基于单片机的电网基本参数测量Word格式文档下载.docx

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年级、学号：

指导教师：

摘要

近些年来，随着科学技术的发展和社会生活的进步与需要，电力系统中电能

质量在工业生产中日益重要。

所以，对电网参数进行及时有效的分析和检测是十

分必要的。

建立监测和分析电能质量各项指标的系统，可以提高电能的质量，并

且可以及时地检测、更新电网中的各项指标。

目前市场上有两类电能质量测试装置，一种是功能简单价格低廉，但是不能

高效地检测电能质量参数。

另一种测试装置功能齐全但是价格偏高，故市场上并

不普及。

因此，本次毕业设计就是想要克服上述两种装置的弊端，所设计的电能

参数测量系统既性能优良、又满足市场需求。

本次设计基于电能质量的概念，从硬件、软件这两方面来设计，以51单片

机为核心对电网参数进行测量、以及设计报警电路、保护电路。

主要包括的内容：

结合51单片机的特点进行信号采集、模数转换、数据处理和显示等模块的软硬

件功能设计与实现。

利用传感器模块对电网的参数进行测量，在显示电路给出电

压、电流的测量原理。

对电参数的测量采纳数字信号处理技术，在系统性、及时

性、精确性方面有着巨大的优势。

关键词：

电网参数单片机电能质量数据显示

I

Abstract

Followthefastevolutionofnationaleconomyandhighstandardof

livingonpowersystemhigherandhigherrequirementforqualityof

powerenergyandindustrialproduction.So,inreal-timedetectionand

analysisofpowerparameterhasimportantsignificance.Inorder

completethepowerquality,thefirsttoestablishtheindicatorsofthe

powerqualitymonitoringandanalysissystem,realtimeupdateofdata

acquisitionandmeasurementofvariousindexinpowersystem.

OnthemarketuseofenergyqualityteachingInstallationisdivided

intotwocategories,generalusersisgoodtofinditdifficulttoasaccept.

Anotheristhatcheapbutsimplefunction,couldnotfullyrashthevarious

kilometersofqualityofelectricenergy.So,thisdesignistodesigna

full-featured,suitableforthemarketdemandofpowerparameter

measurementsystem.

Inthispaper,onthebasisofdiscussingtheconceptofqualityof

electricenergy,introducedtheresearchofpowerparametersystemwith

51microcontrollerasthecoreofthehardwaredesign,softwaredesign.

Theyaremainlyasfollows:

Thesoftwareandhardwaredesignwiththe

characteristicsofthe51singlechipmicrocomputerforpowerdistribution,

digitalcoversion,datamodule.Theparametersweremeasuredusing

instrumenttransformerchipmoduleonthegrid,theprincipleof

mesurementofvoltage,current,frequencycircuitisgivenavalueis

II

displayed.Measurementofparametersusingsignalprocessing

technology,inordertoimprovetheaccuracy,real-timeandsystemlevel

hasuniqueadvantage.

Keywords：

gridparameterssinglechipmicrocomputerpower

qualitydatashow

III

目录

摘要........................................................I

Abstract....................................................IV

1绪论........................................................1

1.1研究背景.................................................1

1.1.1课题研究背景及意义.................................1

1.1.2电能质量的定义.....................................1

1.1.3电网质量问题的研究现状.............................1

1.1.4现阶段电网质量测量装置的调查.......................3

1.2研究目的和意义..........................................3

1.3研究方法和构想..........................................4

1.3.1总体设计思路理论综述：

.............................4

1.3.2总体设计思路原理框图：

2电网参量测量系统硬件电路设计............................6

2.1互感器（变压器）模块....................................6

2.1.1互感器介绍.........................................6

2.1.2电压互感器.........................................6

2.1.3电流互感器.........................................8

2.1.4电压、电流测量回路................................10

2.1.5互感器模块采集电网参数电路图......................12

2.1.6监测与保护电路设计................................12

2.1.7频率的测量........................................12

2.2模数转换（A/D）模块....................................14

2.2.1ADC的定义........................................14

2.2.2A/D转换芯片的选择................................14

2.2.3A/D模块和单片机模块硬件连接......................17

2.3控制器模块..............................................18

2.3.1单片机最小系统....................................18

2.3.2MCS51单片机......................................19

2.4显示模块................................................21

2.4.1LCD12864液晶显示模块简介........................21

2.4.2模块主要硬件构成说明.............................22

2.4.3模块接口说明....................................22

2.4.4LCD12864显示电路硬件电路图......................24

2.5电网参量测量系统总原理图................................25

IV

2.6元器件清单..............................................26

3电网参量测量系统软件程序设计...........................27

3.1A/D数模转换程序.......................................27

3.2LCD液晶显示程序......................................28

4总结与展望................................................32

致谢.......................................................33

参考文献...................................................34

V

1绪论

1.1研究背景

1.1.1电网的定义

在电力系统中，电网属于运送和分派电能的中间环节,被称作发电和用电的

关联设施。

变配电所、配电线路和输送电线路构成输电网。

一般把由输电、配电、

用电设备组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网，简称电网。

电压等级可

以分成超高压的有330kV到750kV；

特高压：

直流800kV、交流1000kV，这两

种基本上就是大负荷电网了。

然后高压110、220kV；

中压6、10、20、66kV。

一般情况而言，传输的距离越远，电压的等级越高。

1