本文關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng)廣域同步測量裝置的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：我國的低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變,運(yùn)行時狀態(tài)變化迅速,而目前我國對電網(wǎng)的監(jiān)測主要分布在電廠和發(fā)輸電側(cè),因此難以對配電網(wǎng)整體形成有效的實(shí)時監(jiān)測。在復(fù)雜電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況下,不能及時得到配電網(wǎng)的實(shí)時信息,發(fā)生突發(fā)狀況時難以對配電網(wǎng)實(shí)施最優(yōu)的控制策略,導(dǎo)致對用戶用電產(chǎn)生一定負(fù)面影響。針對我國配網(wǎng)自動化研制程度不高的現(xiàn)狀,亟待開發(fā)一種基于配電網(wǎng)的同步測量裝置,用以實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測。增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可控性,減少電網(wǎng)狀態(tài)變化對用戶產(chǎn)生的不良影響,得到大量配電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行的狀態(tài)信息,為電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行提供有力的數(shù)據(jù)支撐。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)說明了目前我國低壓配電網(wǎng)運(yùn)行情況復(fù)雜多變,監(jiān)控難以大面積覆蓋的現(xiàn)狀,指出研制低壓側(cè)同步測量裝置的必要性,并介紹了同步測量裝置的研發(fā)歷史以及國內(nèi)在同步測量技術(shù)方面的進(jìn)展。(2)介紹了同步相量測量基本原理;闡述了電力系統(tǒng)測量的主要算法,并指出其中的優(yōu)缺點(diǎn);解釋了廣域同步測量系統(tǒng)的整體構(gòu)成,提出同步測量裝置的整體構(gòu)成思路,并詳細(xì)描述了裝置不同硬件模塊所實(shí)現(xiàn)的功能。(3)在同步測量裝置中引入了全相位FFT算法,從算法的原理、特性以及算法在同步測量裝置中的實(shí)現(xiàn)方法幾個方面對全相位FFT算法進(jìn)行介紹。將全相位FFT算法應(yīng)用在同步測量裝置中,提高了同步測量裝置的測量精度。(4)對同步測量裝置的硬件進(jìn)行了設(shè)計,裝置的主要硬件組成包括負(fù)責(zé)電壓采集部分的信號調(diào)理模塊、負(fù)責(zé)將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的ADS8364模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、負(fù)責(zé)進(jìn)行程序整體控制以及數(shù)據(jù)處理的TMS320F2812最小系統(tǒng)、負(fù)責(zé)進(jìn)行人機(jī)交互的GPU22C液晶顯示及按鍵模塊、負(fù)責(zé)和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊以及負(fù)責(zé)為裝置提供統(tǒng)一采樣時間與秒脈沖的同步時鐘模塊。(5)詳細(xì)闡述了同步測量裝置的軟件設(shè)計流程,主要包括系統(tǒng)初始化程序、同步時鐘模塊的時間解析程序、秒脈沖生成程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換程序、全相位FFT計算程序、CMD空間分配程序以及人機(jī)界面的控制程序。(6)通過裝置的整體校準(zhǔn),來提高裝置測量的精確性;對裝置進(jìn)行分模塊的調(diào)試和試運(yùn)行,驗證裝置的穩(wěn)定性;在完成裝置的整體調(diào)試以及試運(yùn)行之后,將裝置安裝到電壓變化復(fù)雜的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測,并將監(jiān)測結(jié)果通過CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊傳輸至上位機(jī)數(shù)據(jù)中心,對得到的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合解析,并將處理結(jié)果進(jìn)行顯示。測量結(jié)果說明了低壓側(cè)同步測量裝置能夠準(zhǔn)確反映監(jiān)測點(diǎn)的電壓頻率波動情況。
【關(guān)鍵詞】：同步測量 低壓配電網(wǎng) DSP 全相位FFT UM220 ADS8364 GPU22C
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM933.313
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景與意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)14-17
• 1.2.1 國外研究動態(tài)14-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究動態(tài)15-17
• 1.3 本文主要工作內(nèi)容17-18
• 第二章 同步相量測量基本原理及監(jiān)測裝置總體方案18-26
• 2.1 同步相量測量原理18-19
• 2.2 相量測量算法簡介19-23
• 2.2.1 過零檢測法19-20
• 2.2.2 離散傅里葉算法20-21
• 2.2.3 小波變換21-22
• 2.2.4 S變換22-23
• 2.3 廣域同步測量系統(tǒng)的簡介與總體方案23-25
• 2.4 本章總結(jié)25-26
• 第三章 全相位FFT計算方法26-34
• 3.1 全相位FFT算法的原理26-27
• 3.2 全相位FFT的數(shù)據(jù)預(yù)處理27-28
• 3.3 全相位FFT和傳統(tǒng)FFT的對比28-31
• 3.3.1 單頻復(fù)指數(shù)信號的對比28-30
• 3.3.2 多信號對比30-31
• 3.4 全相位FFT在DSP中的實(shí)現(xiàn)31-32
• 3.5 結(jié)果驗證32-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 同步測量裝置的硬件設(shè)計34-54
• 4.1 監(jiān)測裝置的總體框架34-35
• 4.2 信號調(diào)理模塊的設(shè)計35-38
• 4.2.1 電壓互感器的選擇35-36
• 4.2.2 抗混疊濾波電路36-37
• 4.2.3 交流-直流轉(zhuǎn)換電路37-38
• 4.3 ADS8364在監(jiān)測裝置中的應(yīng)用38-41
• 4.3.1 ADS8364的基本特性38-39
• 4.3.2 ADS8364與DSP的接口設(shè)計39-40
• 4.3.3 ADS8364的使用要點(diǎn)40-41
• 4.4 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計41-45
• 4.4.1 TMS320F2812的基本特性41
• 4.4.2 時鐘電路41-42
• 4.4.3 電源管理電路設(shè)計42-44
• 4.4.4 復(fù)位電路設(shè)計44
• 4.4.5 JTAG電路設(shè)計44-45
• 4.5 基于UM220和X1226的同步時鐘模塊的設(shè)計45-49
• 4.5.1 授時模塊選型45-46
• 4.5.2 X1226時鐘模塊46-48
• 4.5.3 授時模塊的構(gòu)成48-49
• 4.6 人機(jī)交互模塊的設(shè)計49-52
• 4.6.1 人機(jī)接口模塊的選型50-51
• 4.6.2 液晶顯示屏的指令解析51-52
• 4.7 通訊模塊的設(shè)計52-53
• 4.8 本章小結(jié)53-54
• 第五章 同步測量裝置的軟件設(shè)計54-76
• 5.1 軟件設(shè)計的整體框架54-57
• 5.2 時鐘同步模塊的軟件設(shè)計57-61
• 5.2.1 NMEA-0183協(xié)議解析57-58
• 5.2.2 時鐘同步模塊程序設(shè)計58-61
• 5.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊驅(qū)動程序設(shè)計61-63
• 5.3.1 復(fù)位ADS836462
• 5.3.2 時鐘脈沖62
• 5.3.3 采樣脈沖62
• 5.3.4 讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片數(shù)據(jù)62-63
• 5.4 數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計63-66
• 5.4.1 快速傅里葉變換63-65
• 5.4.2 數(shù)字量和模擬量之間的轉(zhuǎn)換65-66
• 5.5 人機(jī)接口程序設(shè)計66-69
• 5.5.1 顯示輸出子程序66-67
• 5.5.2 按鍵判斷程序67-68
• 5.5.3 液晶顯示子程序68-69
• 5.6 通信服務(wù)程序設(shè)計69-71
• 5.7 程序的存儲運(yùn)行以及FLASH程序設(shè)計71-75
• 5.7.1 程序的存儲模塊設(shè)計71-73
• 5.7.2 程序的運(yùn)行模塊設(shè)計73-75
• 5.8 本章小結(jié)75-76
• 第六章 同步測量裝置的調(diào)試運(yùn)行76-86
• 6.1 實(shí)驗室調(diào)試76-82
• 6.1.1 北斗模塊接收調(diào)試76-77
• 6.1.2 同步時鐘模塊的調(diào)試77-79
• 6.1.3 人機(jī)界面的調(diào)試79-80
• 6.1.4 裝置的整體校準(zhǔn)80-81
• 6.1.5 整機(jī)聯(lián)調(diào)81-82
• 6.2 實(shí)際電網(wǎng)中運(yùn)行82-85
• 6.3 本章小結(jié)85-86
• 第七章 結(jié)論與展望86-88
• 7.1 主要成果86-87
• 7.2 下一步研究方向87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-93
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：710755