静止同步补偿装置监控系统的设计与实现

论文摘要

随着我国电力市场的逐步建立和完善,电力系统越来越复杂。电弧炉、整流器等大功率非线性负荷的不断增加,导致电网无功冲击和谐波污染等电能质量问题越来越严重。采用静止同步补偿装置（STATCOM）可以起到稳定系统电压、改善系统不平衡、提高负荷功率因素等作用。STATCOM装置作为电网中改善电能质量的设备,准确监控其运行状态和参数,显得尤为重要。本文首先简单介绍了STATCOM装置的硬件组成及其工作原理,并重点阐述了STATCOM装置监控系统下位机硬件的设计与实现方法。下位机硬件部分主要由DSP控制电路、电压和电流采样电路、同步信号检测电路以及串行通信接口电路组成。然后,详细阐述了监控系统的软件设计与实现方法,该监控系统软件包括下位机软件部分和上位机软件部分。以TMS320LF2407A DSP为核心的下位机软件采用C语言编程,它主要由基于ip-iq算法的无功和谐波电流检测程序和基于Modbus协议的串口通信程序等组成。上位机软件由监控界面、串口通信模块、数据存储模块和数据读取模块构成,采用LabVIEW8.2开发平台设计,具有良好的人机界面,能够实现控制参数调整、电压和电流波形显示以及系统数据库功能等。最后,对监控系统进行了初步的测试,结果表明,本系统能够满足静止同步补偿装置监控系统的基本设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 无功补偿装置概述
• 1.2.1 无功补偿装置的发展史
• 1.2.2 STATCOM在国内外的研究现状
• 1.3 虚拟仪器技术及其应用
• 1.3.1 虚拟仪器的概念和特点
• 1.3.2 虚拟仪器的组成
• 1.3.3 虚拟仪器的应用
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 STATCOM装置监控系统下位机硬件实现
• 2.1 STATCOM主电路结构及其工作原理
• 2.1.1 STATCOM主电路结构
• 2.1.2 STATCOM工作原理
• 2.2 STATCOM系统硬件实现
• 2.2.1 DSP控制电路
• 2.2.2 采样电路
• 2.2.3 同步信号检测电路
• 2.3 系统串行通信接口电路设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 监控系统下位机软件设计与实现
• 3.1 无功和谐波电流检测软件设计
• 3.1.1 无功和谐波电流检测方法
• 3.1.2 无功和谐波电流检测软件设计方法
• 3.2 基于Modbus协议的串口通信软件设计
• 3.2.1 Modbus协议
• 3.2.2 系统主函数流程设计
• 3.2.3 串口初始化程序
• 3.2.4 串口中断程序
• 3.2.5 定时分帧方案及程序实现
• 3.2.6 Modbus帧处理程序
• 3.2.7 CRC校验方案及其程序设计
• 3.3 通信模块调试
• 3.4 本章小结
• 第4章 监控系统上位机软件设计
• 4.1 虚拟仪器技术及LabVIEW简介
• 4.1.1 虚拟仪器技术
• 4.1.2 LabVIEW组成及其功能
• 4.1.3 LabVIEW的特点
• 4.2 上位机监控软件的总体结构
• 4.3 监控软件界面设计
• 4.3.1 用户登录界面
• 4.3.2 主控界面
• 4.3.3 系统监控界面
• 4.4 串口通信模块设计
• 4.4.1 串口通信程序的实现方法
• 4.4.2 串口初始化程序
• 4.4.3 Modbus数据帧生成程序
• 4.4.4 串口通信程序
• 4.4.5 响应帧解码程序设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 数据库的设计与实现
• 5.1 LabVIEW访问数据库的方法
• 5.2 数据库的建立
• 5.2.1 数据库配置
• 5.2.2 数据表设计
• 5.3 数据库的访问
• 5.3.1 数据存储
• 5.3.2 数据读取
• 5.4 本章小结
• 第6章 监控系统实验及其结果分析
• 6.1 实验设备和条件
• 6.2 实验结果及分析
• 6.2.1 实时信号显示模块测试
• 6.2.2 数据存储和查询测试
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间已发表的论文
• 致谢