基于ARM和DSP的电能质量监测系统的研究与设计.ppt

基于ARM和DSP的电能质量监测系统的研究与设计 姓名：井路 学号：106101371 专业：检测技术与自动化装置 指导老师：陈庆伟 * 目录 1 国内外研究现状及意义 2 系统的结构 3 主要研究内容 4 预期解决的主要问题 5 学位论文工作进度安排 * 1 国内外研究现状及意义 电能既是一种经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能源形式，又是一种由电力部门向电力用户提供，并由供、用双方共同保证质量的特殊产品。 电能的应用程度是一个国家发展水平和综合国力的主要标志之一。 * 国外发达国家关于电能质量的研究 国外有关电能质量控制的研究起步较早，而且正掀起高潮。 电能质量检测仪器大都采用智能式，具有高精确度、高集成度及高可靠性的特点。 既有可对电能质量参数在线实时测量的便携式仪器，也有可对这些参数按天、按月进行累计分析的固定仪器，而且还具备谐波分析功能 价格不菲 * 国内关于电能质量的研究 已经有20多年的历史，一些厂家如上海宝钢安大电能质量有限公司、安徽省振兴科技股份有限公司等生产的电能质量检测仪器能基本满足用户的要求 电能质量理论的全面研究比较薄弱，电能质量检测产品还存在不少问题如:检测指标不全面；通信手段单一，人机交互性差 ；不少产品没有经过权威部门的全面认证，质量不高；实时监测系统尚处于试点阶段，离成熟推广还有相当距离；产品缺乏相应的国家标准或工业标准。 * 研究意义 供电质量不高将引起产品质量下降，甚至导致某些重要的生产过程中断，从而造成严重的经济损失 随着时代的发展，现代电网负荷结构已经发生了很大变化，传统的一些监测技术已经不能完整、准确地描述实际发生的动态电能质量 对电能质量指标进行监测、统计和分析，实现对电能质量的全面控制是十分必要的 * 2 系统的结构 系统分为三个模块 系统数据采集模块 系统控制模块 系统的数据处理模块 * * 3 主要研究内容 系统的数据采集电路 电能质量分析方法 嵌入式Linux的系统开发 系统的调试和优化 * 4 预期解决的主要问题 1 电能质量的分析方法 2 嵌入式Linux系统的开发 3 数据采集模块的控制 * 4.1 电能质量的分析方法 电能质量分析很重要的方面是对引起电能质量问题的信号进行分析与处理。 分析方法的选择： FFT（快速傅立叶变换） 小波变换 * 小波变换 小波基的选择 小波变换的多分辨率分析 S A1 D1 A2 D2 A3 D3 * 小波基的选择：Daubechies4小波滤波器 需要采用时域和频域同时具有良好的局部性 对不规则性较为敏感 频域分析时，要求能够提取非平稳信号的瞬时、奇异与突变成分。 分析大量的数据 * DSP应用系统软件的设计 首先进行初始化，包括A/D和DSP寄存器以及串口的初始化 打开串口接收中断，开始采集数据，采样结束后关闭A/D 利用小波变换对数据进行处理 处理结果以及必要数据送到HPI交互区，完毕后重新打开A/D进行新一轮的采样 * 4.2 嵌入式Linux系统的开发 嵌入式系统主要实现的功能 实现系统的任务调度 数据转存 人机交互界面 对外通信 * GUI开发工具的选择： Qt/Embedded 可移植性 稳定性 配套的工具也比较多，用户可以在较短时间内开发出高品质的图形用户系统 用户图形界面编程要求：简单、直观、可靠、占用资源小且反应快速，以适应系统硬件资源有限的条件。 * 系统与上位机的通信 预想的三种通信方案 1：利用网线向上位机传输数据，不过只适合 近距离传输 2：利用GPRS，即通用分组无线业务，可以作为远程通信的方式 3：利用现场总线技术，比如longworks，支持设备间的点对点通信，能保证现场设备间通信的速率和可靠性 * 4.3 数据采集模块的控制 电网信号的数据采集及处理 系统的内部通信 ARM和DSP之间通信 DSP与A/D转换器之间的通信 * 利用DSP处理器的增强型8位EHPI8主机接口来完成ARM和DSP之间的通信 由于ARM中不具有标准的HPI接口，所以在和DSP的HPI接口相接时需要使用其它的一些信号线来进行模拟 将ARM中的接口引入CPLD，在其内部完成各种逻辑控制后，再通过I/O引脚与DSP的HPI接口相连 * 5 学位论文工作进度安排 第一阶段（2007年5月—2007年7月）：了解市场需求，阅读文献，完成开题报告、文献综述； 第二阶段（2007年8月—2007年9月）：学习软硬件相关的知识，确定大体解决方案； 第三阶段（2007年10月—2008年1月）