智能电力系统参量的检测与远程抄表系统.docx
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智能电力系统参量的检测与远程抄表系统.docx
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智能电力系统参量的检测与远程抄表系统
编号:
毕业设计说明书
题目:
智能电力系统参量的检测
与远程抄表系统
摘要
智能电表给高效率管理电能带来了极大的方便,因此逐渐普及到人们的家居生活。
本论文针对用户的需求设计的一种智能电表,可用于单相工频电参数的精密测量,包括电流、电压、频率、有功功率、视在功率、有功电能,视在电能等,且具有显示和远程抄表的功能。
首先,论文介绍了电测量理论及仪器技术的发展情况,对目前常用的多种电参数测量技术在计量精度、成本以及可靠性等方面进行了分析比较,随后根据系统的技术要求和功能特点确定了总体设计和实现方案。
硬件设计部分重点研究了如何简化电路、降低设备成本并能够实现多功能及高精度计量,采用高性能电能计量芯片取代了传统的采样电路进行电能的测量,并在设计时采用集成化元件简化外围电路,选用低功耗单片机管理参数。
论文的软件设计部分对电能计量芯片结合单片机实现多功能测量的原理进行了阐述,详细介绍了多种电参数的测量方法。
同时,总体设计时采用了多种抗干扰技术。
经调试本文设计的智能电表实现了多种电参数的测量,在达到高测量精度的基础上同时降低了仪器体积。
在可靠性加强之后会得到很好的应用。
关键词:
智能电表;电能计量芯片;远程抄表
Abstract
Intelligentammetershavebroughtgreatconveniencetohighefficientmanageelectricalenergy,sotheygraduallyspreadtothehouseholdofpeoplelives.Thisthesisaimstotheneedsofusersdesignsakingofintelligentammeters,whichcanbeusedtotheprecisionmeasurementofsinglephase,industrialfrequencyelectricalparameter,includecurrent,voltage,frequency,activepower,apparentpower,activeenergy,apparentenergyandsoon,andhavedisplayandremotereadingfunction.
First,thethesisintroducesthetheoryofelectricalmeasuringandthedevelopmentofinstrumentstechnologies,comparativelyanalyzesthecurrentcommonlyelectronicparametersmeasuringtechnologiesinthemeasurementaccuracy,costandreliability,andthenconfirmsoveralldesignandrealizationoftheprogramunderthetechnicalfeaturesandrequirements.HardwaredesignPartfocusonhowtosimplifycircuit,lowerequipmentcosts,realizemulti-functionalandhigh-Precisionmeasurement.High-performanceenergymeasurechipisusedtoreplacethetraditionalsamplingcircuittomeasurepower,andmanyotherintegratedcircuitssimplifytheexternalcircuit.Thedesignselectslow-powermicrocontrollerforparametersmanagement.Thethesis’softwaredesignpartexpoundsthemeasureprincipleoftheenergymeasurechipwithmicrocontroller,themethodofmeasuringelectronicparametersindetail.Avarietyofanti-jammingtechnologiesareusedinthemoduledesignatthesametime.
Afteradjustment,theintelligentammeterrealizesavarietyofelectricalparametersmeasurement,realizeshigh-precisionmeasurementandreducesthevolumeofequipment.Afterenhancedthereliability,thesystemwillhaveaverygoodapplicationprospect.
Keywords:
intelligentammeters;high-performanceenergymeasurementchips;remotereading
目录
引言1
1绪论2
1.1开题的背景和意义2
1.2国内外发展状况2
1.3任务及要求4
1.4完成的工作4
2电参数基本量的测量工作原理及芯片的选型6
2.1电压电流有效值的测量6
2.2频率测量7
2.3功率及功率因数的测量7
2.3.1有功功率7
2.3.2视在功率7
2.3.3无功功率7
2.3.4功率因数8
2.4测量芯片的选型8
2.5中央控制芯片的选型8
2.6显示模块的选型8
3电参数测量模块硬件平台开发10
3.1系统整体结构10
3.2外部典型接线方式10
3.3前端采样电路11
3.4电参数处理部分12
3.4.1ADE775412
3.4.2STC89C52单片机17
3.4.3LCD1602型液晶19
3.5硬件抗干扰设计21
4电参数测量模块软件平台设计与实现23
4.1ADE7754初始化流程25
4.2LCD1602初始化流程25
4.3ADE7754的中断26
4.4采样同步以及采样时间分配27
4.5软件抗干扰设计27
5系统的调试及误差分析28
5.1系统仿真28
5.2硬件调试29
5.3软件调试30
5.4调试结果30
5.5误差分析31
6结论32
谢辞33
参考文献34
附录35
引言
电力是人们日常生活和工业生产中的主要能源,在现代社会中有着非常重要的作用。
随着我国电力市场的逐步建立和完善,电力系统越来越复杂,电力工业向大容量方向发展,企业生产技术管理对工业电力准确计量不断提出新的要求。
而传统的测量电参数的方案,存在硬件电路复杂、软件运算量大、测量精度低等缺点。
所以用单片芯片完成三相电源有功功率、电压有效值、电流有效值,及信号频率的测量已经成为了学者们研究的热点。
节能降耗是现代工业进步的主要标志之一,提高电能有效利用率,对电能质量进行综合监测与治理,已成为迫切需要解决的问题。
要实现对电能质量的综合治理,就必须实现对电能质量的在线分析与实时监测,以了解电能质量的水平。
这有利于及时发现电网上的电能质量问题,便于“早发现、早治理”,为电网创造一个良好的环境。
作为电力管理系统组成部分——电力监控仪表也起着越来越重要的作用,针对不同领域的电力系统,研制一种精密的电力监测装置就具有非常重大的意义,它不但要能对如电压、电流、功率、功率因数、电能和频率等重要的电力参数进行实时检测,也需要具有完备的通信功能。
1绪论
智能电表的发展与远程抄表技术的应用,使得人们的生产生活发生了巨大的变化,满足了不同用户的需求。
1.1开题的背景和意义
电能既是电力企业的产品,又是商品。
作为商品,其交易过程就必须遵循市场规律,做到买卖公平,它的交易过程是通过电能计量装置来实现的,电能计量装置起着秤杆子的作用,它的准确与否涉及千家万户的利益,直接关系着各项电业技术经济指标的正确计算。
营业计费的准确性和公正性,事关电力工业的发展、国家与电力用户的合法利益。
在电力系统中,电能计量是电力生产、销售以及电网安全运行的重要环节,发电、输电、配电和用电均需要对电能准确计量。
因此,电能计量技术的发展、电能计量仪表系统的研制,具有十分重要的意义。
在社会生产、人民生活中,电能是不可缺少的。
随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高,对电力能源需求也不断增长,用电量迅猛增加,致使变电站数量增加、电压等级提高、供电范围扩大及输配电容量增大,采用传统的变电站一次及二次设备已越来越难以满足变电站安全及经济运行、少人值班甚至无人值班的要求。
在大型的工厂以及企业中,稳定的电力供应和电能质量是企业生产的前提和保障。
电网电压、电流的波动,将影响用电设备的功效发挥和使用寿命;电网频率的波动,不仅使过多的电能转换为热能而白白浪费掉,而且严重时有可能损坏设备;电网功率因数过低,将导致供电电能得不到充分利用,因此,必须有一种设备和手段对电网中的电力参数进行实时监测并做出相应的措施,保证电力系统与设备运行良好。
在发电厂、变电站等供配电的主要环节必须实时监控线路中的电力参数,正确操作、维护,保证供电区间的供电安全与正常运行;在工厂、企业和居民小区等用电环节为保证安全用电和防止偷电导致电能的非法流失,电力参数的实时检测特别是对有故障电能表的检验也是一个非常重要的问题。
因此电力部门需要及时、准确地掌握用电情况,做好调度和规划。
电力工业生产、电能计量、电力通讯以及自动化调度的安全、可靠和准确性都必须依靠安装在电力生产现场和用电现场的监测各电参量的仪表来完成和保证。
目前电力工业进入商品市场经营模式,一些出故障的电能计量设备和窃电等非法用电现象的增加严重阻碍了电力的发展和运营。
而电能校验设备的出现为电力生产、科学理创造了条件。
1.2国内外发展状况
在过去的一个世纪里,源于科研、工农业生产甚至战争的需求,电测量理论以及仪表技术不断发展,电力仪表和普通仪表一样,发展经历了三个阶段:
第一代是指针式仪表,如模拟万用表、电压表、电流表,这些仪表的基本结构是电磁式、电动式、感应式、静电式等,它的原理简单、坚固耐用、容易生产、成本低,但由于这类仪表本身机械结构和电磁结构的不稳定性和复杂性,一般精度较低,稳定性较差,应用场合有一定的局限性。
第二代是数字测量仪表,这类仪表的基本原理是将被测量模拟信号通过电子线路转变为数字信号,进行计算并显示出来。
这类仪器同指针式仪器相比较精度有了很大的提高,能直观读取测量结果,而且可靠性高,易于使用。
但电子线路比较复杂,不能自动适应测量环境的变化,而且仪器的校准复杂。
第三代是智能仪器。
所谓智能仪器,一般指含有微处理器的仪器,通过微处理器来控制数据的采集,并对数据进行处理。
因此能够用软件的方法实现信息的采集、处理和存储,大大简化了仪器的整体结构。
这类仪表不仅精度高,功能强大,而且能适应各种复杂的环境。
电子技术和计算机技术的高速发展是电力仪表迅速进步、日益成熟的主要技术支撑。
准确度高、可靠性好的元器件
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- 智能 电力系统 参量 检测 远程 系统
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