具有谐波分析功能的智能电表设计

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1、专业学位硕士学位论文具有谐波分析功能的智能电表设计DesignofIntelligentElectricMeterwithHarmonicAnalysisFunction作者姓名：韩雨纯工程领域：电气工程学号：41509016指导教师：刘钟阳完成日期：2017年9月1日大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要电力谐波是影响电网电能质量的重要因素，而谐波的存在会影响用电设备的正常工作，严重时甚至损坏用电设备。然而目前广泛应用的电力电子设备、电动机、电焊机等各种非线性设备的使用导致

2、电力谐波不断增加。电网谐波的监测通常是通过专有的电能质量监测设备实现，或者布设独立的电能质量在线检测系统，这种系统成本较高，极大的制约了电网谐波的监测和治理。本文设计了一种具有谐波分析功能的智能电表，其可以像电能表一样布设在用户端，实现对用户的电力谐波的分析和监测，有效降低电力谐波监控的成本。本文首先讨论了选题的背景及意义，介绍了国内外相关领域的发展现状，分析了本课题设计中的一些关键技术，通过对比分析，确定了采用无线通信传输方式作为本设计的电力信息传输方式。其次分析了具有谐波分析功能电表的总体设计。讨论了谐波检测的实现方式和智能电表的实现方

3、式，将上述两者实现方式合并，确定了本设计的总体结构，绘制了电能计量和谐波检测结合方案结构图。选定了STM32F103控制器作为本设计的控制器。重点讨论了系统的硬件单元设计。分析了主控制器的基本电路设计、数据传输部分电路设计、谐波检测与分析单元电路设计、电压互感器采集部分电路设计、电能计量与反窃电电路设计以及电源供电电路设计。在谐波检测单元电路设计中，对比了不同ADC采样方案的优劣，针对本设计的功能要求，选择了ADS8564芯片作为ADC转换控制器。在电能计量单元部分，选择RN8209D作为电能计量芯片，该芯片同时能够实现一定的窃电检测功能。

4、设计中分析了每个器件的对比选型，绘制了详细的电路原理图。分析了具有谐波检测功能的智能电表的软件系统设计。将软件设计按照各个功能单元的不同，分成相对独立的子程序。分别讨论了谐波检测子程序、电能计量与反窃电检测子程序和通信单元子程序设计，给出了详细的程序流程图。最后对本设计电表的功能进行测试。重点测试了电表计量的准确性和谐波检测的准确性。通过与标准计量表和谐波分析的对比测试，发现本设计电表的计量准确性可以达到2.0级，满足基本的民用电测量要求，谐波检测的准确性与PM3000A谐波分析的误差在5%以内，满足使用要求。关键词：谐波分析；智能电表；S

5、TM32F103控制器;RN8209D-I-大连理工大学专业学位硕士学位论文DesignofIntelligentElectricMeterwithHarmonicAnalysisFunctionAbstractPowerharmonicisanimportantcauseofpowergridpollution,andtheexistenceofharmonicswillaffectthenormaloperationofpowerequipment,andevendamageelectricalequipment.However,the

6、widelyusedpowerelectronicequipment,motors,weldingmachinesandothernonlineardeviceshaveledtoanincreaseinpowerharmonics.Gridharmonicmonitoringisusuallyachievedbyproprietarypowerqualitymonitoringequipment.Orbysettingupanindependenton-lineinspectionsystemforpowerquality.However

7、,thecostofthissystemishigher,whichgreatlyrestrictsthemonitoringandcontrolofharmonicproblems.Inthispaper,anintelligentelectricmeterwithharmonicanalysisfunctionisdesigned.Itcanbearrangedontheclientsideliketheelectricenergymeter,andcanrealizetheanalysisandmonitoringofthepower

8、harmonicoftheuser.Itcaneffectivelyreducethecostofpowerharmonicmonitoring.Thispaperfirstdi