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1、宁波大学本科毕业设计（论文） 编号： 本科毕业设计（论文）题目：（中文）电力运行参数测量装置设计（英文）The Design of Power Parameters Measuring Device毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期：
2、 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确
3、方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘要【摘要】当今，电能作为一种最重要的能源与我们的工作、生活有着密切的联系，因此如何来计量它就具有重要的现实意义。本文主要介绍了一种基于C8051F0
4、20单片机的电力运行参数测量装置，该装置采用单片机作为测控核心，能够自动完成电力供电线路的参数测定、运算和显示。本文详细地介绍了电力参数的测量原理，进行了硬件系统的设计和软件系统的设计，并重点介绍了电力参数的测量设计与实现。使用偏差累积增量法对软件同步算法进行改进，采用工程上常用的数值积分算法，将连续函数离散化来计算信号的有效值，完成对变压器副边电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率及系统用电量的测量。本系统采用按键选择、数码管显示，测量精度高，反应速度快，界面清晰直观。【关键词】单片机；电力参数；有效值；软件同步算法；数值积分The Design of Power Parame
5、ters Measuring DeviceAbstract【ABSTRACT】Nowadays, the power as one of the most important source of energy with our work and daily life are closely linked, and how to measure it has important practical significance. This paper introduces an approach based on C8051F020 MCU operating parameters of power
6、 measuring device, the device monitoring and control the use of single-chip microcomputer as the core, can automatically complete the power supply line parameter determination, calculation and display. This article describes in detail the parameters of the measuring principle of electricity, a hardw
7、are system design and software system design, and focuses on the measurement of power parameters of the design and implementation. Incremental method using the cumulative deviation of the software synchronization algorithm, the use of engineering numerical integration commonly used algorithm, discre
8、tization of the continuous function to calculate the RMS signal to complete both sides of the transformer RMS voltage, RMS current, active power, reactive power, apparent power and system power consumption measurements. Button to choose this system, digital display, measurement and high precision, f
9、ast response, clear and intuitive interface.【KEYWORDS】Single-Chip; Power Parameters; RMS; Software Synchronization Algorithm; Numerical Integration目录摘要IAbstractII目录III1前言11.1电力监测装置的现状11.1.1感应式机械电能表11.1.2电子式电能表11.2电力监测装置的发展方向21.3本课题的背景和意义31.4本论文的主要工作32方案论证与选择42.1交流采样方法选择42.1.1交流采样法42.1.2软件同步采样及同步误差分析
10、52.1.3改进的软件同步实现方法62.2电力参数交流采样算法72.2.1最大值法72.2.2半周期积分法72.2.3数值积分算法82.2.4离散傅立叶法92.3系统方案选择102.4子模块方案选择112.4.1电流电压的取样方案112.4.2频率测量方案122.4.3功率因数测量原理132.4.4功率因数测量法选择142.4.5电能计算原理153系统硬件设计与实现163.1单片机最小系统部分163.2键盘显示部分193.3电压、电流信号采集部分203.3.1电压、电流采样电路203.3.2电压、电流全波整流电路213.3.3电压、电流正弦波过零比较电路223.4数/模转换部分224系统软件设
11、计244.1系统软件设计的指导思想和一般方法244.1.1单片微机的软件设计244.1.2软件结构设计244.1.3软件过程设计254.1.4软件设计的主要任务254.2系统软件的具体设计264.2.1按键扫描及处理显示模块264.2.2功率因数测量及计算模块274.2.3电压、电流软件同步采样模块284.2.4电压、电流计算模块314.2.5时钟模块325运行与调试335.1系统的调试335.1.1单片机最小系统部分的调试335.1.2采样单元的调试335.1.3软件的调试345.2测量数据355.3结果分析356结束语37致谢38参考文献39附录40591 前言1.1 电力监测装置的现状在
12、工业生产和日常生活中，电能的质量越来越受到重视。电网电压、电流的过高或过低，都会影响到电器设备的正常使用和使用寿命。应用于电力系统的电力参数实时监测功能，在变电站一级一般都由远动装置来实现；而在日常生活中，一般只是利用电能表进行电量的计量，其原理是通过将有功功率对时间的积分来计算有功电能。目前，我国主要使用的电能表有两种：一种是感应式机械电能表：另一种是随着电子工业的发展而出现的电子式电能表，它是利用电流和电压作用于固态电子器件产生电能输出量的电能计量仪表。机械式电能表由于其稳定性和精度都不高，随着电力市场改革的不断深入，我国在各级电能计量系统的建立中，大部分已将机械式电能表更新为电子式电能表
13、1。1.1.1 感应式机械电能表它是利用三个不同空间和相位的磁通建立起来的交变的移进磁场，在这个磁场的作用下，转盘上产生了感应电流，根据楞次定律，这个感应电流使得转盘总是朝着一个方向旋转。转盘的转动经蜗杆传递到计数器，累计转盘的转数，从而达到计量电能的目的。具有制造简便、可靠性好和价格便宜等特点，经过近一百年的不断改进与完善，感应式电能表的制作技术已经成熟。通过双重绝缘、加强绝缘和采用高质量双宝石轴承甚至磁悬浮（磁推）轴承等技术手段，其结构和磁路的稳定性得以提高，电磁振动被削弱，使用寿命大大延长，且过载能力明显增强。因此，至今在包括我国在内的许多发展中国家甚至是一些发达国家里，感应式电能表仍作
14、为主要计量工频电能的仪表被广泛使用。但是电力参数测量仪表通常是按工频正弦波形设计的，当电网存在谐波时，将产生测量误差。仪表的原理和结构不同，所产生的误差也不相同。随着电力系统的不断扩大以及对电能合理利用的探索，使感应式电能表暴露出准确度低、使用频率范围窄、功能单一等缺点，为使电能计量仪器仪表适应工业现代化和电能管理现代化飞速发展的需求，电子式电能表应运而生。1.1.2 电子式电能表它是利用电流和电压作用于固态电子器件而产生电能输出量的电能计量仪表。由于电能是电功率对时间的积分，所以任何电子电路式计量方案的第一步就是确定电功率。因而，使用乘法器是实现测量电功率和电能的电子电路式测量方案的共同特点。近二十年来，大量新型电子元器件的相继出现，为电子式电能表的更新换代奠定了基础。模拟乘法器已发展成晶体管阵列平方乘法器、热偶乘法器、可变跨导型乘法器、双斜积分乘法器、霍尔效应乘法器、时分割乘法器等几种类型且多个品种系列；数字乘法器也已有若干种类。按所依托
