模块化电能质量监测仪软件系统设计与实现

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1、申请上海交通大学硕士学位论文模块化电能质量监测仪软件系统设计与实现学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院班级：B100359学号：1100359019硕士生：刘宏伟专业：仪器科学与技术导师：赵春宇上海交通大学电子信息与电气工程学院2013年04月万方数据ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeofEngineeringSOFTWAREDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMODULARPOWERQULITYMONITORAuthor:HongweiLiuSpecialty:Instr

2、umentScienceandTechnologyAdvisor:ChunyuZhaoSchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaApril,2013万方数据I万方数据万方数据模块化电能质量监测仪软件系统设计与实现摘要随着社会的进步和科学技术的发展，电能成为了用途最为广泛不可或缺的重要能源，与此同时电力系统也面临了一些技术创新带来的负面影响，例如由于不对称性、冲击性、非线性负荷的增加等引起的电能质量问题。保证电能质量对于电力系统的安全运行，人民生活的良好供电，工商业的

3、高效生产等都有着重要意义。实现高精度、实时性、灵活配置的电能质量监测仪是保证电能质量的首要条件。为了对电能质量指标的实时监测、统计分析、全面操控，本文设计一种模块化的电能质量监测仪。本系统硬件上采用高速计算性能的DSP和管理功能强大的ARM双处理器架构，软件上基于模块化的设计思想进行设计。可将该系统主要划分为主控制模块、电流监测模块和电压监测模块三个模块，可根据不同规模大小的电网选择不同数量的电压电流监测模块。本文实现了主控制模块上的嵌入式Linux操作系统的定制与移植，包括u-boot的移植、嵌入式Linux内核的定制与移植、ubifs根文件系统的构建以及SPI总线驱动和I2C总线驱动。然

4、后，针对电能质量监测仪主控制程序中的主要问题给出了解决方案和设计实现：引入了嵌入式数据库对电能质量监测仪采集统计的电能质量数据进行存储和管理，提高了电能质量数据管理的效率；实现了RS232、RS485、TCP和UDP四种与上位机通讯的方式，并针对通讯过程中的数据包过长而导致卡死、数据传输错误等问题，在设计通讯协议时都给出了具体的解决方案和实I万方数据现；提出了一种基于SPI总线和I2C总线的自定义总线传输方案，解决了各个模块之间数据传输的问题；分离了电能质量实时数据和电能事件数据的传输和存储操作，保证了系统处理数据的实时性；实现了软件更新脚本，解决了软件系统的远程升级问题；实现了DSP模块发

5、生异常时程序的自行修复功能，提高了系统的健壮性；最后，实现了基于QT/Embedded的嵌入式图形交互界面，提高了系统的人机交互性。关键词：电能质量，嵌入式Linux，模块化，SQLite，Qt/EmbeddedII万方数据SOFTWAREDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMODULARPOWERQULITYMONITORABSTRACTElectricityhasbecomethemostwidelyusedimportantenergyalongwithsocialprogressandtechnologicaldevelopment.Atthesametime,powe

6、rsystemfacessomenegativeeffectsbroughtbytechnicalinnovation,suchaspowerqualityproblemscausedbynon-linear,asymmetrical,frequentlyvariableloads,etc.Toensurepowerqualityhasimportantimplicationsforsafetyoperationofpowersystem,goodpowersupplytoresidents,efficientproductionofindustryandcommerceandsoon.An

7、ditisthefirstconditiontoensurepowerqualitythatimplementspowerqualitymonitorwithhighprecision,real-time,flexibleconfiguration.Inordertomonitorandanalyzepowerqualityinreal-timeandcomprehensivecontrolalldata,t