基于单片机的变压器经济运行测试仪的设计与研究

发布时间：2017-10-09 14:42

  本文关键词：基于单片机的变压器经济运行测试仪的设计与研究

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【摘要】：近年来,我国经济增长迅速,社会生产生活中所需求的能源量逐步增多,必须大力开展节能工作以满足社会发展的需求,降低电网的运行损耗,尤其是变压器损耗对节约能源资源,保护环境有着极其深远的意义。到目前为止,中国仍然存在着高能耗状态的变压器,通过对调节变压器功率而减少损耗而产生的效益是可观的,所以,一个专门为变压器测试机运行状态的监测装置显得尤为重要。针对上述现状,本文的研究的目的是一个专门为变压器状态检测的多功能测试仪。该仪器以C8051F040单片机主控单元,内部采用FFT算法对变压器的供配电周期交流信号进行分析,不仅能够在线采集测量和记录变压器的相关参数,建立数学模型,可实时在线计算变压器的有功损耗、无功损耗以及其综合损耗,实时判断被测量变压器的运行状态,从而判断出变压器是否经济运行。也可以实现离线状态时对变压器固有的空载参数与负载参数的测量。本仪器显示屏采用24位真彩TFT触摸屏屏幕,很好地实现的人机交互,它自带控制数据模块可以直接与C8051F040芯片的UART口通信,方便了系统的开发。外设部分接有打印机,可实时的打印记录测量参数。实践证明,该仪器操作简单、功能齐全、可靠性高,在交流电量及变压器经济运行分析方面具有较高的实用价值和推广意义。
【关键词】：FFT算法 变压器经济运行 人机交互 多功能测试
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP368.1;TM406
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题的研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文主要工作13-14
• 1.4 主要技术指标14-15
• 第二章 系统概述15-21
• 2.1 变压器经济运行测量仪的设计方案15-16
• 2.2 核心主控芯片介绍16-19
• 2.2.1 C8051F040芯片概述16-17
• 2.2.2 CIP-51~(TM)微控制器核17-18
• 2.2.3 片内存储器18
• 2.2.4 JTAG调试和边界扫描18-19
• 2.2.5 可编程数字I/O和交叉开关19
• 2.2.6 SFR分页机制19
• 2.3 打印机外设简介19
• 2.4 真彩TFT智能触摸屏外设简介19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 仪器硬件电路的设计21-29
• 3.1 单片机供电及外部基准电源设计21-22
• 3.2 信号采样电路设计22-27
• 3.2.1 单片机C8051F040芯片12位A/D转换器简介22
• 3.2.2 电压信号的采集22-25
• 3.2.3 电流信号的采集25-27
• 3.3 其余外围硬件芯片简介27-28
• 3.3.1 JTAG仿真接口27-28
• 3.3.2 UART0增强型串口28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 变压器经济运行测量仪的数学模型29-40
• 4.1 交流电量的积分法运算29-30
• 4.1.1 纯横幅正余弦信号的积分运算29-30
• 4.1.2 一个周期内采样点数的确定30
• 4.2 交流电量的离散傅里叶变换算法30-34
• 4.2.1 离散傅里叶变换的理论简介30-31
• 4.2.2 离散傅里叶变换(DFT)在交流电量测量中的应用31-32
• 4.2.3 快速傅里叶变换(FFT)算法简介32-34
• 4.3 变压器基本参数指标的计算34-39
• 4.3.1 变压器的额定容量34
• 4.3.2 变压器的空载电流和空载损耗34-35
• 4.3.3 变压器的短路电压和短路损耗35
• 4.3.4 变压器的有功功率损耗和无功功率损耗35-36
• 4.3.5 变压器的综合功率损耗36-37
• 4.3.6 线下空载参数与负载参数的测量模型37-38
• 4.3.7 变压器经济负载系数的计算与经济运行区的划分38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 变压器经济运行软件的编写40-46
• 5.1 仪器功能的流程40-41
• 5.2 C8051f040 AD采样的实际应用41-42
• 5.2.1 C8051F040ADC结构介绍及程序流程图41-42
• 5.2.2 C8051f040 AD采样在本文中的应用42
• 5.3 串口通信协议42-44
• 5.4 变压器数据库的设计44-45
• 5.5 变压器运行情况的监控45
• 5.6 本章小结45-46
• 第六章 变压器经济运行测试仪现场测试数据分析46-49
• 6.1 三相交流电量测试数据46-47
• 6.2 测试数据的误差分析47-48
• 6.3 本章小节48-49
• 结论49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-54
• 在校科研工作54-55
• 附录A C8051F040主控制器原理图55-56
• 附录B 系统实物照片56-57
• 附录C 软件数字显示程序57-59
• 附录D 软件时间计时显示程序59

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本文编号：1000760