电能质量监测系统的研究与设计课件

本资料来源本资料来源1基于ARM和DSP的电能质量监测系统的研究与设计姓名：井路学号：106101371专业：检测技术与自动化装置指导老师：陈庆伟基于ARM和DSP的电能质量监测系统的研究与设计姓名：井路2目录1国内外研究现状及意义2系统的结构3主要研究内容4预期解决的主要问题5学位论文工作进度安排目录31国内外研究现状及意义电能既是一种经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能源形式，又是一种由电力部门向电力用户提供，并由供、用双方共同保证质量的特殊产品。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。1国内外研究现状及意义电能既是一种经济实用、清洁方4国外发达国家关于电能质量的研究国外有关电能质量控制的研究起步较早，而且正掀起高潮。电能质量检测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价格不菲国外发达国家关于电能质量的研究国外有关电能质量控制的研究起步5国内关于电能质量的研究已经有20多年的历史，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等生产的电能质量检测仪器能基本满足用户的要求电能质量理论的全面研究比较薄弱，电能质量检测产品还存在不少问题如:检测指标不全面；通信手段单一，人机交互性差；不少产品没有经过权威部门的全面认证，质量不高；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。国内关于电能质量的研究已经有20多年的历史，一些厂家如上海宝6研究意义供电质量不高将引起产品质量下降，甚至导致某些重要的生产过程中断，从而造成严重的经济损失随着时代的发展，现代电网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研究意义供电质量不高将引起产品质量下降，甚至导致某些重要的生72系统的结构系统分为三个模块系统数据采集模块系统控制模块系统的数据处理模块2系统的结构系统分为三个模块8电能质量监测系统的研究与设计课件93主要研究内容系统的数据采集电路电能质量分析方法嵌入式Linux的系统开发系统的调试和优化3主要研究内容系统的数据采集电路104预期解决的主要问题1电能质量的分析方法2嵌入式Linux系统的开发

3数据采集模块的控制4预期解决的主要问题1电能质量的分析方法114.1电能质量的分析方法

电能质量分析很重要的方面是对引起电能质量问题的信号进行分析与处理。分析方法的选择：FFT（快速傅立叶变换）小波变换4.1电能质量的分析方法电能质量分析很重要的方面12小波变换

小波基的选择小波变换的多分辨率分析SA1D1A2D2A3D3小波变换

小波基的选择SA1D1A2D2A3D313小波基的选择：Daubechies4小波滤波器需要采用时域和频域同时具有良好的局部性对不规则性较为敏感频域分析时，要求能够提取非平稳信号的瞬时、奇异与突变成分。分析大量的数据小波基的选择：Daubechies4小波滤波器14DSP应用系统软件的设计首先进行初始化，包括A/D和DSP寄存器以及串口的初始化打开串口接收中断，开始采集数据，采样结束后关闭A/D利用小波变换对数据进行处理处理结果以及必要数据送到HPI交互区，完毕后重新打开A/D进行新一轮的采样DSP应用系统软件的设计154.2嵌入式Linux系统的开发嵌入式系统主要实现的功能实现系统的任务调度数据转存人机交互界面对外通信4.2嵌入式Linux系统的开发嵌入式系统主要实现的功16GUI开发工具的选择：Qt/Embedded可移植性稳定性配套的工具也比较多，用户可以在较短时间内开发出高品质的图形用户系统用户图形界面编程要求：简单、直观、可靠、占用资源小且反应快速，以适应系统硬件资源有限的条件。GUI开发工具的选择：Qt/Embedded17系统与上位机的通信预想的三种通信方案1：利用网线向上位机传输数据，不过只适合近距离传输2：利用GPRS，即通用分组无线业务，可以作为远程通信的方式3：利用现场总线技术，比如longworks，支持设备间的点对点通信，能保证现场设备间通信的速率和可靠性系统与上位机的通信184.3数据采集模块的控制

电网信号的数据采集及处理系统的内部通信ARM和DSP之间通信DSP与A/D转换器之间的通信4.3数据采集模块的控制电网信号的数据采集及处理19利用DSP处理器的增强型8位EHPI8主机接口来完成ARM和DSP之间的通信由于ARM中不具有标准的HPI接口，所以在和DSP的HPI接口相接时需要使用其它的一些信号线来进行模拟将ARM中的接口引入CPLD，在其内部完成各种逻辑控制后，再通过I/O引脚与DSP的HPI接口相连利用DSP处理器的增强型8位EHPI8主机接口来完成AR205学位论文工作进度安排第一阶段（2007年5月—2007年7月）：了解市场需求，阅读文献，完成开题报告、文献综述；第二阶段（2007年8月—2007年9月）：学习软硬件相关的知识，确定大体解决方案；第三阶段（2007年10月—2008年1月）：完成硬件电路设计，并确定算法，完成软件初步设计；第四阶段（2008年2月—2008年5月）：进行调试运行和实际测量，不足处加以完善；第五阶段（2008年5月—2008年7月）：整理资料，撰写论文。5学位论文工作进度安排第一阶段（2007年5月—20021本资料来源本资料来源22基于ARM和DSP的电能质量监测系统的研究与设计姓名：井路学号：106101371专业：检测技术与自动化装置指导老师：陈庆伟基于ARM和DSP的电能质量监测系统的研究与设计姓名：井路23目录1国内外研究现状及意义2系统的结构3主要研究内容4预期解决的主要问题5学位论文工作进度安排目录241国内外研究现状及意义电能既是一种经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能源形式，又是一种由电力部门向电力用户提供，并由供、用双方共同保证质量的特殊产品。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。1国内外研究现状及意义电能既是一种经济实用、清洁方25国外发达国家关于电能质量的研究国外有关电能质量控制的研究起步较早，而且正掀起高潮。电能质量检测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价格不菲国外发达国家关于电能质量的研究国外有关电能质量控制的研究起步26国内关于电能质量的研究已经有20多年的历史，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等生产的电能质量检测仪器能基本满足用户的要求电能质量理论的全面研究比较薄弱，电能质量检测产品还存在不少问题如:检测指标不全面；通信手段单一，人机交互性差；不少产品没有经过权威部门的全面认证，质量不高；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。国内关于电能质量的研究已经有20多年的历史，一些厂家如上海宝27研究意义供电质量不高将引起产品质量下降，甚至导致某些重要的生产过程中断，从而造成严重的经济损失随着时代的发展，现代电网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研究意义供电质量不高将引起产品质量下降，甚至导致某些重要的生282系统的结构系统分为三个模块系统数据采集模块系统控制模块系统的数据处理模块2系统的结构系统分为三个模块29电能质量监测系统的研究与设计课件303主要研究内容系统的数据采集电路电能质量分析方法嵌入式Linux的系统开发系统的调试和优化3主要研究内容系统的数据采集电路314预期解决的主要问题1电能质量的分析方法2嵌入式Linux系统的开发

3数据采集模块的控制4预期解决的主要问题1电能质量的分析方法324.1电能质量的分析方法

电能质量分析很重要的方面是对引起电能质量问题的信号进行分析与处理。分析方法的选择：FFT（快速傅立叶变换）小波变换4.1电能质量的分析方法电能质量分析很重要的方面33小波变换

小波基的选择小波变换的多分辨率分析SA1D1A2D2A3D3小波变换

小波基的选择SA1D1A2D2A3D334小波基的选择：Daubechies4小波滤波器需要采用时域和频域同时具有良好的局部性对不规则性较为敏感频域分析时，要求能够提取非平稳信号的瞬时、奇异与突变成分。分析大量的数据小波基的选择：Daubechies4小波滤波器35DSP应用系统软件的设计首先进行初始化，包括A/D和DSP寄存器以及串口的初始化打开串口接收中断，开始采集数据，采样结束后关闭A/D利用小波变换对数据进行处理处理结果以及必要数据送到HPI交互区，完毕后重新打开A/D进行新一轮的采样DSP应用系统软件的设计364.2嵌入式Linux系统的开发嵌入式系统主要实现的功能实现系统的任务调度数据转存人机交互界面对外通信4.2嵌入式Linux系统的开发嵌入式系统主要实现的功37GUI开发工具的选择：Qt/Embedded可移植性稳定性配套的工具也比较多，用户可以在较短时间内开发出高品质的图形用户系统用户图形界面编程要求：简单、直观、可靠、占用资源小且反应快速，以适应系统硬件资源有限的条件。GUI开发工具的选择：Qt/Embedded38系统与上位机的通信预想的三种通信方案1：利用网线向上位机传输数据，不过只适合近距离传输2：利用GPRS，即通用分组无线业务，可以作为远程通信的方式3：利用现场总线技术，比如longworks，支持设备间的点对点通信，能保证现场设备间通信的速率和可靠性系统与上位机的通信394.3数据采集模块的控制

电网信号的数据采集及处理系统的内部通信ARM和DSP之间通信DSP与A/D转换器之间的通信4.3数据采集模块的控制电网信号的数据采集及处理40利用DSP处理器的增强型8位EHPI8主机接口来完成ARM和DSP之间的通信由于ARM中不具有标准的HPI接口，所以在和DSP的HPI接口相接时需要使用其它的一些信号线来进行模拟将ARM中的接口引入CPLD，在其内部完成各种逻辑控制后，再通过I/O引脚与DSP的HPI接口相连利用DSP处理器的增强型8位EHPI8主机接口来完成AR415学位