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新型高压电能计量装置的研制

作　者: 吴怀波
导　师: 李宝树
学　校: 华北电力大学
专　业: 电气工程
关键词: 高压电能计量 电阻分压器 铁基纳米晶合金 电能计量芯片 GPRS
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


目前我国的电力系统正向着大机组、大电网、高电压等级和高自动化的方向发展,负荷电流不断增加,与此同时,中国电力正朝着智能化电网的方向快速发展,这也带动着相关的电气设备向着小型化、集约化、信息化和智能化的方向高速发展。把先进的传感测量技术、信息通信技术应用于电力系统的一次设备中,并将电力系统的一次设备与二次设备有机地结合在一起,提升电气设备的智能化水平,已经成为智能电网中电气设备的必然发展趋势。一般常规的电能计量装置是由电流互感器、电压互感器、电能表及二次联线等几部分组成。然而这种基于传统电磁式互感器的高压电能计量装置,绝缘结构复杂、体积硕大、成本高、安装十分不便,而且铁心的频带窄、动态范围小,容易出现饱和、二次电流波形失真等问题。另外由于互感器和二次联线等中间环节的存在,容易导致测量误差、窃电等现象的发生,因而影响到测量的准确度,所以常规的高压电能计量装置已经不能很好地满足电力系统的实际使用要求了。因此需要研制高准确度的新型一体化高压电能计量装置。本文分析了国内外的高压电能计量装置的发展状况,研究设计了一款新型一体化高压电能计量装置,基于专业电能计量芯片并实现高压侧直接计量。该装置结构紧凑,整个装置的体积只有常规高压计量装置的1/3以下,具有易安装、低功耗、成本低、准确度高、信息化等优点。高压电能计量装置被整体封装后置于高压侧,具有较好的防窃电能力。本文首先介绍了高压电能计量装置的基本工作原理,在此基础上详细阐述了高压电能计量装置的硬件电路和系统软件的设计。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-12
  1.1 选题背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
    1.2.1 使用弱输出式互感器构造的高压电能计量装置  10-11
    1.2.2 采用电子式互感器构造的高压电能计量装置  11
    1.2.3 基于专业电能计量芯片构造的一体化高压电能计量装置  11
  1.3 论文的主要工作  11-12
第2章 高压电能计量方法  12-17
  2.1 电能计量原理  12
  2.2 电能计量的方式  12-16
    2.2.1 感应式电能计量  12-13
    2.2.2 电子式电能计量  13
    2.2.3 基于电能计量芯片的电能计量  13-16
  2.3 本章小结  16-17
第3章 高压电能计量装置的硬件设计  17-34
  3.1 硬件整体方案设计  17
  3.2 传感器部分设计  17-19
    3.2.1 电阻分压传感器  17-18
    3.2.2 电流传感器的磁芯设计  18-19
  3.3 CPU控制模块设计  19-21
    3.3.1 微处理器的选择  19
    3.3.2 外围电路设计  19-21
  3.4 电能计量模块设计  21-24
    3.4.1 ATT7022B的内部结构  21-22
    3.4.2 计量芯片的模拟输入电路  22-23
    3.4.3 SPI的通讯接口设计  23-24
    3.4.4 ATT7022B的抗混叠滤波设计  24
  3.5 数据存储模块设计  24-26
  3.6 RS-232通讯串口设计  26
  3.7 无线通讯的设计  26-33
    3.7.1 ZigBee技术及特点  27-28
    3.7.2 ZigBee模块的电路设计  28
    3.7.3 GPRS技术及特点  28-29
    3.7.4 GPRS模块的电路设计  29-33
  3.8 PCB抗干扰设计  33
  3.9 本章小结  33-34
第4章 软件设计  34-44
  4.1 软件开发工具IAR EW的概述  34
  4.2 软件设计的整体结构  34-35
  4.3 主程序的设计  35-36
  4.4 初始化程序的设计  36-37
  4.5 中断程序的设计  37-38
  4.6 ATT7022B管理部分的程序设计  38-41
    4.6.1 ATT7022B复位程序设计  38
    4.6.2 SPI通信接口程序设计  38-41
  4.7 ZigBee通讯模块的软件设计  41-42
  4.8 GPRS通信模块的软件设计  42-43
  4.9 本章小结  43-44
第5章 结论与展望  44-45
  5.1 结论  44
  5.2 展望  44-45
参考文献  45-47
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  47-48
致谢  48

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 电数量的测量及仪表 > 电能测量、电度表
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