以DSP为核心的配电网监测终端

论文摘要

随着我国电力市场的逐步建立，对电能质量提出了越来越高的要求。电力用户也要求高质量的电能来保证其设备、仪器、系统的正常运行。但是，随着现代科学技术的迅猛发展，一方面，由于电力电子设备的应用领域越来越广，严重地影响了电能质量；另一方面，由于人们越来越多地使用精密和复杂的电子设备，这就要求高质量和高可靠性的配电系统，以提供与之相适应的电能。而且，随着电力工业的飞速发展以及电网的不断扩大，电力运行对电力调度自动化水平的要求和安全性的要求越来越高。基于此，为了能对电力系统的电能质量进行分析、监测与测量，特此研制了一种电能质量监测终端。它能对电网起到监测作用，对提高电能的使用效率具有极其重要的意义。本文详细讨论了电网监测系统中监测终端模块的设计和实现方法，该模块是电网监测系统中介于远端主机与电网间的数据采集、分析、远传模块，基于DSP高效的数字信号处理能力，可实现对电网数据的实时监测。本系统以TMS320LF2407A数字信号处理器为模块的运算核心，通过硬件滤波和同步采样技术，实现对配电网三相电压，电流数据的实时采集，并通过FFT，加窗等多种运算分析，得到电网谐波，电压波动，功率因数等多种电能质量参数。本模块还具有数据远传的功能，可将分析得到的数据以GPRS方式传送至远端主机进行进一步分析，统计和存储。为电力部门的安全生产提供长期有效的依据。实践表明，该系统硬件部分的滤波和同步采样都达到良好的效果，且有很高的测量速度和测量精度，软件部分的算法也已通过MATLAB仿真验证了其准确度和高效性，该系统具有很好的扩展性，适当更改就可用于大多数低频谐波分析系统，有很广阔的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本课题主要研究的内容
• 2 电能质量测量原理
• 2.1 电压偏差的测量
• 2.2 频率偏差的测量
• 2.3 谐波的测量
• 2.3.1 谐波分析方法
• 2.3.2 谐波含量的测量
• 2.4 电压波动和闪变的测量
• 2.4.1 电压波动的测量
• 2.4.2 电压闪变的测量
• 2.5 三相电压允许不平衡度的测量
• 2.6 功率及功率因数的测量
• 3 电能质量监测终端的硬件设计
• 3.1 硬件总体结构
• 3.2 DSP最小系统设计
• 3.2.1 TMS320LF2407A简介
• 3.2.2 存储器扩展
• 3.2.3 JTAG电路
• 3.2.4 复位电路
• 3.3 采样电路模块设计
• 3.3.1 预处理电路
• 3.3.2 抗混叠滤波器
• 3.3.3 锁相环电路
• 3.3.4 六通道A/D同时采样电路
• 3.4 键盘和液晶电路设计
• 3.4.1 键盘接口电路
• 3.4.2 液晶接口电路
• 3.5 串口通讯电路设计
• 3.6 系统硬件调试
• 3.6.1 A/D板调试
• 3.6.2 DSP板调试
• 4 电能质量监测终端的软件设计
• 4.1 软件设计
• 4.1.1 软件总体流程
• 4.1.2 波形采集
• 4.1.3 数据处理
• 4.1.4 串口通信模块
• 4.2 软件调试
• 5 系统中的关键技术
• 5.1 频谱混叠的抑制
• 5.2 同步采样技术
• 5.3 实序列FFT算法
• 5.4 抗干扰技术
• 5.4.1 产生干扰信号的原因
• 5.4.2 硬件抗干扰设计
• 5.4.3 软件抗干扰设计
• 6 监测终端应用于远程监测系统
• 6.1 监测系统基本框架
• 6.2 通讯方式
• 结论
• 参考文献
• 附录A 系统硬件原理图
• 附录B 系统硬件 PCB图
• 附录C 系统实物图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢