电能质量检测装置设计开题报告

开题报告2011届电能质量监测装置设计学生姓名王镭学号07104106院系数理信息学院专业电子信息工程指导教师朱敏杰填写日期2010年12月30日开题报告的内容（仅供参考，但第五、六、七三部分内容不可少）一、本课题国内外状况，说明选题依据和意义1.本课题研究的意义:电能，作为现代社会中最为重要的二次能源,它的应用程度已经成为一个国家发展水平的主要标志之一。与此同时,各行各业对电力系统供电质量的要求也越来越高。电能质量对电力系统电网和电气设备的安全、经济高效运行、产品质量保证以及维护人们日常生产和生活的正常秩序都有着重要意义。对电能质量进行检测和分析从而提高和改善电能质量具有重要的现实意义。2.国内外的发展状况：2.1国外的发展现状在西方发达国家，电能质量问题早已被当作电力系统面临的重要问题，各国均在加强电能质量问题的研究。已得到不少的理论成果，并提出一系列的综合的监测控制和管理的方法。国际上对电能质量的研究，可以追溯到上世纪的80年代电磁兼容学科EMC的兴起。出于这种长期对电能质量的重视和科技水平的整体优势，他们在电能质量监测装置的研制上水平较高，市场占有率也很高。目前，国外电能质量的研究主要集中以下几点：○1.暂态电能质量问题○2.短持续时间电能质量问题○3.长持续时间电能质量问题○4.三项电压不平衡○5.波形畸变○6.电压波动和闪动○7.频率变化2.2国内的发展现状长期以来的电力紧张，我国的电力供应一直比较紧张，人们的关注的焦点主要集中在电力供应量上，对电能质量的关心不多，通常只对电压及频率两个指标进行监测。进行大规模的电网改造之前，我国的网架十分的薄弱，电力系统的自动化水平十分低。随着电力供应紧张状态的缓解，电能质量的日益恶化和用户对电能质量要求的不断提高，这个问题也引发了各级电力部门的重视。国家也颁布了国家标准，主要依靠供电企业的来保证，但是，目前的的控制的方法主要依靠对供电电压的调整。我国的电能质量检测还处于初级阶段，我国的质量检测的研究方向主要有以下几点：○1.电压波动和闪变○2.供电电压允许偏差○3.公用电网谐波○4.三项电压允许的不平衡度○5.电力系统频率允许偏差○6.暂态过电压和瞬态过电压从我国电力系统目前的发展水平后和保护供电双方权益的角度看，这些标准时比较现实和易于操作的。但随着国际贸易的发展和各国间技术交流的需要，标准的国际化趋势是不可避免的。技术的发展，新情况的出现，国际标准的变化，使得我国电力工作者不仅需要对现有的6项标准进行进一步的完善和修改，还要根据实际情况研究制定制定其他的标准。二、研究的基本内容，系统总体设计框图STM32F103是低成本、高性能的32位Cortex-M3架构的ARM单片机，具备良好的市场发展前景，学习并应用该款芯片对于以后的工作会有很大的帮助。在本次课题研究中，我将学习并应用其中的部分外设，主要是ADC模块。将处理后的电压电流信号采集转换，经处理后输出到外部的12864。由于不易实现手工焊电路，本次课题将直接借助开发板，下面介绍本次课题主要模块：1.放大电路设计：由于输入的信号电压过大，不能直接接入单片机，必需通过放大电路，调整电压值到单片机支持的范围内。2.stm32f103上的外设的ADC模块的编程，ADC模块用于采集模拟信号并将其转换为数字信号，供系统直接使用。3.LCD12864模块的硬件、软件设计：将12864接入stm32f103，实现12864能显示曲线的功能，同时兼备了显示功能切换的功能。4.最后，完成stm32f103内所有计算的程序，这是最重要的部分，其中要完成以下指标:a.实现将采集到的电流、电压的模拟信号转换成数字信号后，精确计算他们的有效值，1．测量交流输入电压有效值。频率：50Hz；测量范围：100～500V；准确度：±1％。b．测量交流输入电流有效值。频率：50Hz；测量范围：10～50A；准确度：±1％。c．测量并显示有功功率P、无功功率Q、视在功率S及功率因数PF。d．在测试5组交流电压、交流电流有效值过程中，能显示它们的最大值和最小值。e．测量交流输入电压频率，1精度为±0.5%。f．采用LCD显示，能够同时显示一个周期的输入电压、输入电流曲线。（选做）g．测量电压和电流的各次谐波含量和谐波有效值。（注意此项的测试方案）三、研究（工作）步骤、方法及措施（思路）/论文主体纲要由于本设计成果将是直接可被使用的成品，要求具备在市场的生存能力，因此在初期，必须清楚各个设计标准和电能质量监测的对象。在对课题有所了解后，完成外文翻译、文献综述、开题报告等基本内容并开题。之后，查看基本硬件的基本资料，尤其是stm32f103，在清楚基本的性能后，还要适当的复习固件库的开发方法。之后开始硬件设计、软件设计，最后完成设计报告并结题。具体步骤如下：1.查看相关资料，了解电能质量监测目的、分析电能质量监测的主要对象。2.查看电能质量国内外相关标准,了解发展现状。2.复习电路、模电、数电等相关知识，为后面硬件部分的建模打好基础。3.复习C语言相关知识，为后面软件部分的编程打好基础。4.查看stm32f103的资料，复习固件库的使用方法。5.收集与毕业设计研究方向相关的外文资料，并将其翻译成中文。6.对收集来的相关资料进行整理，熔入自己的理解与观点，写出文献综述7.写出开题报告，进一步明确任务，确定研究方向。8.前端硬件的设计，设计完成放大电路，将100V~500V的信号采集处理后，并留有可直接接入stm32f103的ADC的输入的端口。9.ADC模数转换模块软件设计。10.LCD12864液晶模块软件设计，实现自定义曲线的绘制及显示项目切换的功能。11.将10的接口信号接入ADC的输入端，并使装换后，能将其波形在LCD上绘制出来。12.调整代码实现电压、电流有效值等测量的精度标准。13．实现能测量电压和电流的各次谐波含量和谐波有效值。14.完成设计报告。四、课题研究工作进度计划2010.9.20指导教师给学生下达任务书2010.9.21~2010.10.10查阅文献，并完成外文翻译2010.10.11~2010.11.10阅读文献，完成文献综述2010.11.11~2011.1.10完成开题报告并开题2011.1.11~2011.3.31完成系统理论设计、实际装配和调试2011.4.1~2011.5.10撰写毕业设计修改并定稿2011.5.11~2011.5.28毕业设计送评阅人审阅,做好答辩的准备工作，参加答辩2011.5.29~2011.6.2根据答辩意见进一步完善设计，完成业务总结2011.6.3~2010.6.5按要求上交毕业设计相关的纸质档案、电子文档五、主要参考文献[1]骆晓明、杨剑、施云飞.基于DSP+ARM的便携式电能质量分析仪设计[J].现代电子技术,2010,33（5）[2]周立功.ARM嵌入式系统实验教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.1~293[3]范书瑞,赵燕飞,高铁成.ARM处理器与C语言开发应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.1~309[4]SamsungElectronics．K9F1028user’Smanual[S]．2001[5]Hynix．HY57V561620CTuser’smanual[S]．2004[6]SamsungElectronics．$3C2410user’smanual[S]．2004[7]李驹光，聂雪嫒，江泽明等．ARM应用系统开发详解[M]．北京：清华大学出版社，2003[8]于明，范书瑞，曾祥烨．嵌入式系统设计与开发教程[M]．北京：电子工业出版社，2006[9]寇戈等．模拟电路与数字电路[M]．北京：电子工业出版社，2004[10]吴丙申，卞祖富．模拟电路基tiltl[M]．北京：北京理工大学出版社，1997[11]胡铭，陈珩．电能质量及其分析方法综述[J]．电网技术：2000，24(1)：36-38[12]李迎春，孙友伟．基于CS8900A的电力监控系统以太网接口设if[J]．西安邮电学院学报，2004，9(3)：38-40[13]中华人民共和国国家标准，电能质量供电电压允许偏差[M]．北京：中国标准出版社，1991[14]中华人民共和国国家标准，电能质量公用电网谐波[M]．北京：中国标准出版社，1994[15]中华人民共和国国家标准，电能质量三相电压允许不平衡度[M]．北京：中国标准出版社，1996[16]中华人民共和国国家标准，电能质量电压波动和闪变[M]．北京：中国标准出版社，2000[17]中华人民共和国国家标准，电能质量暂时过电压和瞬态过电压[M]．北京：中国标准出版社，2002[18]孙树勤．电压波动与闪变[M]．北京：中国电力出版社，1996[19]BollenMHJ．Understandingpowerqualityproblems，voltagesagsandinterruptions[J]．IEEEPRESSPiscataway．NewJersey，2000，16(8)：23—28[20]侯朝焕，阎世尊，蒋银林．实用FFT信号处理技术[M]．北京：海洋出版社，1990六、指导教师审核意见对学生前期工作（外文文献翻译、文献综述）的完成情况、毕业设计的准备工作（查阅文献、研读文献）、开题报告的可行性作出评价，并写明是否同意开题，审核意见要体现个性化、具体化，字数不少于100。指导教师（签名）张一三2010年1月10日七、院（系）毕业设计（论文）工作领导小组审核意见1．通过2．完善后通过3.未通过开题小组组长（签名）年月日