嵌入式多种电能监控终端

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为缓解居民日常用电压力,我国企业用电已经转变为市电、柴油发电、风力发电和光伏发电混合使用的模式。企业用电对于电能质量要求较高,因此配电端监控必不可少。不同于传统电能计量,由于绿色能源的加入,且具备自身独特的电性,如何实现对于多种能源的监控成为众多大型企业迫切需要解决的问题。  嵌入式多种电能监控终端是基于国内外已有的先进电能计量技术,结合我国企业配电端实际的电能状况,可以同时监控多种电能的多功能电能监控设备。在课题进程中,完成了硬件电路设计、PCB板绘制、硬件驱动开发、电路调试、内核移植、引导程序开发、应用程序编写、软件调试、整机组装、样机测试、数据分析、误差修正等主要工作。硬件设计中,选择ARM7系列S3C44B0作为微处理器。传统电能计量部分,利用具备交流三相、单相软切换功能的专用电能计量芯片实现,在保证精度的基础上,解决了传统电能三相、单相切换的问题;绿色能源部分由于其自身特殊的电性,在配电端经过处理,接入监控终端的是较为稳定的直流电,幅值在小范围内摆动,因此利用高精度串行AD芯片将直流信号转换为数字信号,通过微处理器完成信号处理、计算,实现绿色能源的计量功能。软件开发中,选择了开源免费的实时操作系统μC/OS-Ⅱ,分步骤完成内核移植、引导程序开发、用户应用程序开发即多任务的具体实现。在多任务系统内部,使用信号量和消息队列实现多任务间的同步与通讯。最终完成四台样机的组装、调试,并测试功能、记录数据。在对样机进行测试过程中,对绿色能源接入部分出现的非线性误差进行了研究,提出了解决方案,并通过测试数据证明方案可行性。通过对所有功能测试的数据进行分析后,前瞻性的提出了硬件优化和软件二次误差修正两种手段,作为进一步提高精度的方案。  嵌入式多种电能监控终端达到了设计预期,并优于大部分技术指标要求。大量测试数据证明了终端具备实现多种能源监控的功能,为大型企业的配电端电能监控提供了解决方案,并为功能、精度的扩展预留了空间。
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