电力系统高速数据采集系统设计

毕业论文(设计)题目名称：电力系统高速数据采集系统设计题目类型：毕业设计学生姓名：翁学娇院(系)：电子信息学院专业班级：电气10803指导教师：唐桃波老师辅导教师：唐桃波老师时间：至目录长江大学毕业设计(论文)任务书学院(系)电子信息学院专业电气工程及其自动化班级电气10803班学生姓名翁学娇指导教师/职称唐桃波/讲师1.毕业设计(论文)题目:电力系统高速数据采集系统设计2.毕业设计(论文)起止时间:2012年3月21日～2012年6月10日3.毕业设计(论文)所需资料及原始数据(指导教师选定部分)[1].奥本海姆编.《信号与系统》.西安交通大学出版社[2].徐爱钧编.《单片机原理实用教程》.电子工业出版社[3].何仰赞，温培银著《电力系统分析》.华中科技大学出版社[4].张洪润、刘秀英等编.《单片机应用设计200例》.北京航空航天大学出版社[5].张卫宁．TMS320C2000系列DSP原理及应用[M]．北京：国防工业出版[6].王道宪．CPLD／FPGA可编程逻辑器件应用与开发[M]．北京：国防工业出版社[7].李光辉，陈志英．DSP技术在电力系统谐波测量中的应用[J]．福州大学学报(自然科学版)[8].赵飞，梁志瑞，牛胜锁．基于DSP和GPS的异地交流电量同步采集系[J]．电测与仪表[9].赵伟，鲍慧，刘云峰．基于DSP的高速数据采集系统设计[J].电力科学与工程[10].张毅刚，彭喜元主编.《单片机原理及接口技术》.人民邮电出版社4.毕业设计(论文)应完成的主要内容(1)查阅资料，学习相关元器件的工作原理(2)选择芯片，制定方案，然后利用Protuse画出硬件电路原理图(3)编写程序并进行仿真(4)在日志上记下每天的设计活动5.毕业设计(论文)的目标及具体要求(1)完整硬件设计电路(2)软件框图及部分程序清单6.完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求上机时数80小时任务书批准日期年月日教研室(系)主任(签字)任务书下达日期年月日指导教师(签字)完成任务日期年月日学生（签名）长江大学毕业设计(论文)开题报告题目名称电力系统高速数据采集系统设计题目类别毕业设计院（系）电子信息学院专业班级电气工程及其自动化学生姓名翁学娇指导教师唐桃波辅导教师唐桃波开题报告日期:2012年3月14日电力系统高速数据采集系统设计学生：翁学娇，电子信息学院指导教师：唐桃波，电子信息学院1题目来源来源于生产/社会实际2研究目的和意义电已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分，但是安全、稳定、有效的电才是人们所需要的，因此我们必须对电力系统各种数据进行有效采集和分析，时时刻刻监控着它们，从而为人们提供安全、有效、稳定的电能。为了保证电力系统的正常运行,我们需要对电力线上的电压、电流和功率等各种参数进行实时或频繁的测量和监控。随着科学技术的发展，雷达、通讯、电子对抗、航天测量、图象、多媒体等诸多领域对数据采集系统提出了更高的要求。随着一些新的高性能的电子芯片的推出，电子系统设计有了更多的选择和更方便的条件，使交流电量同步采集得到了快速发展。实现多路并行数据的高速数据采集，并且使系统具有良好的可扩展性，是数据采集发展的重要方向。3阅读的主要参考文献及资料名称[1].奥本海姆编.《信号与系统》.西安交通大学出版社[2].徐爱钧编.《单片机原理实用教程》.电子工业出版社[3].何仰赞，温培银著《电力系统分析》.华中科技大学出版社[4].张洪润、刘秀英等编.《单片机应用设计200例》.北京航空航天大学出版社[5].张卫宁．TMS320C2000系列DSP原理及应用[M]．北京：国防工业出版[6].王道宪．CPLD／FPGA可编程逻辑器件应用与开发[M]．北京：国防工业出版社[7].李光辉，陈志英．DSP技术在电力系统谐波测量中的应用[J]．福州大学学报(自然科学版)[8].赵飞，梁志瑞，牛胜锁．基于DSP和GPS的异地交流电量同步采集系[J]．电测与仪表[9].赵伟，鲍慧，刘云峰．基于DSP的高速数据采集系统设计[J].电力科学与工程[10].张毅刚，彭喜元主编.《单片机原理及接口技术》.人民邮电出版社4国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向电力系统监控技术在我国的研究和应用已经有50多年的历史。近年来,随着计算机技术、通讯技术和人工智能技术的快速发展,智能电力监控系统在电力行业及其他相关行业得到了越来越广泛的应用,具有较高的可靠性和连续性。交流采样是不经过电量变送器，按一定规律直接将二次侧的电压、电流经高精度的CT、PT变成计算机可测量的交流小信号，然后经A/D变换后送入计算机进行处理，计算出电压、电流有效值及有功，无功功率等电气参数。由于这种方法能够对被测量的瞬时值进行采样，因而实时性好，相位失真小。同时用微机取代传统的变送器充分发挥微机功能强大、灵活可靠、使用方便等优点。随着微机技术的不断发展，交流采样必将以高速度、高精度、高性能，逐步取代传统的直流采样方法。我国目前电力系统较多地采用由单片机实现的交流采样遥测装置，这种装置在采样速率及实时性和精度要求不是很高的场合得到了广泛的应用。随着我国电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，实时监控、调节的自动化显得尤为重要；特别是在以监控为目的的电力调度自动化系统中，如何快速、准确地采集各种电气参数显得尤为重要。在实现自动化的过程中，首要环节是数据采集。数据采集系统近年来获得了迅速发展，主要是因为：一是需要，即科学实验与工业控制向高度自动化发展；而是可能，即微电子技术如大规模和超大规模集成电路技术的发展提供了良好的物质基础，从而使器件向模块化和单片机发展，使仪器本身向智能化发展（即微处理机为基础），使用软件向实时高级语言和软件模块化发展。此次研究的主要内容是对电力系统的各种数据进行采集，然后通过傅里叶分解数据并进行数模、模数转换，让它们通过显示电路显示出来。5主要研究内容，关键问题的解决思路1.研究内容电力系统使用高速度CT,PT采样，采用快速傅立叶变换算法，计算高达15次谐波，完成功率、电度、功率因数、电压、电流、频率等的计算。2.硬件设计系统主要由DSP、CPLD、A/D采样保持器、网络接口等部分组成。从一次设备CT,PT过来的电压及电流经隔离互感器隔离变换后输入，经过二阶滤波器至模数变换器。DSP采样后对数字进行处理，构成各类监测数据和计算各种遥测量在存入内存的同时送到CAN总线等待取值。系统的结构框图如图1.1所示。多路选择开关频率跟踪电路EEPROMDSPTMS320VC33A/D转换器ADS8364A/D转换器ADS8364CPLD键盘双口RAMCAN总线DS12887RS232看门狗电路UaUbIcIbIaUc液晶显示地址与数据总线图1.1硬件结构框图6完成毕业设计(论文)所需具备的工作条件串口通信、Proteus6Professional软件、Keil软件、CAN总线、PLC、Modem集成电路、计算机7工作的主要阶段，进度与时间安排3—4周：写开题报告。5—6周：查阅相关技术资料，熟悉单片机语言及传感器的基础知识7—8周：英文翻译9—10周：硬件设计与资料搜集11—12周：设计程序13—14周：调试与修改15—16周：写毕业论文8指导老师审查意见长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见学生姓名专业班级毕业论文(设计)题目指导教师职称评审日期评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见：指导教师签名：评定成绩（百分制）：_______分长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语学生姓名专业班级毕业论文(设计)题目评阅教师职称评阅日期评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名：评定成绩（百分制）：_______分长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定学生姓名专业班级毕业论文(设计)题目答辩时间年月日～时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_______分毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_______答辩小组组长(签名)：秘书(签名)：年月日院(系)答辩委员会主任(签名)：院(系)(盖章)电力系统高速数据采集系统设计学生：翁学娇电子信息学院指导老师：唐桃波电子信息学院[摘要]近年来，随着社会和经济的发展，社会对电力的需求量与日俱增，电力供应局面日趋紧张。而且，由于非线性负荷的大量应用，导致在电力系统中产生大量的高次谐波，对电力系统造成了很大的危害。在这种情况，就需要对电力参数和谐波情况进行准确、实时地检测。为了消除电压、电流的波形畸变产生的危害，就必须对电力系统进行谐波抑制和无功补偿，因此对电力系统中的电气参数进行测试和分析就显得尤为重要。本文介绍的这套电力系统参数交流采样系统是采用TMS320VC33型高速数字信号处理器(DSP)和两片16位高速A/D转换器ADS8364实现快速、精确地采集和计算各种电力系统参数。本文所设计的基于DSPTMS320VC33的多通道数据采集系统是一个高精度的数据采集与信号处理系统。论述了系统的总体设计方案、硬件构成原理和软件设计思路,完成了硬件电路的设计,实现了数据处理平台的调试。该系统以TI公司生产的TMS320VC33DSP为核心处理器,通过可编程逻辑器件CPLD实现对DSP外围设备的逻辑控制,并设计了模拟电路模块。在DSP的软件编程上,本文完成了多通道数据采集算法在TMS320VC33上的实现。[关键词]:电力系统参数、DSP、数据采集High-speeddataacquisitionsystemdesignforpowersystemStudent:WengXuejiaoElectronics&InformationCollegeTutor:TangtaoboElectronics&InformationCollege【Abstract】：Inrecentyears,withthedevelopmentofsocietyandeconomythereisagreatimprovementinthedemandofpower,andthesituationisincreasinglyserious.Furthermore,moreandmorenonlinearIoadareused，therearealotofharmonicinpowersystem.Itisharmtopowersystembadly.Soitisnecessarytomeasurepowerparametersandharmonicreliablelyandinrealtime.Inordertoeliminatethevoltage,currentwaveformdistortionharm,itmustgivethepowersystemharmonicsuppressionandreactivepowercompensation,sotheelectricparameterstestandanalysisappearsparticularlyimportantinelectricpowersystem.Inthispaper,anACsamplesystemofelectricalparameterbasedonTMS320VC33DSPandtwoA/Dconversionsof16－bitisintrodu