基于DSP和嵌入式系统的电能质量监测系统的研究与设计开题报告

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1、南京理工大学硕士研究生学位论文开题报告姓名：井路学号：106101371学科：检测技术与自动化装置所在院系：自动化指导教师：陈庆伟2007年7月28日填一、拟选定学位论文的题目名称基于DSP和嵌入式系统的电能质量监测系统的研究与设计二、选题的科学意义和应用前景电能质量直接关系到国民经济的总体效益，电能的应用程度是一个国家发展水平和综合国力的主要标志之一。电能质量问题在许多国家已经引起电力部门和用户的广泛关注。供电质量不高将引起产品质量下降，发电、输变电和用电带来不同程度的危害，甚至导致某些重要的生产过

2、程中断，从而造成严重的经济损失。为适应市场发展的需要，对电能质量指标进行监测、统计和分析，实现对电能质量的全面控制是十分必要的，为此各种电能质量检测装置应运而生。然而随着时代的进步、科技的发展，现代电网与负荷结构已经发生了很大变化，传统的一些监测技术已经不能完整、准确地描述实际发生的动态电能质量。问题，另外，电子技术和计算机技术的飞速发展使得网络化成为全球各行业的发展趋势，所以需要开发出界面友好、功能强大且具有很强通信功能的新型电能质量检测仪。而且，这种电能质量监测、分析装置是电能质量分析仪的发展趋势

3、，也是目前国内外研究的热点。这种仪器在满足对各项电能指标，诸如：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、电压波动与闪变、电网谐波等测量与分析的同时必须具有友好的界面、强大的通信功能。本课题的目标就是研制这样的电能质量分析仪，相信课题的研究成果在电力系统测量及控制领域会有一定的意义和价值。三、背景科研项目情况简介电能质量的检测与分析是提高电能质量的先决条件，部分发达国家早就已经逐渐展开了全面的研究，并已经有了比较成熟的电能质量检测分析仪器。例如：美国福禄克公司的F430系列三相质量分析仪、西门子公司的SIME

4、ASP电能质量分析仪、莱姆公司的LEM3PQII(新型便携式质量分析仪)等。这些仪器大都采用智能式，具有高精确度、高集成度及高可靠性的特点。既有可对电能质量参数在线实时测量的便携式仪器，也有可对这些参数按天、按月进行累计分析的固定仪器，而且还具备谐波分析功能，但价格却是不菲。相比国外而言，我国电能质量理论的全面研究比较薄弱，虽然已经有20多年的历史，而且一些厂家如上海宝钢安大电能质量有限公司、安徽省振兴科技股份有限公司、保定三伊方长电力电子有限公司、深圳领步科技有限公司等生产的电能质量检测仪器能基本满

5、足用户的要求，但总体上我国的电能质量检测产品还存在不少问题如:检测指标不全面；不少产品没有经过权威部门的全面认证，质量不高；检测不方便，效率低；实时监测系统尚处于试点阶段，离成熟推广还有相当距离；产品缺乏相应的国家标准或工业标准。如前所述，当前电能质量检测仪器需要的是高精度、多功能、友好的界面及良好的网络通信功能。只有具有这些功能的产品在当今社会才会有强大的生命力。国外一些发达国家早已开始了关于电能质量监测系统的设计实例，并具有了很好的性能，国内也开始了类似的工作的研究并且得一定的成就。四、学位论文主

6、要研究内容系统总体构成：系统由三个模块构成，系统数据采集模块、系统数据处理模块、系统控制模块。首先通过传感器转换被测的电网上三相电压、三相电流信号，得到需要的模拟信号后；对信号进行滤波等处理后，通过A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号；同时将模拟信号送入CPLD，进行缺相判断。将A/D转换后的数字信号送入DSP后，在DSP中进行运算处理；将运算处理后的数据传输到ARM端，在ARM实现界面显示，并向上位机通信等功能；同时通过人机交口，比如键盘，实现ARM的控制功能。在这其中，系统内部各个部分的通信的逻

7、辑控制都是通过CPLD来完成的。1：系统的数据采集电路：通过霍尔传感器采集电网中电压电流信号并转换，经过信号处理电路送入A/D转换为数字信号，并在CPLD中完成缺相判断。包括电网信号的采集，系统的通信。系统通信包括系统内部通信和外部通信。内部通信则是通过CPLD进行逻辑控制，DSP与ARM之间的通信功能的完善。2：电能质量分析方法：主要研究小波变换在电能质量检测的应用，目前尚没有完善的用小波变换分析电能质量的软件，所以如何设计出关于小波变换的程序，并能在DSP中运行，实现对信号处理，是论文研究的核心内

8、容之一。3：嵌入式Linux的系统开发：主要研究如何进一步发展完善嵌入式系统的功能，充分利用ARM丰富的外设，比如用做出优秀的人机交互界面，如何与上位机通信等。4：系统的调试和优化：包括采集电路板硬件和应用系统软件调试，实现预期参数的测量工作。系统结构图初步设计如图1所示：图1系统结构图结束将数据送入ARM端用小波变换进行数据处理采集时间到？采集数据A/D和DSP的初始化开始YN五、预期解决的主要问题通常，现代电能质量监测系统的硬件设备都采用模块结构设计