精品毕业论文 毕业设计毕业设计 题 目 电能质量分析及其监测系统的硬件设计 学 院 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气 学 号 姓 名 指导教师 精品毕业论文 电能质量分析及其监测系统的硬件设计电能质量分析及其监测系统的硬件设计 摘摘 要要 电能质量监测仪是一种用于监测电网运行状态的的工业仪表 它能实时提供电压 电流 有功功率 无功功率 频率等电能质量的基本参数 而且能对电力系统的谐波 三相电压不平衡度 电压波动和闪变等电能质量指标进行分析 为电力部门对电能质 量的监测提供了强有力的支持 本文首先概述了电能质量谐波问题产生的原因 危害以及相应的治理措施和电能 质量测量的发展现状 其次 根据电能质量标准对一些适合电能质量实时检测的算法 进行仿真比较 从而为实时电能质量检测的设计提供理论依据 其次讲述了电能质量 监测的重要性 对目前的研究现状进行了综述 分析比较了各种电能质量分析方法的 优劣 给出了电能质量监测的原理框图 能够实现对目前绝大多数重要的电能质量问 题进行监测和分类 本文主要研究分析谐波对电力系统的影响 现有谐波或电能质量监测 或检测 方法优缺点 实现电能质量参数快速 准确监测的硬件系统的设计 主要研究电能质 量监测的硬件系统 包括以下几个基本功能模块的设计 单片机微处理器模块 数据 测量与转换电路 计算并送终端设备显示电路 通信转换电路等 希望通过对电能质 量监测的硬件系统的设计 以实现对三相谐波电流和电压的基波和各次谐波 功率因 数 有效值 有功 无功参数的计算 显示等功能 关键词 关键词 电力系统 电能质量监测 谐波 硬件描述 精品毕业论文 The hardware of power quality analysis and monitoring system ABSTRACT The Power quality monitor is a kind of measuring instmment monitoring the operation state of eleetrie power inindustiy which can provide the basis parameters of power quality such as voltage eleetrie current aetive power reactive power and frequency and moreover can analyze the indexes of power quality such as power harmonic three 一 phase voltagea asymmetry and gird harmonic voltage fluetuation and flieker for the fake of providing the better support for Eleetrie Power department monitoring power quality This article summaries the causes and the hazards of harmonic power quality issues the corresponding control measures and the development of power quality measurement of the status Secondly do comparison to some suitable real time detection of power quality simulation algorithm in real time simulation in accordance with power quality standards so provide a theoretical basis of design for the real time detection of power quality And we talks bout the importance of power quality monitoring summaries the status of the current study analyzes and compares the advantages and disadvantages of a variety of power quality analysis methods given the principle of power quality monitoring diagram to realize the monitoring and classification to the vast majority of the important issues of power quality In this paper we main force on the harmonic impact on the power system the advantages and disadvantages of existing harmonics or power quality monitoring or testing method to achieve the hardware system design of rapid accurate monitoring of power quality parameters We main research the hardware system of power quality monitoring including some designs of the basic functional modules single chip microprocessor module data measurement and conversion circuits calculated and sent to terminal equipment display circuit Communication Converter etc we hope that through the design of the hardware system of the power quality monitoring to achieve the functions of the fundamental and harmonics of current and voltage of the three phase harmonics power factor RMS active parameters reactive parameters and the display Keywords Power system power quality detection harmonic Hardvvare DeseriptionL 精品毕业论文 目目 录录 摘要 ABSTRACT 1绪论 1 1 1选题的背景及研究的意义 2 1 2 电力系统谐波分析的发展及历史意义 3 1 3 电力系统谐波分析的国内外研究动态 4 1 4 本文的主要工作 5 2 电力系统谐波 6 2 1 电力系统谐波的含义和性质 7 2 2 电力系统谐波产生的主要原因 8 2 3 谐波源分析 9 2 4 电力系统谐波的危害 4 2 4 1 谐振 5 2 4 2 对输电系统的影响 6 2 4 3 对变压器的影响 7 2 4 4 对继电保护和自动装置的影响 8 2 4 5 对测量和计量仪表的影响 9 2 4 6 对通信的干扰 1 2 4 7 对其他用电设备的影响 2 3 电能质量监测系统概述 7 3 1 电能质量概念及我国国家标准 8 3 2 电能质量监测与分析系统的特点 9 3 3 硬件监测平台的特点与要求 1 4 3 1 现场监测单元采样频率 精度的要 求 2 精品毕业论文 4 3 2 监测系统同步采样的要求 3 4 电能质量监测与分析系统的硬件结构实现 4 4 1 硬件总体结构 5 4 2 单片机简介 6 5 2 1 MSP430 系列单片机特点 7 5 2 2 MSP430F44X 系列封装图 8 5 2 3 MSP430F44X 引脚功能表 9 4 3 模拟量输入模块 1 4 4 数据采集模块 2 5 4 1 采样 保持电路 3 5 4 2 锁相环 CD4046 的应用 4 5 4 3 A D 转换电路 5 4 5 键盘电路 6 4 6 液晶显示电路 7 4 7 串行通讯接口 7 4 8 其他外接端口 7 5 抗干扰技术 7 5 1 干扰的成因及后果 7 5 2 硬件设计电路中的抗干扰措施 7 5 2 1 电源干扰的抑制 7 5 2 2 良好的接地方式 7 5 2 3 采用 看门狗 技术 7 5 2 4 滤波技术 7 6 结论 7 精品毕业论文 精品毕业论文 1 1 绪论绪论 1 11 1 选题背景及研究意义选题背景及研究意义 现代社会中 电能是一种最为广泛使用的能源 其应用程度是一个国家发展水平 的主要标志之一 随着科学技术和国民经济的发展 对电能的需求量日益增加 同时 对电能质量的要求也越来越高 良好的电能质量无疑对电气设备的运行是有利的 但恶劣的电能质量对电力系统 运行的不利影响并没有引起人们的足够重视 从危害程度来看 某些电能质量问题的 危害是破坏性的 例如 雷电波冲击 电容器和电缆线路投切时因谐波谐振而引起的 过电压往往造成电气设备的绝缘和机械损坏 从而影响电力系统的正常运行 继电保护 装置因谐波和负序干扰引起误动作造成电网大面积停电会造成巨大的经济损失 短时的 供电中断或电压跌落可能导致生产混乱或工业冶炼产品的大量报废甚至危害人身安全 另一方面 某些电能质量问题主要影响电气设备的性能指标 例如 不正常的电压和 频率偏差会引起异步电机负荷的转速和功率变化 导致传动机械的效率降低 使纺织 造纸等产品的质量受到影响 谐波电流在旋转电机 输电线路 变压器等输配电设备中 流通 使这些设备因产生附加损耗而过热 从而降低了这些设备的寿命或容量 改善电能质量对于电网的安全经济运行 保证工业产品质量和科学实验的正常进 行以及降低能耗等均有重要意义 电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益 为了改善电能质量 要求电力系统首先进行电能质量检测评估和分析工作 电能 质量监测的主要目的包括 a 了解电能质量 对各种电能质量问题进行检测和数据采集 并进行电能质量 分类 b 监测电网的可靠性程度 c 不断提高电网的可靠性 d 掌握电能质量问题产生的条件 能采取相关措施使有可能造成的损失减到最 小 e 发现新的电能质量问题 1 21 2 电力系统谐波分析的发展历史及意义电力系统谐波分析的发展历史及意义 电力系统谐波问题早在 19 世纪 20 年代就引起了人们的注意 但是直到 60 年代 许多国家才对此开展大量的研究 内容主要涉及基本理论 即各种谐波源的特性 谐 波的危害 谐波测量和谐波抑制等 如果能够在电力系统运行前后对所有谐波参数进 行准确分析 在满足电能质量谐波标准的基础上 就能有效地投运用电设备 包括谐波 精品毕业论文 源 因此 电力系统谐波分析作为电力系统谐波研究的一个重要方面 其准确度和运 算量对研究电力系统谐波问题尤为重要 由于电力系统谐波问题比较复杂 通常采用谐波分析作为发现问题 研究问题和 解决问题的出发点和主要依据 电力系统谐波分析的主要作用有 鉴定实际电力系统及 谐波源用户的谐波水平是否符合标准规定 包括对所有谐波源用户的设备投运时的谐 波分析和电气设备调试和投运时的谐波分析 1 31 3 电力系统谐波分析的国内外研究动态电力系统谐波分析的国内外研究动态 目前 电力系统谐波分析通常都是通过快速傅立叶变换 FFT 实现的 然而 FF