分布式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙I摘要對(duì)于這個(gè)電能需求量異乎龐大的當(dāng)今時(shí)代來(lái)說(shuō)大范圍地獲取電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有十分重要的意義，但傳統(tǒng)的單點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能夠及時(shí)而有效地反映區(qū)域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)變化與突變的情況。為此本文提出了以GPRS作為數(shù)據(jù)傳輸方式的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并使用DSP作為其數(shù)據(jù)處理核心開(kāi)發(fā)出的低成本電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)終端。本文著重詳細(xì)介紹了以外圍模擬電路作為數(shù)據(jù)采集模塊并采用DSP作為核心處理單元將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和運(yùn)算的分布式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)終端的硬件設(shè)計(jì)，同時(shí)介紹了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和在無(wú)線通信方面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，DSP，GPRS無(wú)線通信畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙IABSTRACTINTHEHUGEDEMANDOFELCTRICITYSAGE,ITISOFGREATIMPORTANCETOACHIEVEAWIDERANGEOFREALTIMEDATAOFPOWERQUALITYHOWEVER,THETRADITIONALSINGLEPOINTDATAMONITORINGSYSTEMDOESNOTREFLECTTHETIMELYANDEFECTIVEDATACHANGESWITHINTHEREGIONANDMUTATIONOFTHESITUATIONTHISPAPERPRESENTSAPOWERQUALITYMONITORINGSYSTEMWHICHUSESGPRSGENERALPACKETRADIOSERVICEASTHECHANNELOFDATATRANSMISIONANDALOWCOSTPOWERQUALITYREALTIMEMONITORINGTERMINALWHICHUSESADSPDIGITALSIGNALPROCESINGASITSKERNELTHISPAPERILUSTRATESTOTHEEXTERNALANALOGCIRCUITRYASTHEDATAACQUISITIONMODULEANDUSEDSPASACOREPROCESINGUNITTOANALYZETHECOLLECTEDDATA,HANDLINGANDOPERATIONOFDISTRIBUTEDPOWERQUALITYMONITORINGEQUIPMENTTOMONITORTHEHARDWAREDESIGNOFTHETERMINAL,ANDINTRODUCESTHESOFTWAREDESIGNANDTHEWIRELSCOMMUNICATIONSASPECTSOFREALTIMECONNECTION,ETCKEYKKKWORDSPOWERQUALITYMONITORING,DSP,GPRSGGGWIRELSECOMMUNICATIONS畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙II目錄第一章緒論111分布式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的研究意義112國(guó)內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀213本文所研究的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4第二章電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)相關(guān)算法的研究721電能質(zhì)量的基本概念及主要指標(biāo)722電能質(zhì)量指標(biāo)的算法和測(cè)量8第三章電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)131傳感器電路132比較器電路1333鎖相環(huán)電路1334采樣保持電路1535運(yùn)算放大電路1636DSP處理器1737數(shù)據(jù)通信模塊20第四章電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2141下位機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)2142GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議分析和實(shí)現(xiàn)24第五章質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀上位機(jī)系統(tǒng)26第六章結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄133附錄242畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙1第一章第一章第一章第一章緒緒緒緒論論論論11分布式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的研究意義現(xiàn)代社會(huì)中，電能是一種最為廣泛使用的能源，隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。電能質(zhì)量的指標(biāo)若偏離正常水平過(guò)大，會(huì)給發(fā)電、輸變電和用電帶來(lái)不同程度的危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電網(wǎng)用電負(fù)荷中異步電動(dòng)機(jī)占的比例最大。電網(wǎng)電壓和頻率的偏差、諧波、三相電壓不平衡以及電壓波動(dòng)和閃變等，均會(huì)直接影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速、力矩和發(fā)熱，從而影響生產(chǎn)工效和產(chǎn)品質(zhì)量。電網(wǎng)諧波含量增加，導(dǎo)致了電氣設(shè)備壽命縮短，網(wǎng)損加大，系統(tǒng)發(fā)生諧波諧振的可能性增加，并聯(lián)電容器不能正常運(yùn)行，同時(shí)可能引發(fā)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的非故障性動(dòng)作，導(dǎo)致儀表指示和電能計(jì)量不準(zhǔn)以及計(jì)算機(jī)、通信受干擾等一系列問(wèn)題。特別是隨著計(jì)算機(jī)、電力電子和信息技術(shù)等高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和普及，對(duì)電能質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。過(guò)去電力企業(yè)不甚關(guān)注的電能質(zhì)量某些指標(biāo)，例如電網(wǎng)中電壓暫降（DIPSAG）和短時(shí)斷電已成為一個(gè)突出的問(wèn)題。一個(gè)計(jì)算中心失去電壓2S就可能破壞幾十個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果或者損失幾十萬(wàn)美元的產(chǎn)值。當(dāng)今半導(dǎo)體芯片制造廠、自動(dòng)化精加工生產(chǎn)線，對(duì)配電系統(tǒng)中電能質(zhì)量的異常十分敏感，甚至幾分之一秒的電壓暫降就可能使生產(chǎn)停頓、設(shè)備損壞或出次品，在工廠內(nèi)部造成混亂，而每次電壓暫降可能造成百萬(wàn)美元級(jí)的損失，這些用戶對(duì)不合格電能的容許度可以嚴(yán)格到2040個(gè)MS。據(jù)美國(guó)電力科學(xué)研究院JANECLEMMENSEN估計(jì)，當(dāng)今和電能質(zhì)量相關(guān)的問(wèn)題，在美國(guó)每年造成的損失高達(dá)260億美元。美國(guó)電能質(zhì)量方面一位知名專家下面一段話可以概括本節(jié)內(nèi)容“電能質(zhì)量意味著經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，這一點(diǎn)特別重要，電能質(zhì)量問(wèn)題會(huì)造成用戶生產(chǎn)力下降，競(jìng)爭(zhēng)力減弱，還影響到員工的就業(yè)，他們會(huì)影響到整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)?！备纳齐娔苜|(zhì)量對(duì)于電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保障產(chǎn)品質(zhì)量和科學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙2實(shí)驗(yàn)以及人民生活和生產(chǎn)的正常等均有重要意義。電能質(zhì)量直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體效益。因此人們對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的重視并非近幾年的事，只不過(guò)早期對(duì)此認(rèn)識(shí)比較簡(jiǎn)單，主要局限在保持電網(wǎng)頻率和電壓水平即靜態(tài)或平均偏差不過(guò)大上。隨著電力行業(yè)的發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，供電公司要提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，其中一個(gè)最重要的部分就是提供高質(zhì)量的電能。那么，提供高質(zhì)量電能意味著需要對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)是分散的，是多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的。并且隨著因特網(wǎng)的發(fā)展，電力企業(yè)更加要求監(jiān)控具有多點(diǎn)成面的效果，能夠構(gòu)成全網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與全網(wǎng)監(jiān)測(cè)信息的共享，在這個(gè)情況下，引進(jìn)了分布式的概念，從而使得電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)也具有分布式的效果，完全符合電力企業(yè)的要求。12國(guó)內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀1國(guó)外的研究現(xiàn)狀國(guó)外有關(guān)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的研究正掀起高潮,從所適用的功率理論的擴(kuò)展,到電能質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立從全國(guó)性的電能質(zhì)量普查、監(jiān)測(cè)到用戶終端電氣環(huán)境的定義各種電能質(zhì)量問(wèn)題分析方法的提出,以及用戶電力技術(shù)等電能質(zhì)量控制技術(shù)的研究和裝置的開(kāi)發(fā)正深入進(jìn)行。1996年,IEEE將每?jī)赡暾匍_(kāi)一次的電力諧波國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議更名為電力諧波與電能質(zhì)量學(xué)術(shù)會(huì)議,把電能質(zhì)量提高到一個(gè)新的高度來(lái)認(rèn)識(shí)。理論方面積極開(kāi)展電能質(zhì)量指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系研究。如何評(píng)價(jià)電能質(zhì)量的好壞,通常使用的幾種定量評(píng)價(jià)電能質(zhì)量的指標(biāo)如總諧波畸變率,功率因數(shù)等,但當(dāng)波形為非周期信號(hào)、頻率為分?jǐn)?shù)次諧波頻率時(shí),上述評(píng)價(jià)指標(biāo)就有不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。這涉及到如何處理畸變、不平衡現(xiàn)象的功率定義問(wèn)題,這方面國(guó)外已經(jīng)作了大量研究,并給出了一些建議,但至今尚未取得一致意見(jiàn)。針對(duì)上述的電能質(zhì)量問(wèn)題,國(guó)外已提出并開(kāi)發(fā)了許多改善和提高電能質(zhì)量的裝置,包括有源電力濾波器和無(wú)源濾波器、電池貯能系統(tǒng)、配電用靜態(tài)同步補(bǔ)償器、配電用串聯(lián)電容器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、功率因數(shù)校正電容器、避雷器、超導(dǎo)磁能貯存系統(tǒng)、靜態(tài)電子分接開(kāi)關(guān)、固態(tài)轉(zhuǎn)移開(kāi)關(guān)、固態(tài)斷路器、靜止無(wú)功補(bǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙3償器、晶閘管開(kāi)關(guān)電容器、不間斷電源等。這些裝置主要是采用電力電子技術(shù),一些裝置已相當(dāng)成熟,其產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入大量實(shí)用化階段。如日本的有源電力濾波器使用很普遍,并聯(lián)型有源電力濾波器最大容量達(dá)50MVA,采用的是GTO、SCR器件,用于抑制電弧引起的閃變。統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器或稱電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器PQC。它可快速補(bǔ)償供電電壓中的突升或突降、波動(dòng)和閃變、諧波電流和電壓、各相電壓的不平衡以及故障時(shí)的短時(shí)電壓中斷等,是一項(xiàng)具有綜合功能的電能質(zhì)量控制器。西門子公司已系列生產(chǎn)出PQC裝置,它基于IGBT的PWM換流器,是并聯(lián)型有源電力濾波器和串聯(lián)型有源電力濾波器的組合,是眾多此類研制品中較有代表性的產(chǎn)品。西門子的PQC與系統(tǒng)聯(lián)接有三種方式,并聯(lián)時(shí),主要防止非正常負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)的影響串聯(lián)時(shí),則用于防止系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷的影響而當(dāng)串并聯(lián)時(shí),則將具有雙向補(bǔ)償?shù)墓δ?。用戶電力技術(shù)。它是將電力電子技術(shù)、微處理機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)運(yùn)用于中、低壓配電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)中,以減小諧波畸變。消除電壓波動(dòng)和閃變、各相電壓的不對(duì)稱和供電的短時(shí)中斷,從而提高供電可靠性和電能質(zhì)量的新型綜合技術(shù)。用戶電力技術(shù)概念的提出,有助于供電部門提供高可靠性和高質(zhì)量的電力,也有助于滿足各種新工藝用戶對(duì)電力供應(yīng)的更高要求。用戶電力技術(shù)控制器包括上面介紹的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、固態(tài)斷路器、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器等。2我國(guó)的研究現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)和改善電能質(zhì)量的主要措施是采用電力電子技術(shù)。目前,國(guó)內(nèi)在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面的研究大多局限在諧波問(wèn)題的范圍內(nèi),也提出和開(kāi)發(fā)了一些監(jiān)測(cè)和改善電能質(zhì)量的電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置,包括各種有源電力濾波器、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償裝置,以及動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器等,與國(guó)外的差距是非常明顯的。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)理論研究,包括統(tǒng)一的畸變波形下電能質(zhì)量的含義,電能質(zhì)量的界定方法、評(píng)價(jià)體系的研究,各功率成份的定義及物理意義研究等。目前為適應(yīng)不同需要提出了許多功率成份的定義方法,在其數(shù)學(xué)表達(dá)式、物理意義及實(shí)施方面各有所長(zhǎng),但距離理論上和實(shí)際上的統(tǒng)一的并易于接受的表達(dá)式尚有一定的差距。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙4測(cè)量方法及各種電能質(zhì)量檢測(cè)儀器和設(shè)備。各種電能質(zhì)量指標(biāo)均應(yīng)有合理的計(jì)算分析方法,特別是針對(duì)不同干擾源的預(yù)測(cè)計(jì)算方法及其誤差估計(jì)等,建立電能質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算分析程序和數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)還應(yīng)建立起電能質(zhì)量控制裝置的系統(tǒng)仿真模型。積極采用數(shù)字化控制技術(shù)。隨著高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展,并得到廣泛應(yīng)用,采用模擬量控制的電能質(zhì)量控制裝置正用數(shù)字量控制代替。這有如下優(yōu)點(diǎn)可以程序控制,改變控制方法或算法不必改變控制電路提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和靈活性,系統(tǒng)不受溫度影響可重復(fù)性好,易調(diào)試和批量生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行和智能化控制。隨著DSP性能的不斷改善和價(jià)格的下降,用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)處理已成為當(dāng)今和未來(lái)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。柔性交流輸電技術(shù)FACTS和用戶電力技術(shù)CUSPOW的融合。FACTS和CUSPOW是快速發(fā)展的姊妹型新式電力技術(shù)。采用FACTS的核心是加強(qiáng)交流輸電系統(tǒng)的可控性和增大其電力傳輸能力發(fā)展CUSPOW的目的是在配電系統(tǒng)中加強(qiáng)供電的可靠性和提高電能質(zhì)量。FACTS和CUSPOW的共同基礎(chǔ)技術(shù)是電力電子技術(shù),各自的控制器在結(jié)構(gòu)和功能上也相同,其差別僅是額定電氣值不同,二者的融合是一種趨勢(shì)。有人認(rèn)為CUSPOW技術(shù)就是配電系統(tǒng)中的FACTS技術(shù)。非電力電子技術(shù)的電能質(zhì)量控制器的發(fā)展。采用非電力電子技術(shù)手段,如提出新的拓?fù)?改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)采用新材料,開(kāi)發(fā)新器件提高電能質(zhì)量的發(fā)展也非常迅速。13本文所研究的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的重要意義，本課題擬設(shè)計(jì)的是一種可對(duì)區(qū)域系統(tǒng)變電站的電能輸送過(guò)程進(jìn)行分散監(jiān)測(cè)并集中對(duì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行管理顯示的分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)上位機(jī)和多個(gè)分布在各監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)微機(jī),分布式的實(shí)現(xiàn)方式采用的是GPRS通用無(wú)線分組服務(wù)技術(shù)，它是一種基于GSM系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接。通俗地講，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，方法是以“分組“的形式傳送資料到用戶手上。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙5GPRS是作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)通信演變的過(guò)渡技術(shù)，但是它在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)合理利用搭建在移動(dòng)臺(tái)的GPRS網(wǎng)絡(luò)使用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)能夠快速、及時(shí)、有效、可靠的實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與傳輸?shù)谋憬莨δ?。其中上位機(jī)經(jīng)GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)與分散的監(jiān)測(cè)微機(jī)之間進(jìn)行信息交換，可顯示、打印各種及時(shí)分析計(jì)算數(shù)據(jù),并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表處理。各監(jiān)測(cè)微機(jī)采用數(shù)字化控制技術(shù)的可程控、穩(wěn)定可靠、靈活多變、可復(fù)制性強(qiáng)、易于功能實(shí)現(xiàn)和智能控制等強(qiáng)項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)能獨(dú)立地對(duì)其監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、數(shù)學(xué)計(jì)算、匯總、存儲(chǔ)等處理。DSP（DIGITALSIGNALPROCESOR）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的微處理芯片。其中監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有頻率、電壓、電流、諧波、三相不平衡度、電壓波動(dòng)和閃變等。本研究課題中的基于GPRS和DSP數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)的分布式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置,能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量實(shí)行連續(xù)有效地監(jiān)控,在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)提高電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量具有較大的意義。1基本結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)的整體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)通信主站（上位機(jī)）和多個(gè)分布在各監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)微機(jī)（下位機(jī)）,上位機(jī)經(jīng)GPRS無(wú)線通信系統(tǒng)與分散的各下位機(jī)之間進(jìn)行信息交換，可顯示、打印各種及時(shí)計(jì)算分析數(shù)據(jù),并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表處理。其中下位機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成包括傳感器電路、比較單元、鎖相環(huán)、采樣保持電路、運(yùn)算放大電路和作為微處理器的DSP，通信系統(tǒng)包括與下位機(jī)直接相連的GPRS通信模塊、移動(dòng)通信終端（SIM卡通信連接部位）、移動(dòng)臺(tái)的GPRS骨干網(wǎng)、INTERNET網(wǎng)絡(luò)等，將下位機(jī)的監(jiān)測(cè)與處理數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)時(shí)、可靠地傳輸至通信主站。上位機(jī)系統(tǒng)為一臺(tái)能上網(wǎng)且具有固定IP的服務(wù)器計(jì)算機(jī)，能及時(shí)通過(guò)瀏覽器查看并分析分布在省至城區(qū)網(wǎng)絡(luò)里的各個(gè)下位機(jī)的監(jiān)測(cè)處理數(shù)據(jù)，可接收電畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙6網(wǎng)各下位機(jī)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù),進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),形成文件、報(bào)表及曲線,顯示數(shù)據(jù)和圖形如趨勢(shì)圖、曲線圖、向量圖等。2工作原理整個(gè)電能質(zhì)量檢測(cè)儀的硬件原理如圖1所示圖1整個(gè)系統(tǒng)的硬件原理圖模擬信號(hào)經(jīng)傳感器隔離變換后進(jìn)入采樣保持單元。為了保證采樣的同步性，我們采用了倍頻鎖相技術(shù)，取一相電壓信號(hào)經(jīng)比較器輸出跟蹤電網(wǎng)的頻率的方波信號(hào)，作為鎖相的輸入信號(hào)，同時(shí)也是頻率監(jiān)測(cè)的信號(hào)源。方波信號(hào)經(jīng)鎖相環(huán)倍頻后，作為采樣保持器采樣保持和A/D轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號(hào)；在模擬信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大單元后，接入數(shù)據(jù)處理芯片的A/D轉(zhuǎn)換引腳，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。在通信接口方面，DSP上有兩路串口，其中的SCIA接GPRS模塊，SCIB擴(kuò)展成光電隔離的RS232串口。嵌入式GPRS模塊選用法國(guó)WAVECOM的Q2406B模塊，它的輸入輸出電平和33VTTL電平兼容，可以直接和DSP相連接。最后通過(guò)移動(dòng)通信終端所收集的數(shù)據(jù)被打包成IP包，再通過(guò)移動(dòng)臺(tái)的各種網(wǎng)關(guān)和路由連接到INTERNET網(wǎng)絡(luò)到達(dá)通信主站。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙7第二章電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)相關(guān)算法的研究21電能質(zhì)量的基本概念及主要指標(biāo)電能質(zhì)量一般定義為電能質(zhì)量供電質(zhì)量供電可靠性。供電質(zhì)量主要包括五項(xiàng)指標(biāo)。1供電頻率頻率是和有功功率緊密聯(lián)系在一起的。用戶從電網(wǎng)中吸收的有功功率是動(dòng)態(tài)變化的,發(fā)電機(jī)輸出的有功功率必須和用戶吸收的有功功率維持動(dòng)態(tài)平衡,才能使電壓頻率的偏差在正常范圍以內(nèi),當(dāng)有功沖擊或有功功率嚴(yán)重不平衡時(shí),將產(chǎn)生頻率偏差。2電壓偏差電壓則是不泳無(wú)功功率緊密聯(lián)系的。一般來(lái)講電網(wǎng)用戶負(fù)載不是純電阻荷,而是R、L、C復(fù)合負(fù)荷,將在電網(wǎng)中產(chǎn)生無(wú)功功率。當(dāng)用戶無(wú)功功率較大時(shí),將產(chǎn)生電壓偏差,容性無(wú)功使電壓偏高,感性無(wú)功使電壓偏低,這就是電壓偏差。3電壓波動(dòng)和閃變負(fù)載阻抗變化很快的沖擊性負(fù)荷會(huì)引起無(wú)功波動(dòng),電壓幅值也由此而波動(dòng)。對(duì)于小于30HZ的電壓波動(dòng),特別是88HZ的電壓波動(dòng),將引起視覺(jué)上的燈光閃爍,即電壓閃變。4三相電壓不平衡對(duì)于三相不平衡負(fù)荷,將產(chǎn)生負(fù)序電流注人電網(wǎng),使三相電壓不平衡。5諧波電壓和波形畸變負(fù)載的非線性使負(fù)載電流也是非線性的,非線隆諧波電流可分解為基波電流和諧波電流的疊加,其中諧波電流注人電網(wǎng),將產(chǎn)生諧波電壓。諧波電壓疊加在基波電壓上,使電壓波形產(chǎn)生畸變。其中諧波分析是整個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)部分畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙8發(fā)電廠出線端電壓電流一般具有很好的正弦性，但是由于電力系統(tǒng)中非線性元件的存在，電壓電流的波形都會(huì)出現(xiàn)畸變。在絕大多數(shù)情況下，畸變并不是任意的，而是呈現(xiàn)出一定周期性的。22電能質(zhì)量指標(biāo)的算法和測(cè)量裝置通過(guò)高速率采樣達(dá)到高精度的要求,在一個(gè)工頻周期內(nèi)每個(gè)通道采樣128點(diǎn),采樣包括電流和電壓信號(hào)。輸人為A、B、C三相相電流和相電壓。下面介紹相關(guān)指標(biāo)的算法及測(cè)量方法。1供電頻率的測(cè)量電網(wǎng)頻率正常是電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的先決條件,測(cè)頻算法設(shè)計(jì)是頻率測(cè)量的核心環(huán)節(jié),一般而言,對(duì)于頻率的測(cè)量分為個(gè)方面信號(hào)的預(yù)處理,頻率偏移測(cè)量,結(jié)果再處理。本系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際的情況,采用周期法結(jié)合小波去噪的方法。其中去噪信號(hào)原理如下一般說(shuō)來(lái)，一維信號(hào)的消噪過(guò)程可以分為3個(gè)步驟進(jìn)行一維信號(hào)的小波分解。選擇一個(gè)小波并確定一個(gè)小波分解的層次M，然后對(duì)信號(hào)S進(jìn)行M層小波分解。小波分解高頻系數(shù)的閾值量化。對(duì)第1到第M層的每一層高頻系數(shù)，選擇一個(gè)閾值進(jìn)行軟閾值量化處理。軟限幅函數(shù)為式中X為經(jīng)過(guò)閾值處理后的小波系數(shù)；T為軟限幅函數(shù)的閾值，2LOGTN，0,SGNHYTXTYTYYTYT31|SCIASOESENDPC31PARA10X009F800PARA20X0000700MEM_CLEARPARA1,PARA2E_EVENTMARK0X55AAE_EVENTRECORDPC0SCIASOESENDPCE_EVENTRECORDPCSCIASOESENDPCE_EVENTRECORDPCEVENTRECORDPC0IFNV_MARK0X5A5ANV_MARK0X5A5AP1_PULSE0Q1_PULSE0P1_PULSE_BAK0Q1_PULSE_BAK0P2_PULSE0Q2_PULSE0P2_PULSE_BAK0Q2_PULSE_BAK0P1_SUM0畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙36Q1_SUM0P1_SUM_BAK0Q1_SUM_BAK0P2_SUM0Q2_SUM0P2_SUM_BAK0Q2_SUM_BAK0P1_SUM_TMP0Q1_SUM_TMP0P2_SUM_TMP0Q2_SUM_TMP0TASKREGINPUTALREADBINARYYXSTATUS1ALTASKREGINPUTALTASKREGERAL0TASKREGEVENT1AL0TASKREGEVENT2AL0TASKREGRUNAL0TASKREGOUTPUTAL0PROTECT_START0ALARMMARKA1AL0ALARMMARKA2AL0MMIARKAL0畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙37GLHJSMARK0CHZHJSQD0LXGLHJSMARK0BHQDCHZ0YK_TRIP_SIGNAL0CHARGEMARK0CHARGERUN0RUN_CHARGE1CHZ_RETURN0CHZ_RETURN_SIGNL0GLHJS_SIGNL0LXGLHJS_SIGNL0TIME_SAME_COUNTER0SH_CLOSE_SIGNAL0ANGLE_PC0ANGLE_COUNTER0TIMES_ANGLE_PC0TIME_ANGLE0CHZ_UL_UM0SIGN_ANGLE0CONSULT_ANGLE_FLAG0/DA_FLAG0MARK_U2ORUNDER0MARK_U0CHECK0I0_DIRMARK0畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙38FREQ_PC0DFDT_SIGNL0DFDT_RST