基于DSP的电容电流在线测量的研究与实现

论文摘要

近年来随着城乡电网改造的不断推进,电网的结构有了较大改变,致使配电网的对地电容电流越来越大。当配电网对地的电容电流超过电力规程的要求时就应该在配电网系统中装设消弧线圈,以加快接地电弧的熄灭速度和避免故障的进一步扩大。而准确测量配电网对地的电容电流是决定是否装设消弧线圈和选择消弧线圈容量的依据,也是消弧线圈进行准确补偿的依据。本文就如何实现电容电流的精确测量进行展开讨论。首先对现有的电容电流测量方法进行深入的研究和分析,在此基础上选择注入信号法来实现对电容电流的精确测量。该方法具有测量误差小、实时性良好、安全可靠等特点。本文设计了基于TMS320F2812的电容电流在线测量装置,装置主要包括注入信号源和控制器两个部分。信号源采用数字频率直接合成技术(DDS)来实现,控制器采用TMS320F2812,其主要用来实现电容电流测量所需的算法。在本文中给出了实现装置的软硬件设计方案,同时完成了系统的软硬件设计。整个装置很好的解决了注入信号法测量电容电流的两个瓶颈问题,既很好的实现了20Hz~80Hz注入信号源和50Hz陷波器,这两个问题的解决也正是本文的创新之处。最后在实验室条件下和现场条件下分别采用不同的方法对该测量装置进行检验。实验证明该装置具有良好的精度、实时性和安全性,是对注入信号法测量电容电流的有益补充和完善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电容电流的产生及分类
• 1.2 电容电流的危害及治理
• 1.3 本课题的背景及意义
• 1.4 电容电流测量的国内外发展现状
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 注入信号法测量电容电流的原理及算法
• 2.1 注入信号法测量电容电流的原理
• 2.2 注入信号频率范围的确定
• 2.3 注入信号法测量电容电流的关键技术
• 2.4 注入信号法测量电容电流的适用范围
• 2.5 谐振算法分析
• 2.5.1 窗函数
• 2.5.2 相位差的加窗DFT 算法
• 2.5.3 加窗DFT 算法流程
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统中关键技术的设计与实现
• 3.1 信号源设计与实现
• 3.1.1 本系统对信号源的要求
• 3.1.2 DDS 技术的原理
• 3.1.3 DDS 技术的优点
• 3.1.4 信号源硬件电路的设计与实现
• 3.1.5 信号源的软件实现流程
• 3.2 50Hz 陷波器的实现
• 3.2.1 对模拟陷波器的分析总结
• 3.2.2 数字滤波器的优点
• 3.2.3 数字滤波器的分类及比较
• 3.2.4 自适应滤波原理
• 3.2.5 自相干模板法滤波原理
• 3.2.6 改进的自相干模板法
• 3.2.7 自相干模板法滤波的实现
• 3.3 本章小结
• 第4章 系统的硬件实现
• 4.1 DSP 的选择
• 4.2 TMS320F2812 的概述
• 4.3 TMS320F2812 芯片的特性
• 4.4 系统硬件方案
• 4.4.1 电源模块
• 4.4.2 信号调理电路
• 4.4.3 通讯模块
• 4.4.4 人机交互模块
• 4.4.5 硬时钟模块
• 4.4.6 存储器模块
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统的软件实现
• 5.1 软件设计的原则
• 5.2 TMS320F2812 软件开发
• 5.2.1 TMS320F2812 的CCS 开发环境
• 5.2.2 用C 语言开发DSP 的流程
• 5.2.3 C 语言和汇编的混合编程
• 5.2.4 TMS320F2812 存储器的分配
• 5.3 系统的软件实现
• 5.3.1 TMS320F2812 的初始化
• 5.3.2 通讯模块的设置
• 5.3.3 液晶显示模块设置
• 5.3.4 硬件时钟模块设置
• 5.3.5 按键模块设置
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统调试及结果分析
• 6.1 系统硬件调试
• 6.2 系统软件调试
• 6.3 整机测试
• 6.3.1 在实验室条件下对系统进行测试
• 6.3.2 在现场条件对系统进行测试
• 6.4 对测得的数据进行误差分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况