喻晖[1]2006年在《新型电能质量检测系统的开发》文中研究指明我们研制基于DSP的电能质量监测系统正是针对当前电力行业日渐重视电能质量的状况提出的。目前我国电能质量国家标准有六项:频率、谐波、电压偏差、叁相不平衡、电压波动与闪变、暂时过电压和瞬态过电压。在对国内外同类产品进行分析的基础上,结合我国实际情况,提出了具有自己特色的实施方案。本系统的前置部分采用数字信号处理器,对变电站每段母线的各相电压和各条出线的各相电流进行高速采集和处理,实时检测和计算出电能质量的各项参数,经现场控制总线将检测结果传送至上位机。后台应用软件是使用Microsoft Visual C++语言编写,能实现对DSP传来的数据信息进行进一步分析和处理。确定了电能质量分析系统对电能质量的以下主要指标:电压、电流、功率、频率、谐波、电压叁相不平衡度、电压波动等进行测量。并针对上述测量功能的理论和实际应用作了一定的分析研究工作。电能质量分析系统下位机装置以DSP芯片(dsPIC30F6014)为核心,充分利用了这款芯片计算控制能力强、运算速度快、具有针对数据处理专用指令、外围器件丰富、便于开发的特点。装置能完成模拟量转换、数据采集、数据处理与计算、人机对话和显示、通信等任务,实现了对电能质量的监测与评估。本文针对这些功能的实现,对装置的硬件与软件设计作了详细的介绍。同时给出了适用于定点处理器的电网参数算法与谐波分析算法,并在实际装置上编写了应用程序予以实现。对上位机软件,主要介绍了通信模块的设计。对系统进行测试并对结果进行对比分析。测试结果表明:各项测量结果完全正确,而且测量精度高。验证了本系统的理论分析是正确的,软件与硬件设计实现也是完全合理可行的,达到了设计要求。
胡绍忠[2]2007年在《基于DSP的电能质量分析系统的研究》文中研究说明本文开发出一套具有国内先进水平的电能质量分析系统，能够对电能质量的各项指标，如供电电压偏差、电压波动和闪变、电网谐波、叁相电压不平衡、电压频率等进行准确测量。一方面，我国电力行业改革，促使电厂重视电能质量；另一方面，由于科学技术的快速发展，工业自动化水平的提高，微处理器和PLC的大量应用，使得一些精细控制更容易受电能质量的影响，因此现代工业对电能质量提出了更高的要求。同样由于科学技术的发展，大量电力电子器件和非线性设备广泛应用于各工业领域，使得电网电压，电流的波形发生畸变，造成电能质量的恶化，使得某些企业成为电能质量的污染源，这也促使电网加强对用户用电对电能质量影响的测量和分析。本文主要从以下几个方面对一个基于DSP的电能质量分析系统进行比较深入地介绍。1．研究了与本课题相关的国内外的研究现状和已达到的技术水平，分析国内外各种仪表特点，比较了它们的各自的优缺点。2．着重探讨了复数形式下的傅立叶变换对求解各次谐波幅值的作用和怎样在DSP中实现FFT功能。3．设计了直接利用DSP定时器做为频率测量，PC机与下位单片机通过USB进行通讯，相对以前所采用的RS232方式，速度大大加快，较好的解决了测量精度和测量速度的关系。4．根据硬件方案设计了具体的电路，研究了上位机监测系统的软件设计，成功研制了电能质量分析系统。同时本系统具有体积小，测量精度高，多参数、多通道实时测量的特点，达到了设计要求。最后文章对全文进行概括性总结、展望，并提出有待进一步深入研究的问题。
陈亮[3]2017年在《基于DSP的电能质量在线监测装置设计》文中研究说明电力系统的迅猛发展和电力电子技术的广泛应用使得电能污染日益严重。电能质量问题已经成为电力部门及用户越来越关注的热点。而只有通过有效的监测和分析,才能发现电能质量问题的所在,并提出解决问题的方案,提高系统的电能质量。首先,本文介绍了电能质量监测装置的研究背景、意义和研究现状,给出了装置在功能和性能方面的具体要求。简单介绍了电能质量的影响指标,给出了相应国家标准规定的限值要求,并对频率偏差、电压偏差和叁相不平衡的检测算法作了简要的说明;重点介绍了电压波动与闪变的检测原理,经MATLAB验证了IEC闪变仪的可行性;针对谐波与间谐波互相干扰的问题,本文提出了一种基于梳状滤波器和IEC法的组合方法,在实现谐波间谐波的有效分离之后,分别计算出其参数,并经DSP验证,该组合方法确实能够提高两者的检测精度;电压暂降的检测需兼顾精确性和实时性,在对比多种算法之后,本文采用了半周波刷新方均根值法,并经MATLAB验证了该算法的合理性。其次,对电能质量在线监测装置的整体系统框图做了详细分析,设计了一种以DSP为数据处理核心和以ARM为人机交互核心的双CPU模式的电能质量在线监测装置,并对主要芯片的选型及其特点进行了简要说明。在硬件方面,按照模块化设计的思路,对装置的数据采样模块、数据处理模块和人机交互管理模块分别进行了设计,并给出了具体的硬件设计电路。软件方面,介绍了DSP子系统和ARM子系统的软件总体设计,给出了各功能模块的软件开发流程,并在CCS3.3的开发平台上,进行了系统开发工作。最后,通过标准源产生的电压、电流、谐波间谐波等各类信号,对该装置做了误差分析,验证了该装置具有良好的检测精度,满足性能和功能方面的要求,且运行稳定。
宋敏[4]2012年在《基于DSP和嵌入式平台的在线电能质量监测系统设计》文中研究说明随着工业过程对电能质量的要求越来越高，暂态电能质量的检测和治理受到越来越多的重视。暂态电能质量扰动主要有电压尖峰、电压缺口、高频干扰、电压凹陷、电压中断和电压隆起等。检测暂态电能质量扰动的方法主要有傅里叶变换、S-变换、离散余弦变换和小波变换（wavelet transform）等。小波变换是上世纪80年代后期发展起来的应用数学分支，享有“数学显微镜”的美称。国外已有部分嵌入式产品使用快速傅里叶变换（FFT）和离散傅里叶变换（DTFT）的方法实现了电能质量的嵌入式系统测量实现，此类产品往往由于算法较为复杂、硬件系统性能较高而成本较高。但是，在现实使用中，不需要将每个频率的成分都识别得很清楚，仅需要提取出一定频段的信息，能够判断电能质量扰动的类型和发生时间即可。近年来，随着计算机和集成电路技术的日趋成熟，嵌入式系统发展迅速。由于具有性能可靠、功能较强、体积小、软硬件配置灵活以及成本较低等特点，嵌入式系统非常适合底层（或现场）系统的监测，在类似生产线、智能机器人、矿山设备、分布式多智能体等系统被广泛采用。嵌入式系统的出现，为电能质量在线监测系统的设计提供了必需的智能化硬件平台。电能质量分析系统中使用DSP完成系统主要的数据处理功能，ARM嵌入式处理器作为系统的主CPU，负责系统的数据显示、传输以及人机交互等控制功能，不但可以同时将DSP的数据处理能力和ARM的控制能力发挥出来，而且可以在保证系统的实时性、可靠性的前提下尽量降低成本，缩短开发周期。目前，在国际上ARM+DSP的双核结构组合已经有一定的应用，而且已经出现将ARM核和DSP核集成在一起的芯片。无论在国际上还是在国内，基于ARM+DSP的现成评估板硬件系统不是很多。研究和搭建这样的双核平台，具有一定的研究价值。本文设计了基于双核平台的电能质量检测分析仪，主要完成以下研究工作：1.电能质量监测的小波变换判断方法。本文在分析比较现有各类电能质量的判断方法的基础上，依据嵌入式系统的现状，选择能够在现有嵌入式系统中实现，同时又具有比较高的判断效率的方法——小波变换方法，给出使用小波变换方法较其他方法的优势。并从选择母小波、确定分解层数和确定小波频率叁个步骤，使用小波变换方法实现电能质量检测。接着着重介绍选用Haar小波变换的方法实现电能质量检测，并列出电能质量信号产生的指标。最后，通过Matlab仿真的方式产生一定数量的样本验证了算法的可行性。2.嵌入式实现平台的硬件设计。根据分析小波变换的原理，选择合适的硬件作为实现平台。研究如何在硬件平台上整合为实现电能质量监测器的各个功能和模块，以及各硬件模块的具体实现过程。并从中选出了具有可实现性的DSP+ARM为处理核心的方案。围绕DSP+ARM计算和控制核心，选择了ADC芯片、霍尔器件、显示芯片、GPRS传输模块等主要外设芯片，并设计了相关电路组成模块。将各个模块组成一个完整满足实时计算要求的硬件设计平台方案。3.嵌入式实现平台的软件设计。基于DSP和ARM架构的电能质量分析仪的软件功能与需求分析，并借助DSP集成开发环境、ARM集成开发环境、器件手册和Qtopia开发环境，完成了启动DSP、启动ARM、算法编程、提高算法运行效率、AD采样、GPRS传输和LCD显示等系统的软件的实现。通过实现以上各个软件模块，系统能够启动和运行。使得系统能够尽可能利用DSP提供的硬件资源和计算能力完成实时小波计算。同时，在ARM系统中使用嵌入操作系统uCLinux以实现方便的人际交互。
周着斌[5]2017年在《基于DSP和ARM的电能质量检测仪的研制》文中认为近年来,我国的电力系统急剧发展,让国人的生活越来越便利。可是,电能质量问题也因为电力系统的快速发展而变的越来越突出。怎样解决电能质量问题,也迅速成为全球热门的研究内容,电能质量检测仪的出现,能够为改善电能质量和制定有关电能质量治理措施提供必要的依据,具有十分重大的意义。文中首先介绍对于电能质量的各种问题以及它所带来的危害,同时介绍了国内外对电能质量检测仪的研究现状。然后对各类的电能质量参数的定义加以分析,并提出了各项参数的相关计算方法。在电能质量检测技术的理论基础上,并结合了国家对于电能质量的检测标准,提出了DSP+ARM的双微处理器的电能质量检测仪,主要对它的硬件系统和软件系统进行了设计。在硬件方面,结合了在DSP运算上和ARM在控制上的优势,设计了以DSP为运算核心,以ARM为控制核心的硬件框架。以高速的16位AD采集芯片AD7006来实现高精度的采样。DSP和ARM之间的通信采用的是16位并行的总线接口来进行实时的通信。在软件方面主要重点介绍利用FFT算法来实现嵌入式C语言对谐波和电压暂升暂降的检测算法的编写;以及ARM中Linux操作系统的移植;最后是在Ubuntu+QT下的界面设计。最后在自己学校里的大功率电机综合实验装置进行样机测试,主要对叁相电的电压、电流、频率偏差、功率和谐波进行测试。将测试出来的数据统计并制成表格,对测试结果加以分析,最后证明了样机满足各项指标的检测要求。
谭平[6]2008年在《基于DSP与ARM的电能质量监测系统研究》文中进行了进一步梳理随着电力系统的迅速发展和电力电子技术的广泛应用,电能污染日益严重,电能质量问题已经成为电力部门及电力用户越来越关注的问题。电能质量的各项指标若偏离正常水平过大,会给发电、输变电和用电设备带来不同程度的危害。电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益,因此对电能质量进行检测和分析从而提高和改善电能质量具有非常重要的意义。本文首先介绍了电能质量的基本概念,对各种电能质量问题的分类、特征及产生原因和危害作了详细的阐述。通过对电能质量各项指标(供电电压偏差、频率偏差、公用电网谐波、叁相电压不平衡度、电压波动与闪变)的分析,以传统的傅立叶变换理论为基础,针对目前电能质量分析的难点即对突变的、暂态的、非平稳的信号的检测与分类,提出了基于小波变换的暂态电能质量分析方法。利用小波变换模极大值原理检测信号奇异点作为是否发生暂态扰动的判据,克服了传统方法中无时域局部性的缺点。在系统的研究了电能质量分析的相关理论和检测技术的基础上,针对电能质量分析系统中需要支持复杂算法和保持实时性的特殊要求,研制了基于DSP与ARM构架的嵌入式电能质量分析系统的硬件平台和软件系统。重点分析了DSP与ARM的选型依据、结构特点、具体应用等。并且详细的介绍了硬件平台的各部分组成和电路原理图。随后,提出了该装置软件部分设计思想,其中重点介绍了DSP部分的FFT算法设计、ARM部分的μC/OS-Ⅱ操作系统移植和MiniGUI图形界面开发。最后对论文的主要工作进行了总结,对以后可深入研究的方向进行了展望。
唐亮[7]2008年在《基于DSP的电能质量分析仪的硬件设计》文中研究指明当今社会,存在大量非线性负荷(如电弧炉等),虽然他们对生产力的提高给与了很大的帮助,但它们也在电力系统中导致了严重的电能质量恶化。另外,得益于微电子技术的发展,各种自动装置广泛应用,而这些装置对于电能质量下降极为敏感,因此在生产实践中出现了许多严重的事故,造成了巨大的损失。当今,如何提高电能质量、确保用电设备安全稳定的运行,已成了国内外广泛关注的焦点之一。本文设计了一种基于数字信号处理器的电能质量分析装置,利用DSP芯片强大的计算功能进行电能质量在线监测,实时显示测量数据,保存超标数据,为电网电能质量的测评和电能质量的改善提供了准确的依据。本装置作为电能质量在线监测系统的现场监测终端,主要安装在中、低压配电端、大型电力用户输入端等现场。论文首先介绍了电能质量的概念,电能质量问题的提出,电能质量的测量方法,电能质量在线监测的要求和实现方法,以及DSP处理器在电能质量测量中的应用和发展;然后详细介绍了本监测系统的数据采样和模数转换设计、DSP电路设计和一些特殊功能模块,比如瞬变监测模块,锁相环模块。本装置利用TI公司的TMS320C6713作为系统的中央处理器,实现了对多项电能质量的实时测量。为满足实时性的要求,在硬件上采用CPLD来完成系统的逻辑控制。实践表明,本电能质量综合测试装置具有很高的测量速度和测量精度,功能齐全,具有可扩展性,在性能和功能上优于同类产品,已经可以在配电网、工业园区等地方进行应用。
郭经[8]2012年在《基于嵌入式系统的电能质量检测仪的研究与实现》文中研究说明针对当前电网电能质量检测的实际问题,借鉴已有的检测理论和实践成果,依据我国制定的电能质量检测仪器通用要求,结合嵌入式系统在电能质量检测中的应用,最终设计并研制了基于嵌入式DSP和ARM处理器双CPU为核心,辅以其它必要的嵌入式外围电路而组成的电能质量检测仪。利用DSP芯片强大的数字运算能力,完成基本电力参数和各项电能指标的计算和分析。利用ARM9系列微处理器速度快、高性能、外围接口丰富和方便移植嵌入式实时操作系统等优势,实现系统多任务调度,数据显示和存储等功能。检测仪的硬件电路设计包括信号采集运算的DSP部分和数据显示存储的ARM部分。主要有数据采集模块电路设计、高速A/D转换电路设计、DSP最小系统设计、ARM最小系统和外围电路以及两个处理器之间数据传输模块双口RAM的电路设计。检测仪的软件设计与编写同样包括两个部分,在DSP子系统下,利用CSS3.1集成开发环境,完成数据采集与运算程序的编写。在ARM子系统下,实现WindowsCE5.0嵌入式操作系统的定制与安装,并在Windows CE5.0操作系统的基础上,利用VS2005开发工具设计实现了电能质量检测的主控软件。最后,通过实验室叁相电能功率标准源的实际测试,得到电能质量检测仪的实测数据,分析其测量误差并通过软硬件方式进行调试和修正。实验表明,本文研制的电能质量检测仪,其电力参数和各项电能质量指标的检测基本达到了预期准确度。
董昕[9]2014年在《基于DSP/BIOS+Linux的电能质量检测仪的设计与开发》文中提出随着电力事业的迅猛发展以及电力系统的规模不断扩大，电能质量问题的日益突出。要解决电能质量的问题，首要任务便是建立完善的检测和分析系统，对电能质量的各相指标进行实时的测量和分析，从而为进一步制定改善电能质量的具体措施提供可靠的技术依据。本课题的提出正是出于这一目标，设计了一种基于DSP和Linux嵌入式操作系统的电能质量在线检测装置。本文针对课题中的设计任务详细陈述了相关的测量指标及常见的测量方法。并就其中一项电能质量参数—闪变的测量方法进行了深入分析，因为这是本次设计的优化方向所在。传统的IEC闪变检测算法有一定的局限和误差，针对这些问题，本文从测量的原理上进行了深入的分析。为解决IEC闪变检测算法带来的误差，本文在原有检测方法的基础上提出了适当的优化，并利用Matlab仿真平台，针对此优化的方法建立了仿真系统。经过大量数据的仿真实验，验证了优化策略的有效性，为该算法在电能质量检测仪的设计实现中打下了基础。本文还根据相应的测量原理，详细地介绍了基于DSP+Linux嵌入式操作系统的双CPU电能质量检测仪的软件设计思路。软件设计采用模块化的设计方法，主要实现对电网数据的实时采集分析计算与实时检测。本系统的软件设计主要包括DSP子系统、控制系统、HMI子系统及其各系统中各功能模块的设计。针对测量的实际需求和硬件条件，本文设计出了符合测量标准的硬件电路实现。系统采用的双CPU架构将数据采集、运算和其它系统任务分开，简化了电路设计和任务分配，保证了系统精度、提高运行效率的重要基础。整个硬件设计几大功能模块，分别是交流采集输入模块、CPU模块、DO模块、电源模块。最后，本文对按照设计要求开发出来的样机进行了精度测试并证明满足了各项指标的要求。
刘斌[10]2010年在《并网逆变器的电能质量监测装置》文中研究表明如今,大量电力电子装置以及其他非线性负荷得到了广泛应用,在提高生产力的同时也在电力系统中导致了严重的电能质量恶化。其中,并网逆变器的应用已经相当广泛,而并网逆变器作为电力电子装置对公用电网电能质量产生严重的影响。在并网逆变器上加装电能质量监测装置,实时的监测其对电网电能质量的影响,有着极为重要的意义。本文从介绍电能质量检测的意义出发,简单介绍了电能质量的基本概念与国内外电能质量检测的相关标准。深入探讨了各项电能质量参数的基本检测原理和算法。结合国家标准明确了电能质量检测的各项设计要求。结合并网逆变器的结构分析了其对电能质量的影响以及电能质量检测的必要性,并在此基础上提出了一种以DSP为核心的电能质量监测装置的设计方案。分析了本电能质量监测装置的特点和功能。在比较当今各种电能质量分析方法并结合该并网逆变器实际参数的基础上,选用了离散傅里叶分析(DFT)作为本系统数字信号处理的算法。分别对谐波,叁相电压、电流有效值、功率、相角、叁相不平衡度和闪变的算法进行了分析和研究。对电网电压频率的计算提出了一种改进型的DFT算法,并在实践中进行了验证。根据实际情况和算法具体要求选用了TMS320LF2407A作为中央控制单元来完成硬件设计。DSP外围设计主要包括存储器、时钟以及电源设计。通信模块采用了CAN总线将并网逆变器采样的数据发送到中央控制单元。采用RS-485数据总线组成多点监测网络,实现多个监测装置与多功能显示终端的通信。在硬件设计的基础上,采用C语言编程,完成核心算法和相关软件设计,在TMS320LF2407A上实现了DFT算法。最后,对本系统进行实验调试。验证了上述算法的可行性和准确性。测试结果表明：系统工作稳定,满足电能质量分析的要求,具有很好的实用价值。
参考文献：
[1]. 新型电能质量检测系统的开发[D]. 喻晖. 华中科技大学. 2006
[2]. 基于DSP的电能质量分析系统的研究[D]. 胡绍忠. 华东师范大学. 2007
[3]. 基于DSP的电能质量在线监测装置设计[D]. 陈亮. 中国矿业大学. 2017
[4]. 基于DSP和嵌入式平台的在线电能质量监测系统设计[D]. 宋敏. 上海交通大学. 2012
[5]. 基于DSP和ARM的电能质量检测仪的研制[D]. 周着斌. 西安工程大学. 2017
[6]. 基于DSP与ARM的电能质量监测系统研究[D]. 谭平. 大连理工大学. 2008
[7]. 基于DSP的电能质量分析仪的硬件设计[D]. 唐亮. 上海交通大学. 2008
[8]. 基于嵌入式系统的电能质量检测仪的研究与实现[D]. 郭经. 华北电力大学. 2012
[9]. 基于DSP/BIOS+Linux的电能质量检测仪的设计与开发[D]. 董昕. 华南理工大学. 2014
[10]. 并网逆变器的电能质量监测装置[D]. 刘斌. 北京交通大学. 2010
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