基于变压器计量监测的防盗电系统研制

摘要

随着科学技术的飞速发展，电力已成为当今社会最不可或缺的资源之一。伴随着用电量的高速增长，电能计量成为了一项关键技术。一些中小企业或单位为了追求利润，不惜采用违法手段对计量装置进行干扰，使国家利益蒙受巨大损失。电力部门作为电力资源的监管部门，有责任采取相应措施阻止该类盗窃现象的发生。基于变压器计量监测的防盗电技术的研究，为阻止此类盗电行为提供了一种实用手段，且有很强的通用性和较高的可靠行。设计该系统涵盖了电压电流信号采集、数据分析处理、数据保存以及远程监控系统等内容。本文系统地介绍了防窃电手段的研究与应用、系统下位机硬件的设计、软件系统的开发以及远程监控系统的开发与应用。 与已有的相类似系统设计不同的是，该监测系统采集变压器原、副边信号，通过功率法、欠流法、欠压法、相序法、变比法等多种窃电判据对两侧信号进行分析处理，具备了对多种计量故障进行综合判断的能力；数据采集尝试采用模拟开关实现多路信号同步采样，收到了良好的效果；采用GPRS技术将数据及时上传到上位机服务器，确保了远程监测的实时性；上位机保存数据的同时下位机同样具备保存功能，确保数据的安全性；采用较先进的触摸屏技术，使得装置易于操作。 对系统反复的硬件、软件调试以及实验作业演示结果表明，该计量监测防盗电系统数据采样准确，故障判断可靠，硬件设计合理，系统软件运行正常。本文介绍的基于变压器计量监测的防盗电技术的应用提供的实施方案切实可行，并具有重要的参考价值和广泛的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章绪论

1.1 电力计量技术发展概况及趋势

1.1.1电能计量的发展概况

1.1.2目前国内窃电现象主要状况

1.1.3研究基于GPRS网络远程监控系统的意义

1.2课题来源、研究内容与研究目标

1.2.1课题来源

1.2.2研究内容及技术要求

1.3本论文的主要内容

1.4本章小结

第二章电力计量监测相关技术的研究与应用

2.1常规窃电判定方法

2.1.1欠压法窃电

2.1.2欠流法窃电

2.1.3移相法窃电

2.1.4扩差法窃电

2.1.5无表法窃电

2.2 GPRS技术

2.3下位机系统电磁兼容性研究

2.3.1研究电磁兼容性的意义

2.3.2现场可能存在的干扰

2.3.2电磁干扰的传播

2.4本章小结

第三章系统总体方案设计

3.1系统功能设计

3.2系统总体方案

3.2.1下位机组成

3.2.2上位机组成

3.2.3本章小结

第四章系统下位机硬件设计

4.1前端信号输入通道的设计

4.2信号采样电路的设计

4.2.1锁相环电路

4.2.2采样保持电路

4.2.3电压跟随电路

4.2.4模拟开关电路

4.2.5模数转换电路

4.3单片机处理系统设计

4.3.1 W77E58单片机简介

4.3.2单片机功能描述

4.3.3单片机在系统中的应用

4.4时钟及历史数据保存电路

4.4.1时钟芯片SD2000ELP

4.4.2主要性能特点

4.4.3 I2C总线技术

4.4.4基于I2C总线时钟及历史数据保存电路

4.5通讯电路设计

4.5.1 RS232接口电路

4.5.2 GPRS模块

4.6触摸屏与单片机的接口电路

4.7看门狗电路

4.8下位机系统电磁兼容设计

4.9本章小结

第五章系统软件设计

5.1显示及按键模块

5.1.1触摸屏显示原理

5.1.2触摸屏在系统中的应用

5.2采样计算与数据处理模块

5.2.1采样周期确定

5.2.2信号采样程序设计

5.3.3 FFT算法及程序实现

5.3窃电判定模块

5.3.1功率法判据

5.3.2欠压法判据

5.3.3欠流法判据

5.3.4移相法判据

5.3.5变比法判据

5.4实时时钟及历史数据保存模块设计

5.4.1实时时钟读取

5.4.2历史数据读写

5.5通讯模块设计

5.6上位机软件设计

5.6.1上位机界面

5.6.2基于Winsocket的网络编程设计

5.6.2数据库

5.7本章小结

第六章系统调试与测试运行

6.1采样模块调试

6.1.1单路采样实验

6.1.2整体采样精度实验

6.1.3采样实验中遇到的问题

6.1.4采样实验结果分析

6.2窃电判定模块调试

6.2.1实验条件的设定

6.2.2实验举例

6.3系统试运行

6.4本章小结

第七章总结

7.1研究目标的实现

7.2项目特点与应用前景

7.3对后续研究工作的建议

参考文献

附录:

致谢

攻读学位期间主要的研究成果