风电质量监测与管理系统研究

【摘要】：风力发电作为风能利用的主要形式,受到世界各国的高度重视。随着世界风电装机容量的不断增加,风力发电对接入电网的冲击和电力谐波的影响将不容忽视。因此,研制风电电能质量监测与管理系统,对电能质量进行长期、连续地监测与管理,对于全面掌握及改善电能质量状况来说是十分必要的。 本文设计了一种采用下位机-上位机模式的风电场电能质量监测及管理系统。下位机的电能质量监测装置采用DSP+ARM的双CPU模式,充分利用DSP在数据处理上的优势和ARM强大的外围控制能力。DSP作为从机,主要用于数据的采集和处理,如谐波分析、各基本电参量计算等。ARM作为主机,完成对整个系统的控制功能,如风机的运行与停止、报警指示、风电的并网与断开、参数设置及相关现场显示、通信等。上位机的电能质量顶层管理系统以多种形式对各项电能质量指标进行显示,并具有数据打印、存储、查询等功能,可以为历史分析比较和未来风机运行状况预测提供数据,为改进风电机组的控制策略、制定风电电能质量治理措施和确定治理装置的相关技术参数提供必要的依据。 在硬件设计方面,数据采集采用的是TI生产的16位6通道高速A/D转换芯片ADS8364,能很好的满足高精度的要求;DSP选用的是高性能的32位定点DSP TMS320F2812;ARM选用的是SAMSUNG推出的ARM9芯片S3C2440。在软件方面,DSP算法采用了经典的快速傅立叶变换(FFT);ARM采用WINCE嵌入式操作系统;ARM应用程序及上位机程序均采用Visual Studio 2008的C#语言进行编写。 经测试,本系统具有较高的测量精度及测量速度,具有很强的稳定性,能可靠地为风电场的运行及管理提供依据。 【关键词】：风力发电 电能质量 监测与管理 DSP ARM
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM614;TM73
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 世界能源的现状11
• 1.2 风力发电的发展现状11-14
• 1.2.1 世界风力发电的发展现状11-13
• 1.2.2 中国风力发电的发展现状13-14
• 1.3 风电场电能质量监测的意义14-17
• 1.3.1 风电接入对电网电能质量的影响14-15
• 1.3.2 电能质量监测的意义15
• 1.3.3 论文的主要内容及工作安排15-17
• 第二章 电能质量概述17-27
• 2.1 电能质量的概念17
• 2.2 电能质量参数及相关标准17-21
• 2.2.1 供电电压偏差17-18
• 2.2.2 电力系统频率偏差18
• 2.2.3 三相电压不平衡18-19
• 2.2.4 电压波动和闪变19-20
• 2.2.5 公用电网谐波20-21
• 2.2.6 公用电网间谐波21
• 2.2.7 暂时过电压和瞬态过电压21
• 2.3 相关电参量的计算方法21-25
• 2.3.1 电压、电流的有效值21-22
• 2.3.2 电网频率22
• 2.3.3 电网谐波22-23
• 2.3.4 电压闪变23-24
• 2.3.5 电网三相不平衡24
• 2.3.6 电网功率及功率因数24-25
• 2.4 电能质量监测方法25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 系统设计概述27-39
• 3.1 系统功能27
• 3.2 系统架构27-28
• 3.3 电能质量监测装置的整体设计28-29
• 3.4 核心器件的选择29-38
• 3.4.1 DSP 的选择29-32
• 3.4.2 ARM 的选择32-34
• 3.4.3 A/D 转换芯片的选择34-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 监测装置硬件设计39-56
• 4.1 监测装置的整体结构39
• 4.2 数据采集模块电路设计39-45
• 4.2.1 互感器电路39-40
• 4.2.2 抗混叠滤波电路40-41
• 4.2.3 电平转换电路41-42
• 4.2.4 A/D 转换电路42-43
• 4.2.5 锁相倍频及测频电路43-45
• 4.2.6 风速、风向测量电路45
• 4.3 DSP 数据处理模块电路设计45-49
• 4.3.1 电源电路46-47
• 4.3.2 片外存储器扩展47-48
• 4.3.3 SCI 通信电路48
• 4.3.4 时钟电路48-49
• 4.4 ARM 模块电路设计49-54
• 4.4.1 通信接口电路50-53
• 4.4.1.1 RS232 串行通信电路51
• 4.4.1.2 CAN 总线通信电路51-52
• 4.4.1.3 网络通信电路52-53
• 4.4.2 人机交互电路53-54
• 4.4.3 开关量输出54
• 4.5 硬件抗干扰设计54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 系统软件设计及算法实现56-78
• 5.1 DSP 软件设计56-67
• 5.1.1 开发平台的建立57
• 5.1.2 主程序设计57-58
• 5.1.3 数据采集58-59
• 5.1.4 数据处理及相关算法59-65
• 5.1.4.1 傅立叶变换60-62
• 5.1.4.2 FFT 算法的DSP 实现62-65
• 5.1.5 串口通信程序设计65-67
• 5.2 ARM 软件设计67-73
• 5.2.1 WINCE 嵌入式操作系统简介68-72
• 5.2.1.1 WINCE 的特点68-70
• 5.2.1.2 WINCE 的结构70-71
• 5.2.1.3 基于WINCE 的嵌入式系统开发流程71-72
• 5.2.2 WINCE 在S3C2440 上的移植72-73
• 5.2.3 应用程序开发73
• 5.3 上位机软件设计73-77
• 5.3.1 上位机软件总体设计74
• 5.3.2 各功能模块介绍74-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 仿真与实验结果分析78-89
• 6.1 实验样机78-79
• 6.2 FFT 算法仿真79
• 6.3 方波形成电路仿真79-80
• 6.4 A/D 转换测试80
• 6.5 测量精度实验80-82
• 6.6 整机联调82-88
• 6.7 本章小结88-89
• 结论与展望89-91
• 结论89
• 进一步工作展望89-91
• 参考文献91-94
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果94-95
• 致谢95-96
• 附件96

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

电能质量及其分析方法综述    胡铭,陈珩

现代电能质量的基本问题    林海雪

电能质量监测技术现状与发展方向    高云鹏,滕召胜

一种实用的利用锁相环实现的倍频电路    郝媚美,郑应文

世界能源供需现状与发展趋势    唐炼

我国能源消费现状与趋势    崔荣国;刘树臣;王淑玲;奚甡;

ADS8364的原理及应用    刘书明 ,聂丽斌 ,余爱民

基于C#环境的单片机(89C51)与PC的串行通信    陆瑶;景鑫;

锁相环CD4046在电能质量分析仪中的应用    牟海维;周男;

世界风力发电现状及发展趋势    李亚西 ,武鑫 ,赵斌 ,许洪华

电能质量监测仪设计    徐勇

基于CAN总线的风电场电能质量监测与优化    李建华

基于DSP与ARM的电能质量监测系统研究    谭平

电能质量实时监测装置的研究与设计    郭磊

基于DSP和ARM的电能质量监测系统    王丽颖

风力发电中电能质量监测系统的研究    汪永智

电能质量分析系统的设计与实现    陈明金

大容量风电场接入电网的电压问题研究    田继伟

往复式单螺杆销钉挤出机停留时间分布研究    毕超;江波;

电网电容器组的谐波谐振和谐波放大的研究    史承逵

基于DSP的远程视频监控系统的研究和实现    杨凡;李祥;涂军;

基于FPGA的蝶形运算的设计与实现    陈知新;

电能质量及其综合管理    杜永平;袁桂东;

论资源环境的利用态势和行政阻碍    孙慧群

FIR数字滤波器设计窗函数法与频率抽样法比较    姚海燕;

一种基于F-P干涉仪的FBG解调系统信号重建算法    于效宇;赵洪;刘艳;岳振;

一种可调线阵CCD信号采集处理系统    刘艳;赵洪;于效宇;丁倩;

74~#开关站谐波治理及无功补偿方案设计    张建东,武宝贵

基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究    韩琳;李士杰;方科;张进;

基于FPGA的暂态电能质量检测的算法设计    王明;吴保强;

飞行控制系统仿真建模中的计算精度分析    陈丽容;姜湘岗;

电能质量综述    廖芳宇;喻川;龚应来;

Prony算法用于电能质量波形分析的可行性研究    郭成;李胜男;

电网无功补偿技术应用    刘柱揆;

破损胶囊检测的图像处理分析与研究    李莲;闫志洋;

基于蒙特卡洛法的配电网供电可靠性算法研究    张慧;李俊华;董孝华;

《电能质量 公用电网谐波》中几个问题的探讨    罗亚桥;石磊;

IIR数字滤波器设计和MATLAB实现    柴黎;姚秀芳;

GNSS接收机高性能跟踪与捕获环路算法研究    姜毅

基于S变换的电能质量扰动分析    易吉良

电能质量相关信号的S变换检测算法及应用研究    全惠敏

固体吸附剂脱除燃煤烟气汞的实验与机理研究    赵鹏飞

新型磁通切换型磁阻电机系统的分析、设计与控制研究    王道涵

电力谐波和间谐波参数估计算法研究    陈国志

非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究    刘慧芳

微网谐波振及电压暂降的评估与控制    雷之力

半岛地质环境下直流偏磁效应计算与评估研究    李长云

气流床煤气化工艺性能稳健优化与控制研究    张进春

继电保护测试仪检定装置的研究与实现    王磊

磁悬浮风力发电机转子系统的研究    李鹏

基于DSP的WiMAX自适应调制解调器的设计    高鹏

基于ATT7022B的三相多用户电能表研究    衡泽超

基于无线传感器网络的监测系统研究    陈万里

基于电力系统的电能质量检测与分析    李建军

风力发电齿轮箱非线性耦合动态特性研究    赵飞

基于DSP的多功能配电变压器监测终端的设计    郑品

金属化合物催化煤燃烧规律的实验研究    姜建勋

风光联合发电系统建模与设计    陈丽

电能质量及其综合管理    杜永平;袁桂东;

锁相环技术及CD4046的结构和应用    宋吉江,牛轶霞

基于Microsoft.NET平台的软件开发模型    鲁永泉,张鹏洲,周剑,曹三省

采用DSP技术的电能质量在线监测    顾樱华,顾春艳

基于DSP的电能质量在线监测系统的研制    周军;李志霞;陆勇;

电能质量的在线分析与监测    姜志玲;王勋;

超导储能改善并网风电场稳定性的研究    吴俊玲,吴畏,周双喜

CD4046锁相环在感应加热电源中的应用    熊腊森,全亚杰

新型静止无功发生器的控制方法研究    杨晓萍,孙晓娟

电能质量指标及其算法的研究    于庆广;付之宝;

变速恒频风电机组并网运行模型研究及其应用    申洪

大型风电场电压稳定性分析与控制研究    潘文霞

绕线式异步电动机串级调速的单片机模糊控制    杨俊和

电能质量监测与分析系统的研制    曹德宁

小波在电能质量检测和分类中的应用    梅雪

CAN现场总线网络环境通讯协议研究与实现    吕宁

风电场并网对系统影响分析及穿透功率极限优化算法    郑国强

大型风电场并网运行的若干技术问题研究    吴俊玲

Web技术的电能质量监测系统的设计与实现    张正书

基于CAN总线的风电场电能质量监测与优化    李建华

基于嵌入式的电能质量数据采集系统的研究与设计    申伟杰

大型恒速恒频风电场并入输电网的动态特性研究    钱少锋

供电电能质量监督管理模式研究    于希娟;赵永强;蔡伯华;

基于网络的用户侧电能质量监测仪设计    王宾,潘贞存

基于低压用户侧的电能质量监测研究    王宾,潘贞存,宋洁

电能质量监测的发展趋势与新型电能质量监测仪的研制    董超,宋政湘,耿英三

电能质量监测与评估系统的开发    李连结;骆长云;于建华;

大庆油田电力集团宏伟热电厂电能质量监测浅析    任德胜;梁俊伟;

浅谈电能质量的监测    葛明兰;

电能质量监测技术综述    朱永强;尹忠东;肖湘宁;申展;

第三届电能质量及柔性输电技术研讨会征文通知    

实时操作系统在电能质量监测器中的应用    牛博,宋政湘,张自驰,王建华,耿英三

基于数字信号处理器的电能质量监测    李建军;

基于时频分析的电能质量监测算法的研究    李雅梅;付华;杨会玉;

基于虚拟仪器的电能质量监测系统的设计    李盈盈;房俊龙;王福禄;

基于LabVIEW的电能质量监测系统    甘颖;

SCS—260电能质量监测装置    

供电企业电能质量监督管理要求与管理方法    郑志华;高佩忠;魏岳;

医疗设备供电系统电能质量控制的研究    刘铁兵;汤黎明;戚仕涛;吴敏;朱兴喜;

一种新型电能质量监测和控制装置    侯勇;

CAN总线电能质量监测装置关键技术的研究    佟为明;袁帅;赵志衡;李中伟;

新型电能质量监测装置的硬件平台设计    冯红岩;张建成;李和明;

上海电能质量监测系统通过验收    楼晓东

“一站式服务”助企业跨越绿色壁垒    本报记者 蔡方

神州数码：物流GPS+CDMA 1X兼控管理系统    

泗水供电公司建立低压业扩管理系统    李军 乔元凤 乔海元

执法管理系统扣分不讲情面    余红　徐震 郑景云 陈晓光

承钢物资采购价格管理系统上线    陈军 林宝会

“进境冻肉冷库查验管理系统”通过鉴定    耿捷

实现“透明式”运维管理    京客隆运维部主任 张勋军

SafeNet推移动数字版权管理系统    胡英

防伪税控红字票管理系统试运行    向阳

网络化电能质量监测系统若干关键技术的研究    翁国庆

电能质量远程监测与有源电力滤波研究    杨杰

电能质量扰动分析与监测研究    陈春玲

基于支持向量机的电能质量分析和负荷建模研究    占勇

基于小波变换和支持向量机的电能质量扰动分析方法    宋雪雷

基于Multi-agent的电能质量监控网络的研究    赵丽平

电力系统数据压缩的算法研究及通信网络仿真    毕研秋

现代中药产业链管理系统研究    闫希军

基于准同步采样的电力系统谐波与间谐波在线检测方法研究    周峰

电能质量扰动在线监测方法研究    黄文清

嵌入式电能质量监测系统的研究    郑丰

湖润变电站电能质量监测与综合治理仿真实验系统研制    张爽

基于虚拟仪器和网络技术的电能质量监测和管理系统    侯立峰

风力发电机组电能质量监测与改善的研究    王家乐

电能质量分析及监测技术的研究    鉴庆之

并网逆变器的电能质量监测装置    刘斌

基于虚拟仪器的电能质量监测系统的研究    张有玉

基于TMS320F2812的电能质量监测装置的设计    宋鑫

基于ASP.NET的电能质量监测与评估系统的设计与开发    李骁斐

基于TMS320C5509的电能质量监测系统的研究与设计    丁洁