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智能用电服务体系中用电信息采集终端的设计与实现

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 我国智能用电服务体系未来发展目标

1.4 本文的主要工作和章节安排

第二章 智能用电服务体系

2.1 智能电网

2.1.1 智能电网的思想

2.1.2 智能电网的内涵和特征

2.2 智能用电服务体系

2.2.1 智能用电服务体系架构

2.2.2 智能用电服务体系的主要内容

2.2.3 智能用电服务体系技术标准

2.3 用电信息采集系统

2.3.1 用电信息采集系统概念

2.3.2 用电信息采集系统构成

2.3.3 用电信息采集系统功能

2.4 国内用电信息采集系统建设情况

2.4.1 用户用电信息采集覆盖情况

2.4.2 用电信息采集终端设备使用情况

2.5 本章小结

第三章 用电信息采集终端设计

3.1 用电信息采集终端设计原则和依据

3.1.1 用电信息采集终端设计原则

3.1.2 用电信息采集终端设计依据

3.2 用电信息采集终端功能要求

3.3 用电信息采集终端设计方案

3.3.1 终端总体设计

3.3.2 CPU选型

3.3.3 电能计量芯片选型

3.4 用电信息采集终端硬件设计

3.4.1 终端硬件构成

3.4.2 部分硬件模块介绍

3.5 用电信息采集终端软件设计

3.5.1 软件开发环境

3.5.2 终端主程序流程

3.6 本章小结

第四章 MAXQ3180开发和谐波测量的实现

4.1 MAXQ3180的构成和工作原理

4.1.1 MAXQ3180的构成

4.1.2 MAXQ3180的工作原理

4.2 MAXQ3180与STM32F103通信的实现

4.3 MAXQ3180寄存器的配置

4.3.1 MAXQ3180内部寄存器介绍

4.3.2 MAXQ3180单位转换系数求解

4.3.3 MAXQ3180初始化时寄存器配置

4.4 MAXQ3180谐波测量实现

4.4.1 MAXQ3180谐波测量原理

4.4.2 MAXQ3180谐波测量方法实现

4.5 谐波测量实验数据分析

4.6 本章小结

第五章 基于USB的用电信息采集终端在线程序更新

5.1 终端在线程序更新方式

5.2 STM32闪存编程介绍

5.2.1 STM32闪存编程方法

5.2.2 STM32闪存存储器组织结构

5.3 STM32在线程序更新原理

5.3.1 技术原理

5.3.2 系统构成

5.4 STM32在线程序更新步骤

5.4.1 上位机编译需要被更新的代码

5.4.2 下位机更新程序源代码编写

5.5 FLSAH闪存编程操作

5.5.1 擦除操作

5.5.2 写操作

5.5 本章小结

第六章 用电信息采集终端校准实现

6.1 终端校准原理

6.2 终端校准系统设计

6.2.1 上位机校准软件

6.2.2 终端校准程序设计

6.3 终端校准具体实现

6.3.1 电压校准

6.3.2 电流校准

6.3.2 相位校准

6.4 实验数据分析

6.5 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 工作总结

7.2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利

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摘要

国家电网公司提出建设涵盖电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的统一坚强智能电网,智能用电服务作为统一坚强智能电网重要环节,而用电信息采集又是智能用电服务体系中关键组成部分,直接面向社会和客户,是社会各界感知和体验统一坚强智能电网建设成果的主要途径,在建设统一坚强智能电网中具有十分重要的地位和作用。
   本文结合智能用电服务体系中智能用电信息采集终端的发展趋势,参照国家电网电力用户用电信息采集系统技术规范等技术标准,借鉴国内外同类产品的开发思路和经验,设计并开发出具有多种功能的智能用电信息采集终端。该终端采用基于Cortex—M3内核的高性能ARM芯片STM32F103作为主处理器,充分利用了芯片丰富的接口资源,配合使用外部电能计量芯片MAXQ3180、文件管理控制芯片CH376T和存储通信器件等,具有数据采集、数据处理、数据传输、电能质量分析、参数设置和查询、事件记录告警、本地维护、预付费和在线程序升级等功能。
   本文按照用电信息采集终端的功能要求提出了设计方案,具体说明了终端硬件电路设计和软件实现,给出了终端的硬件构成图和软件主程序流程图。重点阐述了电能计量模块MAXQ3180的开发和运用MAXQ3180的谐波测量实现;介绍了终端基于USB的IAP在线程序更新方法以及具体实现;对终端出厂前的校准检验作了详述,完成了终端校准系统设计、上位机和下位机校准程序设计和最终电气参数的具体校准实现。

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