【正文】 11 VCO 外接電阻 R1。系統(tǒng)中所設(shè)計(jì)的是鎖相倍頻電路，其電路結(jié)構(gòu)原理圖如圖 312 所示。??45SPT204V 是一款體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)的電壓互感器，其輸入和輸出額定電流都為 2mA，精度可達(dá) %；SCT254FK 是一款精密電流互感器，其輸入和輸出額定電流分別為 5A 和 ，其精度小于 %。此方法只要把以太網(wǎng)芯片接到嵌入式微處理器總線上就行，方法簡(jiǎn)單且通用性強(qiáng)，只是要實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)通信還需要借助于外部的總線。另外，屏蔽輸入/輸出功能由 DQM 完成。LM1117 系列具有 LLP、SOT223 和 TO252 DPAK 等多種封裝。 S3C2410 芯片簡(jiǎn)介 ??36S3C2410 是一種 16/32 位的 RISC 處理器，它是由韓國(guó) Samsung 公司生產(chǎn)的，主頻可以高達(dá) 203MHz，并能支持 WinCE，Linux，VxWorks 和 uC/OSII 等操作系統(tǒng)。利用離散傅里葉變換法檢測(cè)諧波、間諧波的原理圖如圖 26 所示：A / D 轉(zhuǎn)換器 D F T 或 F F T 運(yùn)算 諧波幅值和相位計(jì)算kCk?/()Xt()xn??/emRXkI????圖 26 離散傅里葉變換法檢測(cè)諧波、間諧波原理圖利用離散傅里葉變換法檢測(cè)諧波和間諧波會(huì)存在一些問(wèn)題，如混疊現(xiàn)象、 “柵欄”效應(yīng)、泄漏現(xiàn)象等。也可以使用傅里葉變換來(lái)測(cè)量包絡(luò)信號(hào)序列各頻率點(diǎn)的幅值。N此方法的優(yōu)點(diǎn)是硬件簡(jiǎn)單，軟件靈活，抗干擾能力較強(qiáng)；缺點(diǎn)是如果干擾信號(hào)比被測(cè)信號(hào)大，則檢測(cè)不出被測(cè)信號(hào)。(2)相線和零線應(yīng)該按照一定順序排列。電壓偏差引起的危害較多：設(shè)備運(yùn)行的性能受到影響，降低了效率；減少設(shè)備壽命；使得電壓不穩(wěn)，甚至使電壓崩潰；增加了有功損耗等多種損耗。介紹 Linux 操作系統(tǒng)及其軟件平臺(tái)的搭建，包括建立交叉編譯環(huán)境、BootLoader 和內(nèi)核向開(kāi)發(fā)板的移植，以及建立根文件系統(tǒng)。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必然向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化和信息化的方向發(fā)展。[10]基于嵌入式 Web 服務(wù)器的諸多優(yōu)點(diǎn)和迅速發(fā)展，在國(guó)外，對(duì)嵌入式 Web 技術(shù)的研究已從理論階段過(guò)渡到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用階段，如惠普公司應(yīng)用 智能傳感器標(biāo)準(zhǔn)，研制的嵌入式以太網(wǎng)控制器具有 10BaseT 以太網(wǎng)接口，能夠運(yùn)行 FTP/HTTP/UDP 協(xié)議，已應(yīng)用于傳感器、驅(qū)動(dòng)器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)隨著人們對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的不斷研究和應(yīng)用，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)由最早的單機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（這種系統(tǒng)是封閉的，主要是對(duì)單一設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控） ，經(jīng)過(guò)集中式監(jiān)控系統(tǒng)（這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控） ，發(fā)展到基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（這種系統(tǒng)已經(jīng)將 Inter 引入到監(jiān)控系統(tǒng)，便于生產(chǎn)人員遠(yuǎn)距離和大范圍安排和管理現(xiàn)場(chǎng)） 。由于能夠?qū)崿F(xiàn)不同地域的數(shù)據(jù)共享，所以基于 Inter 的網(wǎng)絡(luò)通信得到迅速發(fā)展。許多高校如西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)等已取得了較為先進(jìn)的研究成果，如西安交通大學(xué)研制的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械計(jì)算機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng) RMMD、華中科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的汽輪機(jī)工況監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng) KBGMD、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的微計(jì)算機(jī)化機(jī)組狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷專家系統(tǒng)MMMDES 等 。1993 年國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局正式頒發(fā)了《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》 （GB/T 145491993）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，自九十年代以來(lái)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局陸續(xù)頒布了電能質(zhì)量系列標(biāo)準(zhǔn)：《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》 （GB/T123251990） 、 《電能質(zhì)量系統(tǒng)頻率允許偏差》 （GB/T159451995 ） 、 《電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變》 （GB123262022） 、 《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》 （GB/T155431995）和《電能質(zhì)量暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓》 （GB/T184812022 ）共六項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 。論文結(jié)構(gòu)：第一章：緒論。至 2022 年底，我國(guó)結(jié)合了國(guó)內(nèi)外的研究成果，并根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況制定了五個(gè)國(guó)家電能質(zhì)量系列標(biāo)準(zhǔn)：GB12325 90《 》 、GB12326 2022《 》 、?供 電 電 壓 允 許 偏 差 ?電 壓 允 許 波 動(dòng) 和 閃 變GB/T14549 93《 》 、GB/T15543 95《 》 、公 用 電 網(wǎng) 諧 波 三 相 電 壓 允 許 不 平 衡 度GB/T15945 95《 》 。 電壓波動(dòng)與閃變電壓閃變是人眼對(duì)燈閃的一種主觀感覺(jué)，說(shuō)明由于不同頻率的電壓波動(dòng)導(dǎo)致的燈閃敏感程度和閃變刺激性程度的電壓波動(dòng)值 。 電能質(zhì)量檢測(cè)方法 頻率偏差頻率偏差檢測(cè)的常用方法有：周期法、解析法、傅里葉變換算法等。一般還要滿足 LU 原理以保證檢測(cè)精度，即： (213)??/snTN???????其中， 是預(yù)置的采樣數(shù)；n是 A/D 轉(zhuǎn)換一次軟、硬件操作的時(shí)間；sT[ ]是取整符號(hào)；是實(shí)際采樣總次數(shù)。(1)鎖相環(huán)法鎖相環(huán) 的基本原理圖如圖 23 所示：??29低通濾波器低通濾波器乘法器乘法器()St?()Rt?()Xt()Yt圖 23 鎖相環(huán)的基本原理圖由原理圖可以看出，鎖相環(huán)其實(shí)是一個(gè)相位誤差控制系統(tǒng)，它是由乘法器和低通濾波器構(gòu)成的。碩士論文 嵌入式 Web 服務(wù)器在遠(yuǎn)程電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn) 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件的設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)部分，此章主要是進(jìn)行嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。LM1117 是低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。HY57V561620 為 32M 存儲(chǔ)容量，16 位數(shù)據(jù)寬度的芯片，其工作電壓是 ，??39支持自動(dòng)刷新和自刷新，并兼容 LVTTL 接口，這種芯片的常見(jiàn)封裝是 54 腳 TSOP。表 32 K9F1208UDM 芯片的引腳功能名稱 功能I/O[7:0] 數(shù)據(jù)輸入輸出、控制命令和地址的輸入CLE 命令鎖存信號(hào)/CE 芯片使能信號(hào)/RE 讀有效信號(hào)/WE 寫(xiě)有效信號(hào)/WP 寫(xiě)保護(hù)信號(hào)R/nB 就緒/忙VCC 電源VSS 接地K9F1208UDM 芯片的 I/O 除了可以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)外，還可接收控制命令和地址信息。但 S3C2410 內(nèi)部已經(jīng)集成了 LCD 控制器，所以很容易控制各種類(lèi)型的 LCD，只要將其控制線與 TFT 屏上相應(yīng)的線接口就行了。這就是本文實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步采樣而采用的方法。2 PD1 輸出端，相位比較器 1 輸出的相位差信號(hào)，它采用異或門(mén)結(jié)構(gòu)。其電路圖如圖 315 所示：1234
。CD4046 的原理圖和引腳圖分別如圖 313 和 314 所示：圖 313 CD4046 原理圖123456781615141312111091PHASE PULSES2PHASE COMP1OUT23COMPARATORIN4VCO OUT5INH1BIT6C1A7C1B8VSS16 VDD15 IENER14 SIGNAL IN13 PHASE COMP2OUT12 R211 R110 DEMDDULATOR9 VCO IN圖 314 CD4046 引腳圖其各個(gè)引腳的功能見(jiàn)表 33：表 33 CD4046 各引腳的功能引腳號(hào) 功 能1 輸出端，相位比較器 2 輸出的相位差信號(hào)，為上升沿控制邏輯。論文中使用鎖相環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)頻率合成。為了提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性，本論文中采用的是 16bit 的 TFT 彩色液晶，這種顯示屏需要 16 位數(shù)據(jù)線，工作電壓一般是 。K9F1208UDM 芯片是由 Samsung 公司生產(chǎn)的一種 64M 存儲(chǔ)容量、8 位數(shù)據(jù)總線??41的 NAND Flash，僅需 電壓便能完成工作。本系統(tǒng)中，SDRAM 的主要作用是作為程序的運(yùn)行空間和堆棧區(qū)，除此之外，也存放了系統(tǒng)和用戶堆棧及運(yùn)行的數(shù)據(jù)。5V 直流電壓為 ARM 供電， 直流電壓為內(nèi)核供電，其余的外圍電路由 直流電壓供電。該頻率段的信號(hào)幅值即為小波變換的模的最大值，該頻率段信號(hào)的頻率即為該頻率段的中心頻率。有效值檢測(cè)可以使用有效值法等等，基波檢測(cè)的方法主要有相位法和相位差法。由于不同波形的有效值RMSX??2與平均值之間的關(guān)系可能是不同的，所以對(duì)于工程中大多數(shù)不標(biāo)準(zhǔn)的被測(cè)信號(hào)來(lái)說(shuō)，用平均值法則存在著顯著的誤差。諧波產(chǎn)生的主要危害有：導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)熱，增加損耗；產(chǎn)生電網(wǎng)諧振；使得自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)產(chǎn)生誤動(dòng)作；儀表計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)確，除此之外，還會(huì)在一定程度上干擾附近的通信系統(tǒng)等。(3)采用有載調(diào)壓變壓器。電能質(zhì)量可以定義為：使得用電設(shè)備產(chǎn)生故障或異常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡、暫時(shí)或瞬態(tài)過(guò)電壓、波形畸變（諧波） 、電壓暫降、中斷、暫升以及供電連續(xù)性等 。(4)在 ARMLinux 環(huán)境下進(jìn)行 MiniGUI 的移植和圖形用戶界面的開(kāi)發(fā)。國(guó)外的電??14能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀器功能較齊全，不僅可以檢測(cè)電能質(zhì)量指標(biāo)，還能檢測(cè)到功率諧波、暫態(tài)電量等。許多大公司也在他們的產(chǎn)品中加入了 Inter 功能，如 Bentley 公司的計(jì)算機(jī)在線設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng) DataManager200 可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換的方式向遠(yuǎn)程終端發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息；National Instruments 公司將網(wǎng)絡(luò)通訊處理模塊加在了它的產(chǎn)品 LabWindows/CVI 以及 LabVIEW 中，因而可以通過(guò) WWW、Email 等方式在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳送 。所以，實(shí)時(shí)地對(duì)遠(yuǎn)程電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，來(lái)確保電能高效、安全地使用已是勢(shì)在必行。這樣，工人只需要利用本地豐富的軟件和硬件資源，便能輕松方便地對(duì)遠(yuǎn)程的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。[12]由于嵌入式 Web 服務(wù)器簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將采集和發(fā)布信息等工作都集成到現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控設(shè)備中，提高了監(jiān)控能力，所以這項(xiàng)技術(shù)有著更大的發(fā)展空間和更多的應(yīng)用領(lǐng)域。本文以 S3C2410 微處理器為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)此處理器的外圍接口電路及數(shù)據(jù)采集電路。首先進(jìn)行了系統(tǒng)應(yīng)用層軟件的總體設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行了 Boa 服務(wù)器在 Linux 下的移植、CGIC 的移植，并根據(jù) Web 服務(wù)器和CGI 技術(shù)設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量相關(guān)參數(shù)的遠(yuǎn)程查詢和設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。7%?7%?10?在工業(yè)企業(yè)中，要減少電壓偏差對(duì)電力系統(tǒng)的影響，通常可以采用如下措施：(1)就地進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，及時(shí)調(diào)整無(wú)功功率補(bǔ)償量。(4)調(diào)整，使得低壓電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的三相負(fù)載在平衡度范圍之內(nèi)。1ar/RX??1XR首先求出 和 ，又 ，得?221ft????? (211)21()/()/()f Nt????其中， 是采樣間隔， 是基準(zhǔn)頻率， 是每周期采樣次數(shù)。采用傅里葉變換檢測(cè)電壓波動(dòng)需要對(duì)電壓信號(hào)的平方進(jìn)行傅里葉變換，而且還需要注意低頻信號(hào)的提取，應(yīng)該采取措施保證提取的低頻信號(hào)在 內(nèi)，??,Hz以提取盡量多的離散傅里葉變換值 。解決混疊現(xiàn)象可以提高采樣的頻率，并使用高通濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；要解決“柵欄”效應(yīng)可以讓抽樣點(diǎn)更加接近實(shí)際點(diǎn)或者增加抽樣的點(diǎn)數(shù)；要解決泄漏現(xiàn)象可以使用加窗的方法，如果要讓結(jié)果更加精確，還可以采用插值法來(lái)修正離散傅里葉變換所得的結(jié)果 。S3C2410 的最大特點(diǎn)是功耗較低，并且具有全靜態(tài)設(shè)計(jì)。LM1117 有如下特性：1) 提供 、5V 和可調(diào)電壓的型號(hào)；2) 節(jié)省空間的 SOT223 和 LLP 封裝；3) 電流限制和熱保護(hù)功能；4) 輸出電流可達(dá) 800mA；5) 線性調(diào)整率：% (Max)，負(fù)載調(diào)整率：% (Max)。S3C2410 與 SDRAM 的電路圖如圖 34 所示：3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 碩士論文A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12BA0BA1nCSCLKCKEnWEnCASLDQMnRASUDQMD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15VDDVDDVDDQVDDQVSSVSSHY57V561620LA2LA3LA4LA5LA6LA7LA8LA9LA10LA11LA12LA13LA14LA24LA25nSCS0nSCLK0nSCKELnWEnSCASnSRASLnWBE0LnWBE1LDATA0LDATA1LDATA2LDATA3LDATA4LDATA5LDATA6LDATA7LDATA8LDATA9LDATA10LDATA11LDATA12LDATA13LDATA14LDATA15VDDVDDVDDQVDDQVSSQVSSVSSA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12BA0BA1nCSCLKCKEnWEnCASLDQMnRASUDQMD0D1D2D3D4D5D6