船厂电能数据采集器的设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化船厂电能数据采集器的设计一、前言近年来，随着船厂工业的迅猛发展和微电子单片机技术的不断进船电子设备越来越多，对船厂发电站的监测也越来越重要。船厂电力系统是一个独立、小型、完整的电力系统，主要由电源设备、配电系统和负载组成[1]。由于其系统容量较小，以及冲击性负载的大量使用，使独立电网中的短时电压波动问题比较严重。电力推进设备等负载直接挂在电网上，对电力系统的影响很大，使电网电压波形发生畸变，引起严重的时变谐波问题。又由于负载的变动剧烈，容易产生连续、频繁的动态大功率冲击。这些因素的存在，使船

2、厂独立电力系统比陆用大电网有着更严重的电能质量问题。针对船厂电网中出现的种种问题，及满足检测电网电压频率参数的需要，故船厂电网监测装置的设计是十分重的。现在很多船舶都在是有的是数字式船舶电网检测装置。该检测装置具有功能强大,成本低,实时性好等优点。其次，电能检测器的校准方法也是十分重要的，如果有快速，准确的校准方案，就能确保电能检测器在电网电能检测中测量数据的可靠性。二、主题（一）、数字式船舶电网检测装置一种基于PIC系列单片机的数字式船厂电网检测装置的设计，主要来检测电网的电压和频率波动。该电压监测装置核心采用Mircoe

3、hip公司PICl8F458单片机，可以实时地测量当前船厂电网电压的真有效值，并可以在发生过电压、欠电压。过频率、欠频率时进行数据记录。记录的结果以列表形式出以便分析事故原因。同时自带通讯口还可与上位机进行串行通信。该装置以Microchip公司的PICl8F458单片机为核心。该单片机在PIC系列中属于高端产品，它采用精简指令集(RISC)、哈佛总线结构、流水线取指令方式。具有实用、低价、指令集小、低功耗、高速度、体积小、功能强及抗干扰能力强等特点，广泛用于低功耗测量仪表中。PICl8F458内部资源十分丰富，片内程序存储

4、器有2M容量，数据存储器容量达4kB，指令执行速度达10MIPS。该单片机中还集成了10位8个通道的A／D转换模块，简化了硬件电路，可以充分满足设计需要。由于船厂低压同步发电机的电压大多在500V以下，故在船厂电站引出端接一电压互感器，主配电系统供电电压通过电压互感器降压，以获得2V的交流采样电压[2]。为防止交流信号采样时出现混叠效应，随后采用RC构成的滤波电路对高频干扰信号进行滤波。A／D转换可采用芯片的工作电压作为A／D转换模块的参考电压。对于要采样的交流信号需将双极性输入电压经过提升电路转换成单极性，故在滤波环节后叠

5、加一个+2．5V偏置电压，使输入单片机的是单极性直流电压，最终将处理后的数据发送到LED进行显示。将该监测装置接入船厂电站电网进行测试，该电站输出电压为440V，额定频率为50Hz。当发生过电压、欠电压、过频率或欠频率时，船厂电网断路器会跳闸自动保护。以第一次发生的过电压为例，当时的电压变化过程参数如表1所示。表1记录了过电压发生前后电压真有效值变化的全过程，全过程持续时间为2s，每隔0．1s记录一次电压真有效值。发生欠电压、过频率和欠频率时的记录与此雷同。由于突然扯去了大功率负载而引起的电压突变，电压突变又引起断路器跳闸，

6、造成整个电网供电瘫痪。随着船用各种电子设备的精密和复杂程度不断加深，提高船厂电站供电质量，完善对电网的监测，提高船员操作水平是非常必要的。利用该装置提供的数据分析得出了正确的结果，为分析事故原因提供了依据，达到了设计目的。本电能检测装置结构简单，成本低，也可以改变软件设置测量电网其他相关物理量，同时使用不同的接口电路也可满足其他不同场合需要，实现对温度、湿度、压力等物理量的测量，可广泛应用于各种工业领域。表1过电压记录结果(二)、电能检测器校准方法为了确保电能检测器测量的电量参数数值的准确可靠，为人们确切地判断所使用电器能耗

7、的大小，对其进行校准是非常必要的[3]。使用标准源直接连接电能检测器进行校准测试，连接的测试导线较少，又不用连接模拟负载，校准测试使用设备少，测试中的影响量减少，同时，标准源的电参数输出精度高，输出稳定性好，给电能检测器进行校准，操作方便快捷，工作效率得到提高。那么，使用标准源对电能检测器进行校准，会遇到什么问题，又如何来解决这些问题呢?电能检测器的工作电源，既是其显示器的工作电源，又是提供给电器设备使用的电源，它不象一般的数字式功率表，工作电源输入端与测试电器设备的电压端是分开的，相互独立的。这样一来就造成电能检测器接工作

8、电源，其显示器工作，却不能与标准源连接，此时连接的话，标准源会立即损坏，反之，电能检测器不接工作电源，其显示器不工作(即显示器不亮)，无法读到想要的测试数值[4]。那么，能不能找到一台标准源，其输出的标准电压，供给电能检测器，既是电能检测器的工作电压，又是校准测试用的电压呢?答案是肯定的，