网络化电能质量监测系统的研究与实现

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电能是国家经济发展的重要支撑,与人们的生活息息相关,提供安全稳定的高质量电能已成为现代电网建设与管理的重要环节之一。然而随着电网中大量非线性设备的接入以及分布式能源的发展,现代电网电能质量受到了严重影响,电网负荷系统的组成产生了巨大的变化,电网的稳定高质量运行面临着巨大挑战。因此,对电网中的各项电能质量指标进行实时监测和分析,及时发现并改善电能质量问题,有着十分重要的意义。在对电能质量监测有关的背景意义和国内外发展动态的研究基础上,为了更好的对电网电能质量进行在线监测与分析,提出了一种基于电能质量分析专用的高精度计量芯片ADE9000和微处理器S3C2440的网络化电能质量监测系统。介绍了电能质量及其指标的相关概念和理论分析算法,研究了谐波检测算法。对比多种电能质量监测系统方案,给出了本文所采用的系统方案,详细介绍了其硬件电路的实现。以搭载DSP内核的ADE9000作为电能质量分析的三相模拟前端,负责电力信号的采集、模数转换、波形缓存以及基本的电能参数的运算与处理。ADE9000通过高速SPI串口将数据传输给ARM模块进行更进一步的处理,完成谐波分析等高级指标要求。该系统扩展了外部存储器,可保存当前电量和电能质量参数及历史数据,配备了LCD触摸屏,具有良好的人机交互界面,并具有RS485现场通信和以太网远程通信等多种通信方式。监控中心可通过以太网访问到现场数据,实现电能监测数据的远程监控。软件设计部分,以嵌入式Linux操作系统为核心,首先搭建交叉编译环境,然后进行操作系统的移植,编写相关驱动程序以及应用程序。对于监测系统性能的测试验证,搭建了低成本样机,使用了三相谐波标准源STR3030X提供输入源,对比分析监测系统的测量数据,以验证测量精度和方案的可行性。样机基本实现了网络化电能质量监测系统的功能。最后总结系统设计过程中存在的缺陷并对下一步的工作目标进行了展望。
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