一、项目概述

1.1 导言

电能质量界说为导致用电设备毛病或不能正常作业的电压、电流或频率的差错。电能质量监测体系是确保电力体系安全可靠和经济优质运转的技能支撑。跟着市场经济和电器设备的开展，电能质量遭到供电企业和电力用户的一起重视。供电企业可对不同的电能质量区分等级、别离定价；用户可根据设备及生产工艺挑选不同质量的电能。因而电能质量剖析仪成为热门产品。

1.2 项目布景/选题动机

现在产品多表现为独自的电能质量检测仪器，只能用于某时某地的检测，剖析猜测及智能性不强。跟着数字信号处理理论及器材的开展，对电能参数进行深入剖析成为可能，网络技能为长途定位、时钟同步等功用供给了低本钱的完成办法。

本项目运用AT32UC3A0512完成了广域电网的层次化电能质量检测体系，对供电企业和用户都有重要的含义。体系由两部分组成：一是独立的电能质量剖析仪，差异于现在的产品提高了剖析检测目标，并添加了功率因数补偿功用，可下降用户的本钱。二是完成了电能质量剖析仪的局域网接口，可用于用户的多点随时检测。

二、需求剖析

2.1 功用要求

整个体系由监控总站、监控终端三部分组成。体系比较巨大，完成了首要功用。

图1 体系架构

2.2 功用要求

本项目根据EAT32UC3A0512的AVR EVK1100规划完成了层次化电能质量检测仪。首要是本地电能质量监测仪，能丈量电力线的电压差错、闪变、不平衡度、谐波、频率、无功功率等电能质量参数，并完成了功率因数的主动补偿；其次运用AT32UC3A0512的MAC功用完成下场域网内的网络互联，重点是IP地址的主动获取、设备和服务的播送及发现等，经过剖析网络中不同监测点的参数完成毛病的定位；具有技能先进行和功用实用性。

三、方案规划

3.1 体系功用完成原理

体系全体原理框图如上所示

在EVK100上完成层次化电能质量检测仪，首要扩展电网接口板。基本原理如下图所示。别的添加的功率因数补偿功用从硬件上需求添加电力电容切换接口板，其原理如下所示。

电网接口板硬件结构框图

%&&&&&%切换原理图

3.2 硬件渠道选用及资源装备

EVK1100是一个根据AVR32 AT32UC3A单片机操控器的评价套件和开发体系。它装备一系列丰厚的外设、内存，可充沛开发AVR32设备的悉数潜能。支撑AT32UC3A、以太网端口、传感器（光照、温度、电位器）、4×20蓝色LCD（PWM变频背光）、JTAG衔接器、Nexus、USART、USB 2.0接口，TWI接口、SPI。本规划充沛发掘EVK1100的基本功用，并结合了最新的技能开展，首要体现在：

1、 运用网络接口完成长途衔接。

2、 运用USB接口完成了收集数据的存贮功用。

3、 运用串口衔接PC完成设备操控和调试操控。

4、 运用模仿量和数字量完成电网检测等功用。

惋惜的是模块自身装备的显现功用不行强壮，只能显现文本信息。若能装备高端显现模块可完成波形显现、实际模仿等功用，更具有运用价值。但根据EVK1100模块可经过网络在核算机上完成这些功用。

3.3体系软件架构

整个软件从功用上分为两部分：一是本地电能质量剖析仪的功用，二是网络运用。

电能质量参数的丈量。选用准同步采样和时刻累积均匀的办法核算参数。省掉了采样的同步环节，添加采样点和采样周期数再进行数值积分运算就可取得采样信号均匀值的高准确度估量，可得到很好的成果。功率核算中瞬时乘积包括有二次谐波项，假如电压电流通道存在失调值，乘积中还有基波重量，这些都能够归为搅扰信号，基波项的幅值一般很小，但二次谐波项的幅值是电压电流幅值相乘比较大。运用数值积分办法会存在截断差错，且增大了差错改动规模。因而在功率通道中，乘积之后首要经过一个二阶低通滤波器使高次谐波重量幅值大大减小，且不改动各次谐波的周期，而关于直流重量即需求提取的数值没有影响。滤波输出包括各次谐波功率，因而这种滤波器规划契合全功率丈量。低通滤波器的目标为：通带边际频率10Hz，通带动摇系数0.001，阻带边际频率90Hz，衰减系数0.3。

网络运用方面，EVK1000自身有以太网接口，而且其DEMO程序中有http协议的完成代码，能够修正运用。

3.4 体系软件流程

本地丈量程序运转流程图

3.4 体系估计完成成果

1、完本钱地电能质量丈量，完成国标中的参数丈量。

2、完成功率因数的主动补偿。

3、完成网络衔接，经过网络丈量电能质量参数。