发布时间 : 星期二 文章电力系统电压信号测量系统设计更新完毕开始阅读c078edf0ba0d4a7302763a9b
摘 要.............................................................. 1 一、 文件综述....................................................... 2 二、课程题目与设计要求.............................................. 3 三、系统的总体设计方案.............................................. 4
3.1 交流采样技术 ............................................... 4
3.1.1 同步采样法............................................. 4 3.1.2 准同步采样法........................................... 6 3.1.3 系统采样方案的确定.................................... 6 3.2 相关电量测量算法 ........................................... 7
3.2.1电压、电流的有效值计算 ................................. 7 3.2.2短路保护参数计算 ....................................... 8 3.2.3系统信号处理算法的确定 ................................. 9
四、系统的硬件设计.................................................. 9
4.1 系统硬件的构成 ............................................. 9 4.2 单片机的选型 .............................................. 10
4.2.1 STC89C52单片机最小系统的组成 ......................... 10 4.2.2 STC89C52单片机的复位和时钟电路 ....................... 11 4.3 数据采集电路 ............................................... 11
4.3.1 电压、电流信号输入以及调理电路........................ 11 4.3.2 A/D转换 .............................................. 13 4.4 LCD显示电路................................................ 15
4.4.1 LCD显示模块的简介 .................................... 15 4.4.2 LCD显示电路的原理 .................................... 16 4.5 电源电路 ................................................... 17 4.6 系统的硬件电路图 ........................................... 18 4.7 系统PCB设计效果图 ......................................... 19 五、系统的部分软件设计............................................. 19
5.1 系统主程序的设计 ........................................... 20 5.2 系统初始化子程序的设计 ..................................... 20 5.3 显示子程序的设计 ........................................... 21 5.4 数据采样处理子程序的设计 ................................... 22 六、个人总结与心得体会............................................. 23 七、分组情况....................................................... 24 参考文献........................................................... 24
摘 要
对于电力参数进行高精度、多参数的测量，是充分了解电网运行状况，寻找并解决电力系统中出现问题以及实现电力系统自动化的重要途径。因此对于电力参数的测量，尤其是高精度、多参数、低价格、便携、稳定的实时测量就显得尤为重要，也一直是人们研究的一个重要的方向。
本文简述了交流采样原理的产生和发展，对交流采样法中的二种主要方法即同步采样法和准同步采样法做了基本介绍，并分别对其特点进行了比较。而硬件同步采样法因其硬件开销不是很大，软件量相对较小，测量所需时间短，适宜做分周期实时检测。因而，本文采用此种方法。系统采用STC89C52单片机来实现电力参数的交流采样，通过液晶显示器显示电压和电流的实时值。结果表明，采用交流采样方法可以进行数据采集,并采用运算获得电压、电流电力参数，它们均有很好的精确度和稳定性。单片机测量交流电量参数方案是进行电能监控系统的一部分。通过对本系统进一步完善，能够作为电力部门及用户收费，付费系统。因而，该系统具有广泛的应用前景。
关键词： 交流采样原理 电参数 测量系统
ABSTRACT
It is very important for acquiring the running state and solving the problems of the power supplying system to perform high accurate, multi-parameter, low-cost, portable, real time and stable measurement of power parameters. It is also one major subject on which the researchers have focused for many years.
In this paper, the production and development of the Alternating Current (AC) sampling principle is simply explained. And the two main methods, namely, in-phase sampling and standard in-phase sampling technique are basically introduced and compared by their characteristics. However, the hardware in-phase sampling method fits for the real-time detection because the hardware spending is not very great, the software has the less proportion and the less measurement time is needed. Thus, this method is adopted in this paper. The STC89C52 Single Chip Microcomputer (SCM) is utilized to realize the AC sampling of the electric power, then, tphase difference, voltage and voltaic is displayed by the LCD. The results demonstrate that the AC sampling method can get data and the power parameters of the voltage, electric current, which have the high precision and stability. The SCM scheme is used to measure the AC parameter, which is a part of the power supervision system. More improving of the system can utilize as the power corporations and consumers of charge and pay out system. So the system possesses the very broad application foreground.
Keywords ：Digital Sampling Principle Electric Parameter Measuring
System
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一、 文件综述
电力工业的迅猛发展，使改造现有的输电和配电网络，建立新型变电站成为广泛的需求。微处理器技术的发展和人力维护的高昂成本是电力公司建立新型自动化变电站主要原因。而实现电力系统参数的高精度、多参数的测量，是实现电力系统自动化的前提。
测量与仪表是一项涉及面很宽的多学科结合的技术，它已经日益成为现代科技和工业发展不可或缺的一环，在各个领域都发挥着技术基础保证的作用。就电测及仪表技术而言，在过去的一个多世纪里，伴随着工业化的蓬勃发展，电测量理论及仪表技术也持续快速发展，大致经历了早期、初期、中期和近期等四个阶段。
在进入中期发展阶段前，电测量技术主要是以模拟测量为主，各种磁电、电磁及电动系的电压表、电流表、功率表等是这一时期电测仪表的典型代表，这些模拟式仪表具有功能单一、精度低、响应速度慢等特点。20世纪50年代初期，数字技术的出现使得各种数字仪表得以问世，电测与仪表技术的发展逐步加快。进入20世纪70年代以来，微电子技术和微计算机技术发展迅速，1974年，美国国家标准局(NBS)的R.S.Turgel博士首次提出等间隔数字采样技术，数字采样测量法(Digital Sampling Measurement)由此诞生，此后数字电子与计算机技术在电测和仪表领域进一步渗透，成为电测与仪表技术步入中期发展阶段的标志。20世纪80年代中期以来，电测与仪表技术进入了迅猛发展的近期阶段。近几十年来，随着大规模集成电路、计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，电测与仪表技术的发展也是日新月异，各种新的技术和概念不断涌现，各学科技术日趋融合，测量系统与计算机、网络、通信以及控制系统的界限越来越模糊，测量系统由传统的集中模式逐渐转变为分布模式，成为具有开发性、交互操作性、分散性、网络化和智能化的测控系统。
我国对电力参数监测技术的研究与应用起步较晚，但随着电力企业的快速增长及电网改造工作的深入，电力监测的相关研究和应用的到了迅速的发展。随着电子技术和微机技术的飞速发展，微机广泛地应用于电力系统测量中。但是电力系统对检测装置的实时性、计算能力及大数据量运算速度等各方面要求的不断提高，单片机技术的高速发展为电力参数测试技术带来了新的变革，特别是在电力系统电压和电流的测量和分析中，单片机以其运算速度快、精度高、显著的计算能力与实时性、数据输入输出能力强等特点而被广泛应用，并且采用单片机开发的测量装置体积小，集成度高;随着单片机芯片的性价比不断提高，开发工具越来越完善，单片机的应用成为目前电力参数测试开发的一大突破。
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二、课程题目与设计要求
1、题目 电力系统电压信号测量系统设计
2、设计目标及技术要求
系统功能是对4路电压输入(0----100v)（A相电压、B相电压、C相电压、零序电压） 和三相电流（ABC）进行测量。测量及输出误差≤2％。 通过液晶显示相关参数和文字。 设计目的
通过对电力系统电压信号测量系统设计，使学生初步掌握电力系统的主要参数采集方法，以及常用元器件的选型；使学生理解电力信号的分析和设计方法；同时使学生掌握电路板的设计方法，提高学生动手能力和设计能力，增强对所学知识的运用。 3、 设计主要内容
1、设计信号采集和显示原理图，要求信号采集采用专用的单通道A/D转换器；
2、设计PCB电路板；
3、给出交流信号的采样方法及信号处理的相关算法； 4、完成器件选型； 4、 设计要求
1、写综合设计报告； 2、完成相关电路板设计； 5、设计的心得体会要求
主要参考书目
电器智能化原理及应用 王汝文 电路板设计相关书籍
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