.1 监测系统的硬件结构40-41
• 3.3.2 监测系统的软件结构41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 监测系统的硬件设计44-59
• 4.1 基于TMS320F28335 的DSP单元设计44-45
• 4.2 基于C8051F340 的单片机单元设计45-48
• 4.3 传感器单元设计48-50
• 4.4 采样触发单元设计50-53
• 4.5 模数转换单元设计53-56
• 4.6 GPRS无线数据传输单元设计56-57
• 4.7 SD大容量数据存储单元设计57-58
• 4.8 本章小结58-59
• 5 监测系统的软件设计59-73
• 5.1 DSP程序设计59-65
• 5.1.1 DSP程序开发环境59-60
• 5.1.2 DSP程序开发流程60
• 5.1.3 DSP主程序设计60-61
• 5.1.4 DSP数据采集中断子程序设计61-63
• 5.1.5 SCI接收中断子程序设计63-64
• 5.1.6 同步信号异常中断子程序设计64-65
• 5.2 单片机程序设计65-66
• 5.3 上位机监测分析软件设计66-72
• 5.3.1 监测分析软件开发环境66-67
• 5.3.2 监测分析软件结构67-68
• 5.3.3 USB接口驱动程序设计68-69
• 5.3.4 串口程序设计69-70
• 5.3.5 原始数据处理程序设计70-71
• 5.3.6 实时分析程序设计71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 系统测试及结果分析73-80
• 6.1 测试条件及方式73-74
• 6.2 测试结果及分析74-79
• 6.2.1 频率测量精度测试74-75
• 6.2.2 电压测量精度测试75-76
• 6.2.3 电压谐波测量精度测试76-77
• 6.2.4 三相电压不平衡测量功能测试77-78
• 6.2.5 历史记录分析功能测试78-79
• 6.3 本章小结79-80
• 7 结论与展望80-82
• 7.1 结论80-81
• 7.2 展望81-82
• 参考文献82-85
• 致谢85-86
• 附录PCB设计图86-88
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：867597