【摘要】：隨著智能電網(wǎng)的推出與不斷發(fā)展,高級(jí)測(cè)量體系作為智能電網(wǎng)的四大組成部分之一,發(fā)揮著舉足輕重的作用,而電能的數(shù)據(jù)采集、處理、分析是高級(jí)測(cè)量體系的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的低成本的集電量監(jiān)測(cè)與控制功能于一體的智能化裝置,并對(duì)低壓電網(wǎng)電壓、電流、功率等電量的監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)進(jìn)行初步研究。本文采用集成電能計(jì)量、MCU、RTC于一體的單相電能計(jì)量SoC芯片V9821實(shí)現(xiàn)電量監(jiān)測(cè)及控制裝置的具體功能,該芯片具有低功耗、封裝小、計(jì)量精度高、提供多種測(cè)試數(shù)據(jù)、功能齊全的優(yōu)點(diǎn)。本裝置可實(shí)現(xiàn)包括電壓/電流信號(hào)的采集、A/D轉(zhuǎn)換、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、用電量等參數(shù)的精確計(jì)量。與常規(guī)的多功能電力儀表不同,通過本裝置可對(duì)開關(guān)量和模擬量進(jìn)行采集、輸出控制,在線監(jiān)測(cè)設(shè)備工作狀態(tài),具備負(fù)載異常保護(hù)報(bào)警功能,通過Modbus協(xié)議設(shè)置設(shè)備參數(shù)實(shí)現(xiàn)電量采集和工業(yè)控制。本文采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法,根據(jù)功能需求進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì),并針對(duì)各模塊功能研究了相應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段,包括標(biāo)準(zhǔn)正弦波下的電能計(jì)量實(shí)現(xiàn)、諧波干擾下的電能計(jì)量實(shí)現(xiàn)、基于I2C的系統(tǒng)內(nèi)部通信和基于Modbus協(xié)議的工業(yè)控制通信具體實(shí)現(xiàn)。另外,在電量監(jiān)測(cè)及控制裝置的硬件電路設(shè)計(jì)上,通過多種方案對(duì)比選擇了最適合本裝置的具體電路,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了軟件程序設(shè)計(jì),使得電量監(jiān)測(cè)及控制裝置實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能目標(biāo),對(duì)給定負(fù)載的電壓、電流和功率測(cè)量值與額定值綜合判斷負(fù)載是否異常,具有負(fù)載異常保護(hù)報(bào)警功能。最后采用WB51AO01多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表作為檢定裝置,對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)物進(jìn)行了運(yùn)行測(cè)試,并分析了測(cè)試數(shù)據(jù),結(jié)果表明本裝置相對(duì)于0.5級(jí)檢定裝置電壓有效值、電流有效值、有功功率誤差小于0.5%。經(jīng)過以上研究,本文實(shí)現(xiàn)了單芯片單相多功能監(jiān)測(cè)控制裝置解決方案,大大降低了裝置成本,縮短開發(fā)周期,功能可靈活拓展,不僅能當(dāng)作實(shí)驗(yàn)平臺(tái),還可以直接應(yīng)用于消防系統(tǒng)、通風(fēng)管理、照明管理、智能家居及其它需要監(jiān)測(cè)和控制工業(yè)設(shè)備的相關(guān)領(lǐng)域。
【圖文】：

用于后續(xù)的計(jì)算處理，而這兩種信號(hào)都為模擬信號(hào)，因此需要用到模擬信號(hào)輸入逡逑電路設(shè)計(jì)。電流信號(hào)的懫集常用電流傳感器和錳銅電阻分流網(wǎng)絡(luò)方式［１９］［２Ｇ］，原理逡逑分別如圖２．２和圖２．３所示，Ｖ９８２１電能計(jì)量模塊支持兩路電流信號(hào)輸入。電壓逡逑信號(hào)輸入常用電壓互感器方式和電阻分壓方式［２１］［２２］，分別如圖２．４和圖２．５所示，逡逑Ｖ９８２１電能計(jì)量模塊支持一路電壓信號(hào)輸入。模擬信號(hào)采集的具體方案選擇及電逡逑路實(shí)現(xiàn)在本文的第三章詳細(xì)給出，，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)需要注意配置ＡＤＣ寄存器的模逡逑擬增益使得ＡＤＣ的量程與采集信號(hào)匹配［２３］。逡逑１０逡逑

電流傳感器輸入方式
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP368.12;TM933.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2536533