40000字硕士毕业论文智能控制的电力核相技术研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：40000字

论点：相位,系统,嵌入式

论文概述：

本章为论文的绪论部分，对电力核相技术的研究背景、目的意义进行了阐述，并介绍了国内外的研究发展情况。最后，对论文的主要工作进行了阐述。

论文正文：

1导言

1.1电力系统核相技术研究的背景和意义
美国能源部信息管理部门在《2006年国际能源展望》中预测，世界用电量将从2003年的147，810亿千瓦时增加到2015年的216，990亿千瓦时和2030年的301，160亿千瓦时，年均增长2.7%；世界装机容量将从2003年的37.1亿千瓦增加到2030年的63.49亿千瓦。2020年前，中国的用电量和装机容量将居世界首位，但目前电力建设无法满足快速增长的用电量，投资需求非常大。这将导致中国乃至世界城市发电系统的大规模建设和改造。新电站已接入电网。新变电站投产前，通常在输变电工程扩建、改造或主设备大修后，在竣工运行现场进行核相试验。这被称为相位确定，包括检查相位序列和相位。检查相序，主要是发电机和电动机的正常工作。在电力生产的实践中，发电机必须在连接到电网之前进行测试，以检查相序和相位。如果相序和相位不正确，发电机就不能连接到电网。强行连接电网会导致设备损坏。这种事故的性质相当严重。
在电网改造过程中，经常注意保持电网的原始相序，以免给用户带来麻烦。不仅是在设备发生变化时，核相的作用才得以凸显，而且在电力系统发生稳定事故时，实时测量技术在确定故障的类型、位置和原因以及帮助提供有效的反事故措施方面发挥着非常重要的作用。相角是反映系统稳定性的最重要的状态量。如果能够实时测量，调度员可以通过计算机实时监测系统母线电压相角的变化，并及时发出调度命令。随着近年来嵌入式系统的快速发展，将嵌入式智能控制方法引入电力系统已成为一种趋势。嵌入式处理器可用于收集和分析各种仪器测量的结果，以获得工作人员所需的结果。电力系统需要小型化和抗干扰，这样可以充分降低设备投资，优化设备集成，提高系统运行效率。配合互联网技术，完美实现嵌入式远程控制，让员工进行在线监控，促进电力系统自动化。

1.2国内外研究的技术现状和发展趋势
近年来，电力发展迅速，电网的复杂性日益增加，带来了便利的同时也带来了安全隐患。庞大系统中任何小部分的问题都可能导致恶性连锁反应，最终导致系统完全崩溃。最近一次，世界电力史上最严重的事故发生在2003年8月14日下午16: 10，美国东北部和加拿大部分地区，导致100多家电厂关闭，其中22家核电站受到保护性关闭，停电持续31小时，经济损失40-60亿美元，5000万人的工作和生活受到严重影响。这起事故引起了各国的极大关注，特别是在中国，在中国，国家网络已经形成，跨地区力量日益增强。如何确保大电网稳定运行，防范重大灾害，已经成为一个亟待解决的重大问题。电力系统相位的实时测量长期未能实现的根本原因是电力系统面积大，用常规方法和技术很难找到合适的参考量。虽然电磁波以300000公里/秒的光速传播，但对于工频信号(50Hz)，100公里的传播相位滞后6。
早期相位测量方法是将交流电压信号发送到控制中心进行比较和显示。由于这种不确定的延迟，不可能在不同位置之间确定相同的参考量，导致该方法的测量误差过大。当相位角在后期用同步时钟测量时，工频信号1ms的同步时钟误差将导致18°的相位偏差。由于过去时钟精度低，以及过去通信和计算技术的限制，这个问题没有得到很好的解决。随着卫星技术、计算机技术和通信技术的发展，相位测量已经有了成熟的基础。1980年，加拿大G . Missuot首次使用无线电导航和定位系统:罗兰-C提供的时间被用作同步时钟进行相位测量。由于接收罗兰-C的困难，卫星系统GOES(地质统计操作环境卫星)提供的时间在1981年被用作同步时钟[3]。1981年，瑞士波拿诺米(P.Bonanomi)利用无线电广播计时，其时间作为同步时钟信号测量相角，并首次预测了相位的应用前景。

2整体系统设计

2.1系统规划设计目标
智能控制动力核相系统的规划设计要求满足以下目标:
(1)同时检测6个信号的相位，并将数据发送至数据处理中心。时间坐标信息被添加到每个信号采集数据中，并且时间信息由互联网提供。
(2)嵌入式平台包括数据处理中心、数据库和网络服务器。
(3)数据处理中心有独立的操作界面软件，可以存储相位偏差大的数据，如数据库，并可以随时查询和分析。经处理的实时阶段数据通过网络服务器发布到互联网，供远程工作人员查看。

2.2核相方法的选择

2.2.1核相法简介
核相系统的关键部分是核相法的选择。如何检测相位信息是一个首要问题。目前相位检测方法有很多种，大致可以分为模拟方法和数字方法。模拟方法是将两个信号的过零时间差转换成电压或电流，从而计算出频率。用模拟方法检测相位需要一套特殊的硬件电路。该方法对相位差信号的变化不敏感，精度差。数字方法是用计数脉冲直接填充相位差脉冲，然后计算计数脉冲数，取平均值求出相位。计数脉冲的频率越高，测量精度越高。根据具体情况，可以采用不同的方法来适应不同的系统。以下是几种常用相位检测方法的简要介绍。

3系统硬件平台设计...........................................28-39
3.1硬件平台总体结构...........................................28
3.2采集电路...........................................28-33[/比尔/] 3.3核心电路...........................................33-38嵌入式平台3.4的[/BR/]本章总结...........................................38-39
4系统软件平台...........................................39-62
4.1嵌入式Linux系统概述...........................................39
4.2嵌入式Linux移植...........................................39-46
4.3数据库移植...........................................46-48
4.4数据处理软件...........................................48-57
4.5网络服务器...........................................57-61
4.6本章概述...........................................61-62
5实验结果和分析...........................................62-67
5.1嵌入式平台软件测试...........................................62-64
5.2硬件平台测试...........................................64-65
5.3网络服务器测试...........................................65-66
5.4本章概述...........................................66-67

结论

随着电力工业的逐步发展，对电网的需求越来越高。不应低估核阶段的工作。本文针对传统核相工作的危险性和复杂性，开发了智能控制电力核相系统，从根本上解决了核相问题。本文利用二次核相原理和嵌入式系统实现安全高效的核相运行。同时，采用B/S模式的网络服务实现远程实时相位监控，对促进电力系统自动化起到了积极的作用。设计中采用
DFT算法进行相位计算，并采用锁相环扩频技术提高采样频率的同步性，保证采样精度，提高算法精度。硬件采用ARM9内核的微处理器S3C2440作为系统处理器，嵌入式Linux作为实时操作系统。在此基础上，设计了数据处理软件和网络服务器。为了确保系统的嵌入式特性，还选择了单个文件数据库SQLite作为数据存储和查询工具。这些都是传统核阶段工作无法比拟的，具有更大的灵活性和智能性。
由于系统建立在嵌入式平台上，具有良好的扩展功能，在移植嵌入式网络服务器后，除了核相工作之外，还可以对电网进行远程实时监控。本文设计的远程监控是针对相位信息的，可以使远程工作人员了解电网当前的相位变化，并根据变化做出相应的判断。