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[硕士论文] 吴姿婷
电气工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:电能计量作为电网经济核算的依据,其计量的合理性和精确度将直接关系到电力供需双方的社会效益、经济效益以及交易的公平性。由于非线性和不对称负荷的增多,电力系统的无功和谐波等电能质量问题愈加突出。所以,寻找更适合当前电力环境的电能计量方式,对提高电能利用率和电能质量意义重大。
  首先对IEEE Std 1459-2010标准的主要内容进行了较为详细的分析和阐述。给出了正弦和非正弦电力系统中电压、电流、有功功率、无功功率以及视在功率的定义,特别指出将视在功率进行分解是该标准的鲜明特点,同时给出了对应不同视在功率定义的各种功率因数定义。这为寻找合理且公平的电能计量方式提供了可靠的基础支撑,同时也为该标准的推广和进一步应用提供有效的参考。
  其次,为了说明现有有功功率计量方式的局限性,采用现有的全波有功功率计量方式和基波有功功率计量方式,对简单的含谐波源等值电路进行了分析和公式推导,证明了当前电力环境下采用现有有功功率计量方式会造成电力交易的不公平。基于此,提出一种更公平的有功功率计量新方式,该方式以IEEE Std 1459-2010标准中功率定义为根据,结合电力谐波源定位方法,是一种将基波与谐波有功功率各自分开测算,供需双方分摊电费的方式。
  第三,分析了谐波背景下《功率因数调整电费办法》中定义的功率因数的局限性。指出系统接入谐波源后,线性无源阻感性负荷的功率因数测量值变小,这意味着线性用户不仅受谐波危害,还要支付更多的电费。为此,根据IEEE Std 1459-2010标准提出一种计及谐波的功率因数计量新方式,并根据视在功率是否具有物理意义和功率因数的工程实用性判据,对几种不同功率因数定义进行对比分析,通过公式推导和算例仿真可得,只有计及谐波的功率因数计量新方式既具有物理意义又符合工程实用价值。
  最后,依据上述现有有功功率、功率因数计量方式,和基于IEEE Std 1459-2010标准的有功功率、功率因数计量新方式,分别给出了现有的电能计量方式和新计量方式的简化的缴费模型。通过对单相系统中简化的缴费模型进行对比分析和算例仿真验证得到:采用现有的电能计量方式的缴费模型,线性用户将缴纳更多的电费,而非线性用户存在少缴费的情况。因此,相比于现有的方式,采用基于IEEE Std 1459-2010标准的电能计量新模型可以有效提高供需双方电力交易的公平性和合理性,同时为进一步完善电能管理系统提供非常重要的借鉴意义。
[硕士论文] 马震
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着智能电网的不断完善和发展,智能电表作为智能电网中重要的基础组成部分之一,是实现互动智能用电的“末端神经”,智能电网对智能电表提出了较高要求。智能电表在智能电网中扮演着采集电能数据、计算和传输数据的角色,是数据集成、数据展示以及优化分析等得以实现的基础,结合数字信号处理技术,智能电表需要给出电网中谐波的分量,对电网中的谐波进行分析。满足了电网的需求后,智能电表应朝着更加人性化的方向发展,方便用户实时查看电量的消耗等,本文对此作了研究和设计。
  本文针对目前市场上的电表成本高、体积大、功能不丰富的缺点,提出了对多功能智能电表的研究,选择一种性价比高的MCU芯片--STM32F作为智能电表的核心器件,STM32F的功能丰富使得智能电表的多功能成为可能。
  本文提出的对多功能智能电表设计方案是在当前智能电表分时计费、远程抄表、远程断供电等的基础上,以STM32F为主控核心、还有交流电压电流检测电路模块、WIFI功能电路模块、指示灯电路模块、LCD显示电路模块、谐波分析模块、防窃电稳压电路模块等组成。通过电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M分别检测交流电压和交流电流值,手机APP和WIFI模块互联后,可以实时显示交流电压、交流电流、功率和电量在手机上。当瞬时功率超过200W时,继电器自动断开。瞬时功率不超过200W时,可以手动控制继电器的开关。手机和WIFI模块连接后,手机上显示计时时间。同时可以实现电表的防窃电功能、上传供电系统,最后将采样得到的数据进行谐波分析,实现多功能智能电表设计。
[硕士论文] 袁小康
电子科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:为实现复杂的电子系统电缆网的高效率、高可靠性和安全性测试,设计了一种高效的电缆网阻值测试仪。测试系统由PXI机箱、主控卡、数字万用表卡及开关量卡构成。测试系统能够自动实现电缆网上186×186节点阻值的测量,测试完成后可自动生成Excel报表。
  论文从测试需要出发,对系统进行整体方案设计,并对组成测试系统的硬件以及上位机软件方面分别进行了介绍和分析,硬件方面主要从数字万用表卡、开关量卡方面进行了介绍和功能分析。其中数字万用表卡的主要作用是完成对电缆网测点间阻值的测量开关量卡的主要作用是完成电缆网中测量通道切换;软件方面主要对上位机应用语言C#进行了介绍,并对组成上位机软件的各模块进行了设计说明。
  论文重点介绍了测试系统的上位机软件设计,系统根据测试需求将上位机软件模块分为系统设置模块、自检模块、参数设置模块、继电器查询模块等。论文对各个软件模块进行了设计说明,并对软件设计过程中主要关键技术多线程技术、进程/线程优先级技术、多线程数据保护技术、动态链接库技术进行了详细阐述。为提高测试系统的精度,论文对测试系统中存在的粗大误差、系统误差和随机误差进行了分析并提出了相应的数据处理方法。主要使用罗曼诺夫斯基准则减小万用表的粗大误差,使用系数校准法和线性样条插值法减小万用表的系统误差,使用加权均值滤波减小万用表的随机误差。通过对测试数据进行分析证明采用的数据处理方法均准确有效。最后,利用测试系统对电缆网各节点阻值进行了自动测试,验证了测试系统设计的合理性、实时性、可靠性。
[硕士论文] 李康康
仪器科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:随着电子信息技术的飞速发展,相位测量技术作为一种非常重要的信号特征检测手段,越来越受到科研人员的关注。而目前国内市场上自主相位测量仪产品测量精度低,种类少,已经逐渐不能满足实际工程应用的需求。基于此种情况,本文设计了一款基于FPGA的相位测量仪。该相位测量仪具有两种功能:产生两路频率相同、相位差可调的正弦波信号;测量两路同频正弦信号相位差。
  首先,本文分别介绍了目前工程中经常使用的同频相位差可调信号发生器实现方案与双路同频信号相位差测量的实现原理以及它们的不足之处;然后提出了本次系统实现方案:一片FPGA控制一片专用高集成度,相位偏移精度达0.022°的DDS芯片AD9959生成双路频率相同,相位差可调的正弦波信号;控制一片16位同步采集ADC芯片AD7606对双路同频正弦信号进行数据采集,采集回来的数据在FPGA内进行逻辑运算,完成相位差测量的功能。
  其次,对系统的硬件电路各功能模块进行了详细介绍,然后采用硬件描述语言实现FPGA各部分的逻辑功能,并对各逻辑功能中的难点作了重点介绍;采用成熟的开源图形界面框架QT编写系统的上位机,上位机将采用3σ准则和均值滤波法则剔除粗大测量值之后的测量数据以曲线图形的方式实时直观地显示出来。
  最后在完成系统各模块软硬件设计和调试的基础上,用相应的仪器对系统进行整体功能验证测试。结果表明,同频相位差可调正弦信号频率稳定度达到10-4级别,相位差精度为±0.1°以内;并对目标频点的双路正弦信号预置相位差进行测量,分析测量结果,可知数字过零鉴相法粗测精度能够达到±0.5°,相关函数法和傅里叶变换法测量精度能够达到±0.1°,所有功能精度指标均符合预期设计目标。
[硕士论文] 张万万
高电压与绝缘技术 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:电缆作为传输电能的重要载体,广泛应用于能源、交通、信息通信、建筑、铁路、汽车等众多领域。导体直流电阻等于电缆通过直流电流时的发热功率与电流平方之比。当流过交流电流时,集肤效应与邻近效应会导致交流电阻大于直流电阻。因此,为了准确表征电缆导体的发热效应,引入交流等效电阻。对于交流等效电阻的获取,目前有计算法和实验法两种途径。计算法由于建模困难,计算复杂,并非理想的方法。实验法已有学者做过大量尝试,但已无法满足快速发展的测量需要,目前并没有成型的实验设备与成熟的实验方法。因此,对于交流等效电阻的测量方法研究是很有必要的。
  本文在查阅分析已有测试方法的基础上,提出一种基于FPGA和压控电流源的自动测试方案。该测试系统以电流比较器为核心,利用电流比较器对电流进行比较式测量,提高电流测量精度。具体过程为:采集电压信号和流比器不平衡电流信号至控制系统,根据采集信号计算出需要补偿的信号大小,该补偿电流信号由电压控制电流源转换,进入流比器补偿线圈,以检测线圈信号判断补偿效果,通过反复修正补偿电流信号实现电流比较器的平衡。然后根据安匝平衡原理计算出试品参数。
  针对本文提出的测量方法,搭建系统所需的软硬件测试平台。硬件包括电源模块、电压测量模块、电流比较测试模块及控制模块。电源模块输出电流0~10A。电压测量模块主要包含程控放大器,放大倍数为1、10、100、1000可调。电流测量核心是电流比较器及转换系数为0.02A/V的压控电流源,对电流比较器并联灵敏度调节电阻提高其灵敏度。控制模块硬件选择NI Single-Board RIO,其中包含FPGA、RT以及对应的模数转换模块、数模转换模块和数字量输出模块。软件方面,从测量原理分析确定程序内容,然后根据FPGA、RT、上位机各自的特点,分配不同的功能,最后采用LabVIEW软件编写整机测试程序。
  最后在实验室条件下对测试系统进行实验验证,首先对0.3mΩ导体试样在工频下进行测试,结果显示测试误差达16%,并对其误差来源进行了分析。然后对0.1Ω、0.2Ω低感性电阻试样在不同幅值、不同频率(50Hz、100Hz、200Hz)电流下进行测试,测试结果表明测试精度优于0.5%,测试结果验证了系统测试原理的可行性,为下一步研究奠定了基础。
[硕士论文] 赵训波
控制工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着智能电网建设的不断发展,电力系统中动态负荷不断增加,动态负荷呈现出复杂的随机特性,对智能电能表的电能计量特性产生了严重的影响。据统计,2017年全社会用电量为63077亿千瓦时,重工业用电量达到36131亿千瓦时。因此,如何正确测试评价电能表的动态计量特性引起了国内外相关领域研究人员的广泛关注。
  本文首先介绍了电力系统动态负荷特性分析和电能表动态误差测试的研究现状,阐述了建立具有实际动态负荷随机波动特性的智能电能表动态误差测试信号模型的重要性。
  其次,分析了电气化铁路动态负荷现场采集瞬时电流和瞬时功率随机信号的均值、方差、自相关函数和概率密度函数,建立了具有实际动态负荷随机特性的m序列动态测试信号模型;基于动态测试信号对电能表动态计量性能影响的特点,建立了截短m序列动态测试信号模型;针对动态测试信号在电能表动态误差测试过程中的电能量值溯源问题,推导了动态测试信号的电能量值溯源公式,给出了动态误差计算公式。
  然后,设计了动态测试信号产生的部分硬件电路和编写了相关单片机和FPGA/CPLD软件程序,基于动态测试信号整周期测试问题设计了同步测试方法,针对智能电能表动态误差测试过程中的测量不确定度进行了评估。
  最后,研发了HE5025智能电能表动态误差测试装置,设计了电能表动态误差测试方案并搭建了测试系统,采用m序列动态测试信号对国内不同厂家生产的电能表进行了实验测试,并对截短m序列动态测试信号进行了实验验证,测试结果表明本文研究的动态测试信号合理有效,能够应用于测试评价电能表的动态计量特性。
[硕士论文] 李惠民
计算机技术 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:在智能电网建设背景下,智能电能表(简称电能表)是智能电网电能计量以及用电信息获取的重要终端,因而要求电能表具有良好的计量准确度。但是,随着工业技术的进步,电网动态负荷用户不断增长,动态负荷呈现出快速随机性的波动特性,给电能表在动态条件下的准确计量带来了较大影响。因此,对电能表动态性能进行测试检验具有重要意义。
  本文首先回顾了电能表动态性能测试方法和装置的研究现状,并系统地分析了现有动态测试信号模型,介绍了典型动态负荷特性分析的研究现状。
  然后,基于Blackman窗的STFT方法,对四组电气化铁路实测数据进行了基波、谐波特性分析。根据分析结果,给出了用于电能表动态性能测试的动态测试信号模型建议。
  其次,基于Hadamard矩阵的特点,结合动态测试信号模型建议,建立了Hadamard序列动态测试信号模型。通过搭建电能表动态性能测试系统,验证了测试信号模型的有效性。在测试结果分析中,指出测试信号游程长度对电能表动态性能测试的影响,并提出相关建议。
  再次,设计开发了基于ARM平台的动态性能测试软件,从便于操作角度设计了软件界面,从获取测试信息角度设计了数据显示模块,开发了串口和以太网参数修改接口,提出了异步测试和同步测试两种动态性能测试模式,设计了测试软件与单片机的通信帧格式。
  最后,基于SCPI协议提出了动态性能测试装置的程控命令集,开发了命令解析模块,并试验验证了命令的有效性和解析模块的兼容性。为将来动态性能测试装置的网络化奠定基础。
[硕士论文] 王艳君
控制工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:目前,智能电网已迈入引领提升阶段。新型能源大量接入、数字化变电站快速建设以及动态负荷不断增加,导致电力系统电能计量误差增大,给国家和社会造成巨大经济损失。因此,亟待开展对电能计量装置的量化误差影响和动态误差的研究,为功率电能测量和动态误差测试提供强有力的理论指导。
  本文首先介绍了互感器、电能表与电能计量技术的发展概况,同时详细分析了国内外电能计量装置量化误差影响与动态误差的研究现状。
  其次,从系统的角度出发,建立了数字化电能计量系统和智能电能表的结构化测量模型,揭示了系统内部构成要素与信号在要素间的传递关系;详细分析了A/D转换、协议组帧和功率测量单元的工作机理以及量化误差和动态误差的来源,为展开量化误差影响分析和动态误差测试信号完备性的研究奠定基础。
  再次,针对电能计量装置的量化误差,采用广义循环平稳随机过程功率谱密度法和自相关函数法,推导给出同步和非同步采样时量化误差影响下的平均功率标准不确定度解析式;并分别采用蒙特卡罗仿真实验和研发设计的基于PXIe的数字化计量装置数据采集系统实验验证了理论分析的正确性,对评估高精度平均功率不确定度研究具有理论指导意义。
  最后,针对电能计量装置的动态误差,提出了动态误差测试信号模型需要具备的五个重要特性的定义和动态测试信号完备性条件;采用广义循环平稳随机过程理论和输入输出互相关函数辨识法,证明了m序列调制的正弦离散(m sequence modulating sine discrete,mSD)伪随机动态测试信号的完备性,揭示了引起电能表动态误差的内部影响因素。对分析建立电能计量装置的动态测试信号模型和动态误差测试实验具有一定的指导意义。
[硕士论文] 何晓波
控制工程 河北科技大学 2018(学位年度)
摘要:电力作为国民经济的基础,电能质量直接影响到人们的生产和生活,而电能质量的改善和提高,在现代电力工业中很大程度依赖于柔性交流输电装置,无功补偿器就是其中重要装置之一。在电网传输过程中,无功功率会导致用电设备电压减小和电路损耗增加,电能利用率减小,对供电质量造成较大影响,同时还会威胁到电网系统的运行和稳定。在电力工业特别是电力系统,快速、实时及精确的无功功率补偿能力对于提高电力系统输电水平、增强输电网络的可控性、优化网络功率供给等,均具有至关重要的意义。因此,对无功功率补偿的技术手段及方法的研究与探讨,受到了越来越多的重视。当前,静止无功动态补偿装置(SVC),因其控制精度高、抑制电压变化的能力强、以及动态响应快速、无功调节平滑等很多良好性能,是柔性交流主要输电装置之一。
  SVC通用的控制系统,主要由测量系统、电压调节器、触发脉冲发生器、同步系统、辅助控制和保护系统等环节组成。其中测量系统通过对电力系统的信息检测,为SVC的控制环节提供必要的输入信号,因此测量系统的检测精确度直接影响了无功补偿的控制效果,是SVC实施无功补偿的关键环节。
  本文首先对TSC-TCR型SVC的补偿原理及技术作了简要说明,然后详细介绍了测量系统的硬件组成、信号的检测方法、和基于Labview的软件设计。在信号的检测方法中,重点介绍了基于FFT改进的FAFT谐波检测算法,并在Matlab中对改进前后的检测效果进行了仿真分析。最后,详细介绍了基于Labview搭建的SVC测量系统及各模块设计,并对整个测量系统进行了性能测试和精确度验证。
[硕士论文] 王学会
电气工程 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:局部放电(Partial Discharge,PD),是引起电气设备出现绝缘故障的主要因素。对电力设备绝缘状态进行在线监测,可以发现潜伏故障,准确的预测与判断绝缘故障位置与时间,并采取相关措施减小事故发生的概率和降低经济损失。局部放电声测法具有灵敏度高、电磁干扰小等特点。光纤传感器具有体积小,测量定位精度高,抗电磁干扰等优点,是电力设备绝缘在线检测的主要方法之一。
  非本征光纤法-珀(Fabry-Perot,F-P)传感器已被用于检测液-固复合绝缘电力设备的局部放电,尽管如此,液体绝缘电介质对传感器振动局部放电超声检测的特性参数的影响问题尚未探明。本文介绍了非本征光纤F-P传感器的工作原理以及传感器膜片的固有频率和静压灵敏度两个重要参数,并分析了膜片材料参数和尺寸与固有频率和静压灵敏度的关系,为选择合适的膜片提供了理论依据;分别对F-P传感膜片在空气和绝缘油中的振动特性进行了理论分析和幅频响应仿真计算;仿真分析了变压器油的温度对传感膜片幅频响应的影响。利用粘度测试仪检测实验所用变压器油的动力粘度。建立非本征光纤F-P传感器局部放电超声测试系统,分别测试F-P传感器在20℃、50℃和80℃时在变压器油中的幅频响应曲线;对传感器进行封装结构设计,再测试同一传感器在20℃、50℃和80℃时空气中的幅频响应曲线,将两组实验数据进行对比,得出结论。
  研究表明:当石英膜片的固有频率为一定值时,厚度最小的膜片静压灵敏度最高;变压器油介质对传感器振动影响较大,会降低固有频率,降低系数在0.58左右,并且使幅频响应带宽变大,固有频率处响应峰值降低;变压器油温升高会使膜片振动的固有频率增加和幅频响应曲线带宽变窄,但变化不大;封装后传感器的固有频率和幅频响应带宽随温度的升高基本不变,但频率响应峰值随油温的升高而增加。
[硕士论文] 苏晨
控制工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:数字示波器集成了信号调理、高速采样、信号分析与显示,可完成信号采集与信号参数的测量。但多数数字示波器存储深度有限,无法实现信号长时间记录。此外,数字示波器不能按预设测试序列自动设置测量参数,以实现不同测试项目的自动测量;也不能根据信号幅值、频率的变化自动调整测量参数,以保证测量精度,不具备自适应性。本文基于自动化测试的工程背景,在LabVIEW平台开发一套自动测试软件,可以控制数字示波器实现按预设序列自动测试、对未知信号的自适应测量、以及数据的深度存储等。本文的主要工作如下:
  第一,分析数字示波器的优点与不足,提出示波器自动测试系统的功能需求。根据功能需求,设计了系统总体框架,主要包括数据采集、数据存储、预设序列自动测试、自适应测量等六个模块。
  第二,通过数据通信模块与数据采集模块,实现了示波器测试参数的自动设置,信号的自动采集与信号特征参数的测量。在数据存储模块中,设计程序在PC机实时保存采集数据,充分利用PC机硬盘的深度存储空间,解决数字示波器存储深度不足的缺陷。通过预设序列自动测试模块,实现了复杂序列的自动测量与信号的筛选,提高了测试效率。基于数据回放平台,通过重建信号波形与信号的FFT,实现了信号的时域和频域的分析。
  第三,对信号自适应测量的方法进行深入研究,分析信号自适应测量的控制参数,设计了基于模糊控制理论的信号自适应测量方法。在LabVIEW平台设计模糊控制器,可根据信号的幅值、频率选择最佳的测量档位,提高了测量的准确程度,实现了量程内信号的自适应测量。设计了二分查找法结合步进控制的信号自适应测量方法,实现了过量程信号的自适应测量。
  第四,设计实验验证系统自动测试功能、自适应测量功能、存储深度与存储速度等性能指标。搭建25Hz相敏轨道电路工程测试环境。利用示波器自动测试系统记录扼流变压器不同状态下的测试数据,验证系统的实用性。
[硕士论文] 韩煜
光学工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:磁场作为物质本身及物质与物质相互作用中广泛存在的一种物理量,也是人类最早认知的物理现象之一,一直以来都受到科学家们的关注。作为科学研究热门,磁场的测量技术也随着实际应用的需求而向着越来越精密的方向发展。其中磁场测量的方法和仪器有很多,最常见的有感应线圈磁力仪、磁通门磁力仪、超导量子干涉磁力仪、原子磁力仪。其中由于原子磁力仪的广泛的应用,例如生物磁场领域的脑磁图、心磁图的测量;空间磁场领域的地球磁场测量、宇宙磁场信息测量;核磁共振领域的磁共振成像、磁梯度仪;国防军事领域的探测未爆炸炸弹、反潜艇飞机,由于其灵敏度高,成本低,利于小型化等特点被大量的研究。不同的应用对于磁力仪有不同的要求,国内外对于原子磁力仪的研究在于研究其结构原理、提高灵敏度和准确度、小型化,以及基于原子磁力仪的磁成像的更高的分辨率。本文就基于射频场激发的矢量原子磁力仪展开讨论,对其结构分类进行详细描述并给出其信号表达式,然后在此基础上进行理论分析和模拟计算。
  在本文中,首先介绍了原子磁力仪近15年来的国内外发展现状,提出原子磁力仪研究的重要意义。特别是对于矢量场的测量为现今磁力仪测磁的发展方向。
  随后,对矢量原子磁力仪进行基于泵浦光极化的分类,重点分析了基于圆偏振光泵浦的矢量极化原子磁力仪和基于线偏振光泵浦的张量极化原子磁力仪。建立了这两种原子磁力仪的结构模型,分析其所获得的信号公式。
  然后,提出共振线极化光实现原子矢量磁力仪的理论研究,利用线偏振光激发原子张量磁矩在矢量磁场中进动。通过求刘维尔方程的稳态解,得出信号中的直流,一次谐波,二次谐波部分。对于这三种信号的分析讨论及理论研究,可以得到矢量磁场的全部信息。结果表明该磁力仪具有构成磁力仪阵列、磁定位、水下磁异常源的检测和地磁导航等应用。
  最后,介绍了原子磁力仪中原子气室的重要作用以及原子气室的重要指标参数,驰豫率。同时介绍了基于外磁场的原子气室中的汉勒效应,并对纵向汉勒效应和横向汉勒效应进行了理论的分析研究。在理论和实验条件下完成了基于纵向汉勒效应的原子气室驰豫率测量。
[硕士论文] 赵燕
控制工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:随着科学技术,特别是现代电子技术的发展,各种各样的电器、电子设备全面进入到社会的各个领域,成为社会文明进步及生活水平提高的标志。泄漏电流是电气设备安全性能的重要指标之一,泄漏电流测量的准确与否关系到每个人的生命安全受到社会的关注。
  过去,设备标准采用两种技术测量泄漏电流,一是测量保护导体中的实际电流,二是采用一个简单的电阻器——电容器网络(代表人体模型)测量流过电阻器的工频电流。随着电子开关技术被广泛应用于电源系统和设备中,电路中产生了高频谐波电压和高频谐波电流,国际电工委员会发布了IEC60990:1999国内等同转化为GB/T12113-2003《接触电流和保护导体电流的测量方法》,该标准根据人体对泄漏电流反应分别定义了三种模拟人体阻抗网络,三种网络与泄漏电流的峰值或有效值有关并且随着频率有不同的变化,能够更加科学的反映人体的阻抗特性,新型的泄漏电流测试仪开始采用该网络。
  由于新网络的结构与早期网络不同,其泄漏电流的计算方法也不相同,因此对于新型泄漏电流测试仪,现有校准方法已经不再适用。在这样的背景下,研究泄漏电流测试仪的校准方法,研制专用校准标准装置,进而保证了测试仪的量值准确可靠,对各类电气设备的质量安全有现实意义。
  人体阻抗模拟网络是固定在新型泄漏电流测试仪内部部件,不可拆卸,无法对其进行计量校准。本文根据GB/T12113-2003给出的模拟人体阻抗网络,推导出对应的量值计算公式,推导结果与标准给出的传输特性一致,这也验证了推导的准确性。另外,GB/T12113-2003规定的泄漏电流频率高达1MHz,目前国内量传的电流频率仅达到100kHz,论文对新型泄漏电流测试仪专用的校准标准装置进行设计,解决了这一关键问题。根据泄漏电流测试仪工作时测量泄漏电流的实际状态,通过宽频电流输出直接评价模拟人体阻抗网络,提出了宽频电流源法对模拟人体阻抗网络进行评价。设计了两只高频分流器,跟中国计量科学研究院合作解决了高频分流器的量值溯源,通过高频分流器解决了宽频电流源法的量值溯源难题。最后,通过与电压源法的比较,可发现两种方法的一致性较好,验证了宽频电流源法的有效性。
  本文主要工作内容如下:
  (1)通过对GB/T12113-2003的研究,结合已有的研究成果提出泄漏电流测试仪模拟人体阻抗网络的校准方法,实现测量网络的准确计量。
  (2)同中国计量院合作,共同制定了解决100kHz~1MHz泄漏电流幅值量值溯源的试验方案。
  (3)根据提出的宽频电流源法,由参与单位——长沙天恒测控技术有限公司研制了一台宽频小电流源,实现了DC~1MHz小电流的标准输出。
  (4)对GB/T12113-2003提供的测量电路进行理论推导,得到输入电流与输出电流的关系,以此为依据,利用宽频小电流源对泄漏电流测试仪的模拟人体阻抗网络进行测量,验证宽频电流源法的可行性。
  (5)用宽频电压源法和宽频电流源法对同一模拟人体阻抗网络进行测量,通过数据比对得到二者的一致性。
[硕士论文] NAEEM ULLAH KHAN
化学 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:本文采用植物化学方法来制备了银纳米颗粒(Ag-NPs),以此为基础制备了一种新型电化学传感器,用于检测水中的亚硝酸根离子(NO2-)。
  首先,使用龙眼种子的水溶液提取物作为稳定剂和还原剂来制备Ag-NPs。采用多种方法进行表征,包括:利用紫外-可见吸收光谱(Uv/vis)对Ag-NPs的形成和生长过程进行了表征;通过X射线衍射(XRD),证实了Ag-NPs为面心立方结构;通过扫描电子显微镜(SEM)确定了其微观形态;通过透射电子显微镜(TEM)测定了Ag-NPs的尺寸,结果表明其粒度在2-20nm范围内。
  随后,将制备得到的Ag-NPs与石墨粉混合,通过浸渍法以石墨片为基底制备了银纳米颗粒复合修饰电极(Ag-NPs modified electrode)。该电极对水溶液中亚硝酸根离子的氧化过程具有明显的电催化活性。与未修饰的石墨电极相比,在检测水溶液中亚硝酸根离子过程中,该电极具有较高的峰电流密度和较低的氧化电位。结果表明,使用该银纳米颗粒复合修饰电极(Ag-NPs modified electrode)检测水溶液中亚硝酸根离子时,在0.85V的电位下出现较强的氧化峰;在亚硝酸根浓度为0.05mmol L-1-10mmol L-1的范围内,响应电流密度呈现良好的线性关系;该电极对亚硝酸根的检测限为0.01mmol L-1。
  最后,将银纳米颗粒复合修饰电极(Ag-NPs modified electrode)在含有亚硝酸根离子的模拟水样中进行检测。结果表明,除还原性离子(如Fe2+)外,其他共存离子对亚硝酸根的检测影响较小;多次平行测量的相对标准偏差小于5%;放置一周后,其灵敏度仅下降8.2%。综上可知,银纳米颗粒复合修饰电极(Ag-NPs modified electrode)在检测水中亚硝酸根污染物领域具有潜在的应用价值。
[硕士论文] 宋晓宁
电子与通信工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:目前,电能作为应用广泛、消耗量大、最贴近百姓生活的一种能源,对其进行全面的采集和监控已经变得越来越重要,但仅仅通过电能表等测量仪器对用户的用电情况进行采集是远远不够的,还应该对用户家庭内部不同的房间和用电器进行监控和管理,并实现对用户用电情况实时的查询和推送。
  针对以上的问题,本文研究并设计了一种集传感器技术、无线通信技术、网站开发技术、数据库技术等于一体的电量采集系统,该系统作为对电能表的补充,可以实现对用户用电情况的计量采集、数据处理以及数据管理等。从系统功能的角度可以将电量采集系统划分为两大部分:电量采集设备和电量采集信息管理平台。
  电量采集设备采用“专用的电能计量芯片+MCU”的设计方案实现对电量的采集、存储、显示,并借助WIFI无线传输模块将设备采集到的各种数据通过互联网传送至服务器端。设备的电能计量芯片选用的是单相电能计量芯片ADE7757,MCU选用的是STM32F103C8T6。本文完成了设备各模块的软硬件设计、调试等工作,之后,又对电量采集设备的通信功能进行了测试。
  电量采集信息管理平台选用的开发架构是B/S架构,开发语言是PHP语言,开发工具是WAMP集成软件。本文首先从需求分析入手,设计了平台的功能模块、用例图,然后设计了平台的数据库,最后完成了各个模块的详细设计。平台主要实现管理员对用户的管理以及用户对设备的管理。电量采集信息管理平台将采集到的数据进行整理和分析,可以帮助用户查看电量信息明细及电量信息报表,当平台的用户达到一定数量以后,管理员可以通过建立恰当的数据挖掘模型,实现用户用电消费预测和用户用电负荷预测。
  在电量采集设备和电量采集信息管理平台实现后,本文对设备进行了校正,并通过现场测试对设备的精确度进行了量化,结果表明电量采集设备的准确度为0.66%左右,准确度等级为1.0级,符合预期设计目标。
[硕士论文] 刘德才
电气工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国经济的高速发展以及社会现代化、城镇化进程的不断推进,加之“以电代煤”,“以电带油”等一系列国家能源政策的实施,整个社会的用电需求量不断激增。用电量的逐年上升,电网中的输电线路、变电站数量明显增加,并且电压等级提高,供电范围及输配电容量不断增大。而随着变电站数量及容量的增加,电能计量装置能否对各个变电站内供入、供出电量进行准确的计量,这为当下我国从事电力计量的工作人员提出了更高的难题。
  我们目前仍沿袭传统的方式对电能计量装置的准确性予以明确,也就是借助电力计量的工作人员以随身携带设备的方式到现场对各种计量装置进行检测,以此作为保障措施。而这种传统的方式又存在着相当多的弊端。一是我国地大物博,各变电站之间距离较远,这种方式过于耗费人力物力,同时还必须由专业的电力计量工作者亲临现场带电作业,存在一定的安全隐患;而人工检定周期相对较长,因此,当电能计量装置发生超差或故障,则问题很难及时得到妥善解决。随着电力行业的发展,这一传统的管理方法所暴露出来的弊端,越来越明显,已经不能满足电能计量的需要。
  本文通过参考相关文献,我们提出了一种创新电能计量装置远程校验监测方式,采用该方式彻底地转变了传统的人工现场校验法,真正意义上实现了远程遥控能够检验的目标,而且也能从远程监控电能的计量装置,完美解决了故障处理不及时、检测任务重等问题。甚至完成了各电能计量装置的自动化管理的任务。
[硕士论文] 王肖君
电子与通信工程 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:频率是电信号的特征之一,与振幅、平均电流或电压等特性相比,它的测量值是最简单且最准确的,故许多高精度传感器是基于将测量的物理值转换为频率值的原理。但传统的频率测量方法,譬如直接计数法难以满足原子磁力仪测频技术中对于采集速度和采集精度的要求。
  本文的目的是设计一款频率计,用于采集高灵敏度标量原子磁力仪输出的频率信号,测量的频率范围约为70kHz至350kHz,分辨率优于0.35mHz,同时能够保证比较理想的数据更新率。测量方案基于测周期法,利用时间内插原理将时间间隔的测量分为粗测与细测两个过程。系统采用STM32作为整个电路的控制中心,完成TDC寄存器配置、数据处理、SPI通信以及LCD显示等功能;FPGA用于提供触发TDC启动/停止测量的HIT信号,同时在门限时间内做粗计数,扩大了时间测量的范围;TDC-GP22精确测量在起始和结束段存在的时间偏差以消除±1参考信号的计数误差。
  论文首先阐述了高分辨率频率测量系统的应用背景及近代测频技术的发展现状;然后介绍了多种时频测量方法,分析其各自的优缺点,并以TDC-GP22为例做重点说明;最后给出该系统的硬件设计思路和软件实现方法,详细描述了设计过程中的两种测量方案,其中改进方案解决了TDC时间-数字转换芯片普遍存在的“死时间”的问题。测试结果表明,当门限时间为50ms时,频率测量的RMS值小于0.003Hz,相当于磁场值0.0008575nT,若选用稳定度更优的晶振,则可以满足更高精度的频率测量需求,设计是可行的,并且还有进一步改善的可能。
[硕士论文] 陈林园
电路与系统 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:频谱分析仪被广泛应用于航空航天、军事、通信及其他相关领域,是频域测量中非常重要的仪器,有着“频域示波器”的美称。然而,在目前高校的教学中,频谱分析仪并没有得到普及,究其原因,主要为高端的频谱分析仪价格昂贵、操作复杂、体积庞大,目前市场上并没有符合其频段需求的低成本的频谱分析仪。因此,研制低端领域低成本、高性能的频谱分析仪具有广阔的市场前景。
  在目前高校电子技术实验教学中,信号的频率一般不超过10MHz,为分析高次谐波成分,则需要更高频率范围的频谱分析仪。结合最近几年全国大学生电子设计竞赛情况,其对信号的频率要求基本上在300MHz以内。所以本论文旨在设计一款教学用低成本的300MHz频谱分析仪。而超外差式频谱分析仪相对于FFT分析仪而言,设计成本低、分辨率高、测量范围宽,所以本系统最终采用高中频超外差式和数字中频处理相结合的方案。
  系统采用STM32F429作为控制器、Altera Cyclone V系列FPGA作为信号处理器,被测信号经过射频前端处理后,实现频谱搬移至中频10.7MHz,然后经A/D采样,在FPGA中进行数字中频处理,最终在TFT屏上进行频谱显示。本系统主要由射频前端硬件电路、数字中频信号处理固件和控制显示软件三大部分组成。射频前端硬件电路,主要包括射频前端信号调理模块、合成本振源模块、关键模拟滤波器的设计及AD模块等。其中,射频前端信号调理模块主要包括程控衰减器、低噪声放大器、三级混频和镜像抑制滤波器;合成本振源模块主要实现433MHz~733MHz的扫频源设计和二三级固定本振源设计;关键模拟滤波器包括三级中频带通滤波器的选择以及对三级本振源进行调理的滤波电路设计与仿真;AD模块主要包括AD前端调理和外围电路设计等。数字中频信号处理固件采用数字下变频的方法实现对中频信号的处理,经过数字正交混频、多抽样数据处理、数字检波等,得到信号的幅值数据。控制显示软件包括STM32与FPGA的通信控制、主控器对本振源和其他程控芯片的控制、信号频谱显示控制以及用户界面设计等。
  最后,对本系统进行了关键指标测试和整机测试。三级本振源相位噪声指标优于-95dBc/Hz@10kHz,杂散水平低于60dBc,第三中频信号杂散水平低于60dBc。整机测试结果表明本系统能正确的对300MHz内信号进行频谱分析,实现了本论文的设计目标。
[硕士论文] 单文松
控制科学与工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:越来越多的非线性负载和分布式新能源的并网接入,使得电网供电质量受到了极大的挑战。建立完善的电能质量分析系统,既是智能电网的需求,也是改善电能质量的必要手段,正在受到工业界和学术界越来越多的重视。本文设计的基于STM32的低成本单相电能质量监测仪,能够实现高精度、智能化的实时电能质量监测,适合于家庭光伏发电、地下室充电桩、单相电车间等多种场合的电能质量分析。
  首先,对国内外电能质量监测发展现状进行了介绍,根据我国目前最新的电能质量监测标准,对电能质量监测仪进行了功能需求分析;确定了单相电能质量监测仪的静态电能质量指标参数,提出了以STM32为核心控制器,结合电能质量专用芯片RN8302的电能质量分析总体方案;通过MATLAB对基于瞬时无功理论的改进谐波检测方法进行了仿真,验证了通过单相电流移相构造三相电流进行谐波检测和动态电能质量监测方法的可行性。
  然后,介绍了单相电能质量监测仪关键硬件电路设计,包括电量信息采集扩展板设计、主控核心设计、通信系统设计等,完成了PCB设计制作及焊接、调试等工作;基于嵌入式实时操作系统RT-Thread完成了电能监测仪底层软件开发,针对RN8302B数据采集、谐波分析、加密通信和IAP远程升级做了重点介绍。
  最后,对本文设计的单相电能质量监测仪进行校表和测试,实验结果表明了本文所提方案的可行性。本文设计的单相电能质量监测仪能够满足单相电能质量稳态数据的分析和实时传输,满足了电能质量监测仪的各项指标要求,具备较大的实用价值和较好的应用前景。
[硕士论文] 邓海力
电气工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:随着智能电网的迅速发展,一方面提出要创造经济优质、低碳绿色的电能质量,另一方面又在电力系统的发电端大力发展新能源发电,以及在其用户侧提倡使用节能型的用电设备,致使在电力系统中存在了许多的电力电子装置等非线性器件,严重污染了电能质量。为了解决污染问题,达到改善电能质量的目的,首要任务是实现电量的检测与分析,故研制出一款电量分析仪就显得尤为重要。本文基于DSP芯片TMS320F28335,将数字信号处理技术应用于电能质量的检测之中,设计了一款硬件电路简单可靠、分析功能优良丰富、操作界面清晰友好的多功能便携式电量分析记录仪,不仅可以对电能质量进行检测与分析,还能够拓展高校实验室的仪器设备,为大学生创新项目提供硬件平台,具有一定的工程实用价值。
  首先,本文开篇论述了电量分析仪研制的背景与意义,并且从电量采集技术、电量信号处理算法以及电量分析仪器三个方面阐述了研究现状以及发展动态,明确了本课题的研究方向。接着依照电能质量五大类指标的国家标准,给出各项指标的定义以及测量允许误差。再分别对各项指标产生偏差的原因和危害进行分析以及对指标检测方法的优劣性进行比较,从而选择出了既易在DSP上实现又兼顾计算精度的方法。其中,重点介绍了快速傅里叶算法FFT对电量基波以及谐波的分析,为后续程序编写提供了理论基础。
  其次,本文基于DSP实验开发箱及其软件开发环境CCS,完成了电量分析仪的软硬件总体设计,其中硬件部分主要由DSP核心单元、同步信号捕获前端电路单元、模拟电量采集前端电路单元以及外部通信接口单元等四个单元组成,软件部分主要由中断模块、测频模块、定时器模块、模数转换ADC模块、电量分析计算模块和通信模块等六个模块组成。搭建了一个从电量采集、测量到分析、处理的系统平台。
  再次,本文还利用虚拟仪器LabVIEW对系统监测平台进行界面设计,呈现给用户一个视图简洁直观、控制便利、功能丰富、界面友好的操作界面。并且利用LabVIEW的函数对串口通信进行调试和对传输数据进行存储。
  最后,通过大量的现场试验以及误差分析处理,验证了硬件电路的可靠性与程序设计的正确性,且保障了数据采集的精度在国家标准允许的范围之内。
  在本文的末尾对电量分析仪研制所做的工作进行了梳理,总结其设计成果,同时也指出了存在的不足,并提出了改进与升级的方向。
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