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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于快速傳輸海量存儲(chǔ)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 現(xiàn)代工業(yè)、商業(yè)及居民用戶的用電設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量日漸敏感，對(duì)供電質(zhì)量提出了更高的要求。如何提高和保證電能質(zhì)量己經(jīng)成為我國電力系統(tǒng)面臨的重要問題，通過對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄和分析，可以為改善電能質(zhì)量、制定有關(guān)電能質(zhì)量治理措施和政策提供必要的依據(jù)，也為后續(xù)確定電能質(zhì)量治理的方式及治理裝置的相關(guān)技術(shù)參數(shù)提供重要的依據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前已有電能質(zhì)量檢測(cè)裝置，①其功能單一，只能檢測(cè)某一項(xiàng)或幾項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)，②由工人定期檢查，達(dá)不到對(duì)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)檢測(cè)，③數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小，不能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)電能質(zhì)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。 結(jié)合目前設(shè)備存在的缺陷本項(xiàng)目研究并開發(fā)一套電能質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)將對(duì)電壓偏差﹑頻率偏差﹑諧波含量﹑電壓波動(dòng)和閃變﹑三相不平衡這五項(xiàng)國家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行分析處理。項(xiàng)目具體內(nèi)容有：1.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)壓縮與大容量存儲(chǔ)模塊，實(shí)現(xiàn)脫離計(jì)算機(jī)直接向U盤讀寫數(shù)據(jù)，模塊提供了通過串口或SPI口讀寫U盤或移動(dòng)硬盤的簡(jiǎn)單途徑，帶有標(biāo)準(zhǔn)USB2.0接口，遵循USB2.0協(xié)議規(guī)范，可以全面兼容所有遵守USB協(xié)議規(guī)范的移動(dòng)存儲(chǔ)器（如U盤及USB接口的移動(dòng)硬盤等），從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)原始數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)；2.研制CAN-bus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，其內(nèi)部集成了CAN-bus 接口和EtherNet 接口以及TCP/IP 協(xié)議棧，利于它可以輕松完成CAN-bus 網(wǎng)絡(luò)和EtherNet 網(wǎng)絡(luò)的互連互通，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速方便的傳輸；3.設(shè)計(jì)檢測(cè)終端，其中主要包括DSP芯片TMS320F2812和高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8364的數(shù)據(jù)采集模塊及硬件鎖相環(huán)電路，并與數(shù)據(jù)壓縮與存儲(chǔ)模塊和CAN-bus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊一起構(gòu)成整個(gè)電能質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。4. 編制后臺(tái)監(jiān)測(cè)管理和預(yù)警系統(tǒng)，包括控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)和信息發(fā)布子系統(tǒng)，通過圖表顯示、統(tǒng)計(jì)、分析，實(shí)時(shí)直觀地給出電能質(zhì)量的健康狀況.
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作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 隨著各種電力電子設(shè)備不斷增加，一些負(fù)荷的非線性、沖擊性和不平衡的用電特性，對(duì)供電質(zhì)量造成嚴(yán)重污染。通過對(duì)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄和分析，有利于電能質(zhì)量的治理。 在硬件上，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析處理而設(shè)計(jì)了電路以及電路的連接。在以A/D模塊ADS8364為核心的數(shù)據(jù)采集部分，為了避免頻譜混疊現(xiàn)象的發(fā)生并保證一定的采樣精度，設(shè)計(jì)了模擬量輸入前的抗混疊濾波、放大電路。同時(shí)為了防止對(duì)非工頻電壓采樣時(shí)可能出現(xiàn)的頻譜泄露現(xiàn)象，在此巧妙的設(shè)計(jì)了鎖相倍頻電路，將其作為A/D轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)，既實(shí)現(xiàn)了同一周期內(nèi)的均勻離散，又實(shí)現(xiàn)六路信號(hào)的同步采樣。在數(shù)據(jù)分析處理部分，選用高精度定點(diǎn)DSP芯片TMS320F2812作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，設(shè)計(jì)了其基本的外圍電路，并靈活的應(yīng)用了其對(duì)于中斷信號(hào)的處理性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于A/D采集信號(hào)的接收。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸部分，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)壓縮與大容量存儲(chǔ)模塊以及CAN-bus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，為我們解決了高速數(shù)據(jù)傳輸和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題，本裝置可以實(shí)現(xiàn)1TB的海量存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)壓縮比達(dá)3：1，傳輸速率高達(dá)1Mbps。系統(tǒng)引用了FFT算法，使128點(diǎn)的頻域分析運(yùn)算量降為原來的1/20，可滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。準(zhǔn)確度： 電壓偏差:0.5%; 頻率偏差:0.01Hz; 三相電壓不平衡度:0.2%; 三相電流不平衡度:1%; 諧波:達(dá)到GB/T 14549-1993規(guī)定的A級(jí)標(biāo)準(zhǔn); 閃變 :5%; 電壓波動(dòng):5%。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 結(jié)合目前國外已有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)點(diǎn)和國內(nèi)監(jiān)測(cè)儀存在的不足，本課題研究基于快速傳輸海量存儲(chǔ)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)的研制成功，解決了目前功能單一﹑精度低﹑存儲(chǔ)量小和數(shù)據(jù)傳輸慢的問題。該裝置利用數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)模塊以及CAN-bus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，實(shí)現(xiàn)了大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽硗?，利用現(xiàn)有的16位高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片完成數(shù)據(jù)的采集，結(jié)合各項(xiàng)參數(shù)的具體算法，使測(cè)量精度大大提高。對(duì)電能質(zhì)量各參數(shù)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)有效的改善電能質(zhì)量，為用戶提供穩(wěn)定可靠的電能。 1、在硬件選擇上，采用高速DSP，硬件鎖相環(huán)，以及16位A/D轉(zhuǎn)換器，大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)算性能，測(cè)量精度。 2、測(cè)量數(shù)據(jù)收集實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)收集，大量現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。 3、測(cè)量結(jié)果分析智能化，結(jié)合上位機(jī)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題。 4、通信采用CAN總線結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)大量數(shù)據(jù)的快速傳輸。 5、外部添加大容量存儲(chǔ)設(shè)備，可以保存長(zhǎng)期的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以便隨時(shí)調(diào)用檢測(cè)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 有償技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物，產(chǎn)品，圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，我們擁有了高速數(shù)據(jù)處理的DSP芯片和高精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片，從而解決了以前處理速度慢和精度低的問題；對(duì)數(shù)據(jù)壓縮與大容量存儲(chǔ)模塊以及CAN-bus轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊研發(fā)的成功，為我們解決了高速數(shù)據(jù)傳輸和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題，本裝置可以實(shí)現(xiàn)1TB的海量存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)壓縮比達(dá)3：1，傳輸速率高達(dá)1Mbps。所以我們現(xiàn)在有條件有能力研制出功能完善、性能指標(biāo)高、運(yùn)行可靠的電能質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。 對(duì)電能質(zhì)量各參數(shù)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)有效的改善電能質(zhì)量，為用戶提供穩(wěn)定可靠的電能。目前全國的變電站達(dá)到上千家，再加上一些大型的工廠，該監(jiān)測(cè)裝置的使用必將對(duì)查找事故原因，減少事故的發(fā)生有著極大的幫助作用。該裝置的研究成功及其推出，既有當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)意義，也有巨大的推廣價(jià)值。
同類課題研究水平概述
- 1、國外研究現(xiàn)狀和最新動(dòng)態(tài)，早在20世紀(jì)60年代，國外就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到電能質(zhì)量的重要性，并開始從事相關(guān)課題，從所適用的功率理論的擴(kuò)展，到電能質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立；從全國性的電能質(zhì)量的普查、監(jiān)測(cè)到用戶終端電氣環(huán)境的定義；各種電能質(zhì)量問題分析方法的提出，以及用戶電力技術(shù)等電能質(zhì)量控制技術(shù)的研究和裝置的開發(fā)正深入進(jìn)行。（1）理論方面積極開展電能質(zhì)量指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系研究。（2）人工智能AI和高級(jí)數(shù)學(xué)工具在電能質(zhì)量研究中的應(yīng)用。（3）統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器UPQC或稱電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器PQC。它可以對(duì)供電電壓進(jìn)行快速補(bǔ)償，是一項(xiàng)具有綜合功能的電能質(zhì)量控制器。（4）此外，針對(duì)各種電能質(zhì)量問題，國外已提出并開發(fā)了許多改善和提高電能質(zhì)量的裝置，包括：有源電力濾波器APF和無源濾波器TF、電池貯能系統(tǒng)BFSS等等一系列電力電子裝置，并且部分產(chǎn)品開始進(jìn)入大量實(shí)用化階段。 2.國內(nèi)，為了保證我國的電能質(zhì)量，到2002年底，我國相繼發(fā)布了六項(xiàng)電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于暫態(tài)電能質(zhì)量現(xiàn)象的描述和定義還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)暫態(tài)電能質(zhì)量的檢測(cè)、分類與識(shí)別的分析方法諸如FFT、小波變換以及人工智能的結(jié)合應(yīng)用研究已逐步展開，并成為電能質(zhì)量領(lǐng)域的新熱點(diǎn)問題。特別是基于小波變換的電能質(zhì)量問題的應(yīng)用方面已進(jìn)行了探討和實(shí)驗(yàn)研究，并取得了一定的理論成果。雖然目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的功能、性能指標(biāo)已大幅提高，但與國外高檔產(chǎn)品相比還存在不小差距。在功能上沒有國外相關(guān)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的功能完善、設(shè)計(jì)不夠人性化；性能指標(biāo)沒有國外高檔產(chǎn)品高：如檢測(cè)指標(biāo)不全、測(cè)量精度不夠等；產(chǎn)品可靠性、一致性、工藝性與國外產(chǎn)品的差距則更大。此外，我國研發(fā)的裝置大多是對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的指標(biāo)的測(cè)量和監(jiān)測(cè)，對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)的監(jiān)測(cè)還處于起步階段，這一方面很有必要進(jìn)一步探討和發(fā)展。
