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    4.4  输出控制程序设计    21
    5  系统调试及功能仿真    22
    5.1  电源模块调试    22
    5.2  核心控制模块调试    22
    5.3  交流采集模块调试    23
    5.4  控制模块测试    25
    结  论    26
    致  谢    28
    参考文献29
    1  绪论
    1.1  课题研究背景及研究意义
    电能被大规模使用以来,在很多领域对人们起着重要作用,已经成为人类活动中必不可少的一环。电能已经代表着一个时代的发展特征[1]。它不仅文持着国民经济的正常发展,而且还推动者现代工矿企业、农业和国防的发展[2]。
    随着科技的进步,未来电网的发展方向一定是智能化,表现之一便是配电自动化。而我国普遍采用10kV电压等级向用户供电,这是我国电网发展的结果[3]。所以综合来看,要实现10kV配电网馈线自动化显得尤为重要。但是10kV馈电出线结构复杂多变,事故频发,文护检修困难[4]。尤其是城镇郊区和农村的许多架空输电线路,还存在着分支多、结构复杂的问题。缺乏统筹规划,管理的混乱,都导致这些线路安全可靠性较差,受外部环境影响太大,接地和短路故障就会经常出现,严重影响了电网的安全可靠供电[5][6]。
    随着10kV配电网的不断改良,主干网的安全性逐步加强,可是如果接在主干网上的某一条支线的用户侧发生电力故障(主要是接地故障),就会牵一发而动全身,导致整条线路停电,严重的甚至给社会经济带来巨大的损失。由于每条支线都链接着多个用户,所以难以在较短的时间内确定故障发生的线路段,也就不利于排除故障。同时,由于供电线路出了故障,该条线路上的用户被迫停电,就会引起供电部门和用户以及用户和用户之间的责任纠纷。
    10kV智能开关控制器就解决了管理上的问题,提高了10kV线路供电可靠性[7]。它用于真空断路器的智能控制,当支线用户侧发生电力故障时,自动分闸,切断故障线路,保护主干网的正常供电。
    而本文研究的电量采集模块就是10kV智能分界开关控制器的一个功能模块,该模块采用ATT7022芯片作为采集芯片,采集PT的电压信号和CT的电流信号,并计算出电压有效值和电流有效值,然后采用ARM微控制器LPC1778作为主控芯片,构建出数据采集处理通信系统,硬件上实现实时性、高精度,并且具有数据处理能力,结合操作系统例如Windows来实现,其数据处理能力灵活、稳定、强大,能够满足一般需求[8]。主控芯片LPC1778通过SPI接口获取ATT7022的电压和电流采样值,通过算术平均和中值滤波减小数值误差,再根据设定的阀值判断是否发生电力故障,给出简单的分合闸控制信号。
    电力系统要实现实时监控、自动化调度,电量采集就是必不可少的前提条件,它的准确实时性能够直接影响这个系统的优越性,有着十分重要的作用。
    一个电能质量监测系统的要求是数据计算能力大,响应快速,同步性好,精度高等等,其电量采集模块的优劣基本上决定了该装置的性能好坏。本文采用ATT7022作为采集芯片,实现了对三相交流电压信号和电流信号的实时采样[9]。
    1.2  国内研究现状
    1.3  本文主要工作
    本课题主要研究基于ATT7022的电量采集系统,设计一个电量采集模块的硬件电路,分析其可行性并且选取合适的元器件,编写驱动程序并调试,测试电量采集的实时性、准确性,以及基本的故障判断和分合闸功能。确定采用主控芯片LPC1778和采集芯片ATT7022,能够实现10kV智能开关控制器其中的电量采集模块,进行基本的控制处理。
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