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基于物联网的用户端电能质量监测系统研究

彭阳  
【摘要】:随着国家电网“三型两网”战略目标的提出,为了适应国家和国家电网关于物联网的建设部署,同时结合用户端电能质量监测的现实需求,本文研究了一种基于物联网的分布式用户端实时电能监测系统,采用基于GPRS+Zig Bee的双通信模式,对采集的电能数据进行了相关质量分析,并搭建了仿真模型与实验平台进行验证分析。本文首先对设计的电能监测系统整体架构进行了规划,对电能监测系统功能需求进行了分析。设计了基于STM32为核心处理器的电能质量监测装置硬件系统,重点研究设计了包括互感器及其辅助电路、电压钳位电路、抗混叠低通滤波电路和电压跟随的调理电路,大大提高采样精度;设计了CC2530电路及其巴比伦匹配电路,以实现局域数据无线传输;设计了SIM800C及其外围电路,实现数据的远程传输。根据设计的电路原理图,完成了PCB板的绘制。然后对各类电能质量指标及其测量方法进行了介绍,并完成了基本电能质量指标的离散化计算。重点对电力系统谐波的测量进行了算法研究,完成了基于基2-快速傅里叶变换和db6小波变换对谐波信号的分析,并搭建了算法的MATLAB仿真模型,基于得到的仿真波形和仿真数据验证了算法的可行性。通过Zig Bee技术组建了实现局域通讯的星型网络拓扑,提出了基于代理服务器技术以及多线程技术的云平台服务器和客户端软件设计,并利用Python完成了程序设计。最后,针对本文设计的基于物联网的用户端电能质量监测系统,进行了系统级仿真,同时进行了硬件调试以及搭建了远程传输和局域无线传输试验平台,整体验证了本电能质量在线监测系统具有较好的响应速度和可靠性,测量误差较小且具有普适性。本文共包含图103幅,表24个,参考文献72篇。


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