多通道在线电能质量监测仪的设计与实现

论文摘要

随着我国高新技术产业的迅猛发展,基于单片机、计算机等处理器的精密电子设备在现实生活中得到越来越多的应用。它们对电力系统的电能质量比普通机电控制设备更为敏感。于此同时,随着大量冲击性、非线性负荷的用电设备的不断接入电网,由电能质量问题引发的电网事故不断增加。社会生产与经济发展对电网的电能质量提出了更高的要求。因此,建立完善的电能质量监测系统,对整个电力系统的电能质量管理和改善具有重要意义。论文首先总结分析电能质量的特性和参数指标,然后以IEC和国家标准为依据,对各个参数提出可实现的计算方法,并设计了以DSP+ARM为计算、控制核心的多通路在线电能质量监测仪,实现对电能质量的在线、实时的监测分析与记录,实现了对电网中的主要性能指标如:频率、电压、电流有效值、总视在功率、总功率因数、电压各次谐波有效值、电流各次谐波有效值、三相不平衡度和各相闪变等质量参数的准确测量。该电能质量监测仪采用模块化的设计思想,将ARM控制系统,电压、电流监测系统,供电系统设计成不同的板卡。各板卡可通过同一底板相连接、通信。同时,底板可搭载多路电压、电流监测子系统。因此,电能质量监测仪可根据用户需要能够实现灵活,可配置的多路电压与电流的分析检测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 电能质量概述
• 1.3 电能质量相关标准
• 1.4 电能质量研究现状与发展趋势
• 1.5 课题研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 电能质量参数与计算方法
• 2.1 电流电压有效值
• 2.2 电压偏差
• 2.3 频率偏差
• 2.4 电网信号谐波分析
• 2.4.1 信号谐波概念及其标准
• 2.4.2 谐波分析方法
• 2.5 三相不平衡度
• 2.6 电压瞬变
• 2.7 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 电流监测子系统的硬件设计
• 3.1.1 信号采集单元
• 3.1.2 信号调理单元
• 3.1.3 信号采样与数据缓存单元
• 3.1.4 数据处理单元
• 3.1.5 电流监测子系统各单元的综合
• 3.2 电压监测子系统的硬件设计
• 3.2.1 信号采集单元与信号调理单元
• 3.2.2 电压瞬变监测单元
• 3.2.3 硬件同步单元
• 3.3 控制子系统的硬件设计
• 3.3.1 S3C6410 核心板的设计
• 3.4 底板模块的硬件设计
• 3.4.1 常用嵌入式总线接口简介
• 3.4.2 底板自定义总线硬件设计
• 3.5 供电模块的硬件设计
• 3.6 本章总结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统自定义通信协议的软件实现
• 4.1.1 物理地址与虚拟地址的设计思想
• 4.2 DSP/BIOS 操作系统及程序的开发
• 4.2.1 DSP/BIOS 简介
• 4.2.2 主程序的设计
• 4.2.3 DSP Bootloader 及程序烧写
• 4.3 程序远程自动更新的设计
• 4.3.1 控制子系统的软件更新
• 4.3.2 电流与电压监测子系统的程序更新
• 4.4 本章总结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文