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综合电力监测装置的设计研究

作　者: 虞礼贵
导　师: 盛占石
学　校: 江苏大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: ATT7022B ATmega128 电力监测 GTM900B 数据处理
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 171次
引　用: 2次
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内容摘要

电能是现代社会最重要的二次能源,随着电力行业的发展,电能计量、在线监测的重要性日益突出,迫切需要一种综合电力监测装置。本文所述的综合电力监测仪是一种多功能电力仪表,能够实时监测电网运行状态,统计部分电网运行指标,帮助电力计量部门对电网进行有效管理,追补人为的或非人为的漏计电能,并及时地对故障进行处理,最大限度地保障供电的真实性、可靠性和科学性,是理想的电能计量监测仪表,对加强用电管理及提高计量水平等方面具有十分重要的意义。本综合电力监测装置以ATMEL公司推出的高性能低功耗的RISC(ReducedInstruction Set CPU)精简指令集高速单片机mega128为核心,集测量、监控、参数设置、统计、追补和通讯于一体;采用深圳炬力公司的专用电能计量芯片ATT7022B进行电网参数的采集和处理,不但可以简化测量电路的设计难度,缩短开发周期、降低编程的复杂度、提高测量精度和系统运行的稳定性,而且降低了开发成本。此外,采用RS232和无线两种通信方式,可以方便与上位机进行本地和远程通信,及时地将故障信息和累计信息发送到监控终端,有利于对电网的运行信息进行实时监测,保障电网的安全运行。根据综合电力监测装置的技术要求和功能特点,论文给出了总体设计方案、详细的硬件原理图和软件设计流程图。文章将硬件部分分为前端数据采集、微处理器系统、输入输出系统,数据存储系统和通讯接口五个部分,软件部分采用模块化设计,对耗时长但对时间要求又不高的任务采取化整为零的方法将其拆分成多级任务逐次完成,从而减少延时时间,并提出了一种类似于操作系统中的时间片轮循的软件设计方法,提高了系统的运行及响应速度,保障了系统快速流畅地运行。最后,采用三相精密测试电源对监测仪表的测量精度进行了实验论证,实验结果表明该仪表具有较高的测量精度、较好的线性度和较大的动态范围、统计量准确、实时性好、工作稳定,可以满足电能测量的精度要求以及电力设备实时监控方面的要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景  10-11
  1.2 国内外电力测量装置的研究及发展状况  11-12
  1.3 电力仪表的发展历程及发展趋势  12-14
  1.4 课题研究的目的与意义  14
  1.5 本文的主要工作  14-16
第二章系统总体方案设计及测量的基本原理  16-20
  2.1 系统实现的基本功能  16-17
  2.2 主要技术指标  17-18
  2.3 系统的设计规范  18
  2.4 测量原理  18-20
第三章系统的硬件设计  20-34
  3.1 系统硬件结构概述  20
  3.2 微控制器模块  20-22
  3.3 数据采集模块-ATT7022B  22-25
    3.3.1 电能处理芯片ATT7022B功能简介  22-23
    3.3.2 计量部分电路设计  23-25
  3.4 GSM/GPRS无线通信模块  25-27
    3.4.1 GSM/GPRS无线模块GTM900B介绍  25-26
    3.4.2 GTM900B外围电路设计  26-27
  3.5 实时时钟模块  27-29
  3.6 人机交互模块  29-31
    3.6.1 键盘接口  29-30
    3.6.2 显示接口  30-31
  3.7 数据存储模块  31-32
  3.8 串口通信设计  32-33
  3.9 看门狗模块  33-34
第四章系统的软件设计  34-57
  4.1 编程语言的选择和集成开发环境介绍  34-35
    4.1.1 编程语言的选择  34
    4.1.2 集成开发环境介绍  34-35
  4.2 系统设计总体思路  35-36
  4.3 系统主程序  36-37
  4.4 初始化模块  37-43
    4.4.1 MCU初始化  37-41
    4.4.2 LCD初始化  41-42
    4.4.3 ATT7022B初始化  42
    4.4.4 实时时钟RX8025初始化  42-43
  4.5 中断模块  43-47
    4.5.1 中断的概念  43
    4.5.2 定时器中断  43
    4.5.3 异步串行中断  43-45
    4.5.4 SPI中断模块  45-46
    4.5.5 TWI(IIC)中断模块  46-47
  4.6 串行通信模块  47-51
    4.6.1 无线通信软件部分  47-51
    4.6.2 串口通信软件部分  51
  4.7 键盘处理  51-52
  4.8 LCD显示处理  52-53
  4.9 故障处理  53-54
  4.10 数据采集  54-57
    4.10.1 ATT7022B的校准  54-56
    4.10.2 数据处理  56-57
第五章系统调试与试验结果  57-61
  5.1 系统调试  57-59
    5.1.1 硬件调试  57
    5.1.2 软件调试  57-58
    5.1.3 调试过程中遇到的问题及解决办法  58-59
  5.2 试验结果与分析  59-61
第六章结论与展望  61-63
  6.1 总结  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-66
攻读硕士学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

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