專線用戶智能節(jié)能診斷裝置的設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究

【摘要】：節(jié)能減排工作是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)和難點(diǎn),開(kāi)發(fā)針對(duì)專線用戶企業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)設(shè)備則具有重要意義,通過(guò)企業(yè)節(jié)能診斷和能源審計(jì)工作可以節(jié)約煤炭、石油、天然氣等資源,并減少環(huán)境污染,提高企業(yè)生產(chǎn)效率和單位生產(chǎn)產(chǎn)值。在當(dāng)前迫切需要重視和解決能源短缺問(wèn)題的社會(huì)與環(huán)境背景下,關(guān)注企業(yè)能源高效利用、引導(dǎo)正確的企業(yè)節(jié)能診斷工作顯得十分必要。通過(guò)走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn),當(dāng)前大多數(shù)專線用戶企業(yè)內(nèi)部普遍缺乏完整的在線電氣檢測(cè)系統(tǒng)或裝置,一般用于專線用戶企業(yè)節(jié)能診斷和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作的裝置為國(guó)外先進(jìn)電能質(zhì)量分析儀,如美國(guó)Fluke435等,這些儀器具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、全面等優(yōu)點(diǎn),但并未配置相應(yīng)的上位機(jī)節(jié)能分析系統(tǒng)軟件,且市場(chǎng)價(jià)格普遍昂貴,基本都在7~10萬(wàn)元之間,對(duì)于一般專線用戶企業(yè)來(lái)說(shuō),當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量眾多時(shí)需投入多臺(tái)這樣的高等電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀,從而導(dǎo)致投入成本過(guò)高,企業(yè)很難承受增加的電氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的投資,同時(shí)也不希望節(jié)能診斷過(guò)程干擾到企業(yè)正常的運(yùn)行。因此,需要開(kāi)發(fā)一種將節(jié)能診斷工作轉(zhuǎn)化為一種標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的自動(dòng)系統(tǒng),而如何為這樣一整套系統(tǒng)提供全面的專線用戶能耗電氣參數(shù)是重中之重,則需要開(kāi)發(fā)一套可以實(shí)時(shí)在線測(cè)量專線用戶能耗電氣參數(shù)的測(cè)量裝置,該裝置處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD卡中,通過(guò)讀卡器導(dǎo)入軟件子系統(tǒng),其針對(duì)數(shù)據(jù)類型作相應(yīng)的節(jié)能診斷和能耗分析,從而得出用戶節(jié)能診斷報(bào)告,充分挖掘用戶節(jié)能潛力,指導(dǎo)用戶進(jìn)行節(jié)能診斷和能源審計(jì)工作。本論文主要開(kāi)展了如下內(nèi)容的研究。第一,討論了國(guó)內(nèi)外相關(guān)節(jié)能診斷技術(shù),通過(guò)走訪調(diào)研研究了目前國(guó)內(nèi)外嵌入式系統(tǒng)微處理器和先進(jìn)電能質(zhì)量監(jiān)控與分析儀等產(chǎn)品的發(fā)展情況,就此類儀器應(yīng)用于節(jié)能診斷工作時(shí)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)接口聯(lián)系做了詳細(xì)介紹。同時(shí),簡(jiǎn)要介紹了節(jié)能診斷的內(nèi)容。第二,著重研究節(jié)能診斷中重要基本能耗電氣參數(shù)的關(guān)鍵檢測(cè)和計(jì)算方法,對(duì)應(yīng)用其中的快速傅里葉變換算法做了詳細(xì)分析,特別針對(duì)兩種類型的FFT算法(按時(shí)間抽取FFT法和按頻率抽取FFT法)進(jìn)行了深入研究。然后,重點(diǎn)研究了節(jié)能診斷分析技術(shù)中的電能質(zhì)量節(jié)能分析方法、變壓器節(jié)能分析方法以及電動(dòng)機(jī)節(jié)能分析方法。并對(duì)電能質(zhì)量節(jié)能分析中的6類基本電參數(shù)的計(jì)算方法作了詳細(xì)分析,同時(shí)研究了變壓器的損耗計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償和無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能效益計(jì)算方法,及電動(dòng)機(jī)節(jié)能診斷措施等。第三,重點(diǎn)介紹了專線用戶節(jié)能診斷硬件裝置的技術(shù)開(kāi)發(fā)、實(shí)物開(kāi)發(fā)及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)。首先介紹了硬件的開(kāi)發(fā)思路及其在整個(gè)綜合節(jié)能診斷系統(tǒng)中的位置與作用。然后,根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想,對(duì)裝置進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),分別對(duì)其中的8個(gè)組成單元進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì),以及芯片選型和工作原理說(shuō)明。其次,對(duì)裝置的主板和采樣板進(jìn)行了protel電路圖設(shè)計(jì),并進(jìn)行了焊制與調(diào)試分析,同時(shí),對(duì)裝置進(jìn)行了外觀設(shè)計(jì)并組裝樣機(jī),并在CCSv3.3硬件調(diào)試仿真平臺(tái)上進(jìn)行了模塊化硬件程序編寫(xiě)、調(diào)試和分析,給出了重要模塊的設(shè)計(jì)程序及其在調(diào)試過(guò)程中的注意事項(xiàng),重點(diǎn)介紹了DSP主程序和采樣程序的設(shè)計(jì)方法。最后,對(duì)裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試試驗(yàn),給出了測(cè)試結(jié)果,并將裝置檢測(cè)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)源KS833輸出信號(hào)進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析,驗(yàn)證了裝置的檢測(cè)準(zhǔn)確度和精確性,同時(shí),給出裝置檢測(cè)記錄數(shù)據(jù)文件,證明裝置可詳細(xì)記錄電氣能耗參數(shù),并存儲(chǔ)于SD卡或U盤(pán)中,以供上位機(jī)節(jié)能診斷分析軟件子系統(tǒng)使用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試驗(yàn)證了裝置的設(shè)計(jì)可行性和實(shí)用性。第四,給出了綜合節(jié)能診斷分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,簡(jiǎn)要介紹上位機(jī)節(jié)能診斷分析軟件子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和診斷原理。闡述了所開(kāi)發(fā)裝置與軟件子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口聯(lián)系,并對(duì)軟件子系統(tǒng)中的變壓器模塊、電動(dòng)機(jī)模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊、照明設(shè)備模塊、電能質(zhì)量模塊等模塊的節(jié)能分析原理進(jìn)行了介紹和分析,并討論了所開(kāi)發(fā)整套綜合節(jié)能診斷分析系統(tǒng)在專線用戶企業(yè)節(jié)能診斷分析方面存在的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。最后,利用所開(kāi)發(fā)的專線用戶節(jié)能診斷裝置對(duì)韶關(guān)市某專線用戶企業(yè)進(jìn)行了實(shí)地節(jié)能診斷測(cè)試試驗(yàn),裝置對(duì)該企業(yè)的電氣能耗參數(shù)進(jìn)行了24h連續(xù)監(jiān)測(cè)和記錄,針對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了包括節(jié)能效益分析、無(wú)功補(bǔ)償分析、諧波分析、電壓偏差分析、三相不平衡分析在內(nèi)的綜合節(jié)能診斷分析,給出了該企業(yè)的節(jié)能診斷分析結(jié)論和變壓器節(jié)能改造方案,進(jìn)一步驗(yàn)證了所開(kāi)發(fā)裝置及相應(yīng)的配套節(jié)能診斷分析軟件子系統(tǒng)的可行性和實(shí)用性。論文最后對(duì)所做的工作進(jìn)行了總結(jié),給出了裝置未來(lái)需要改進(jìn)的3個(gè)地方,并給出了建議和展望。本論文得到了中國(guó)南方電網(wǎng)科技項(xiàng)目資助。 【關(guān)鍵詞】：能源審計(jì) 診斷 專線大用戶 大容量存儲(chǔ)技術(shù) 現(xiàn)代電力電子技術(shù) 現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM930
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 課題研究背景13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外節(jié)能診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外各類先進(jìn)智能微控制器發(fā)展概述16-19
• 1.2.3 市場(chǎng)相關(guān)成熟產(chǎn)品介紹19-20
• 1.2.4 涉及節(jié)能診斷時(shí)的數(shù)據(jù)接口聯(lián)系20-21
• 1.3 節(jié)能診斷的內(nèi)容21
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容21-25
• 第二章 節(jié)能診斷技術(shù)研究25-41
• 2.1 快速傅里葉變換算法研究25-32
• 2.1.1 四種基本的傅里葉變換形式25-26
• 2.1.2 離散傅里葉變換法（DFT法）26-27
• 2.1.3 快速傅里葉變換法（FFT法）27-32
• 2.2 電能質(zhì)量節(jié)能分析方法32-36
• 2.2.1 電能質(zhì)量節(jié)能的意義32-33
• 2.2.2 電能質(zhì)量基本電參數(shù)檢測(cè)計(jì)算方法33-36
• 2.3 變壓器節(jié)能分析方法36-39
• 2.3.1 變壓器節(jié)能簡(jiǎn)介36-37
• 2.3.2 變壓器損耗分析37
• 2.3.3 變壓器節(jié)能診斷中無(wú)功無(wú)償?shù)姆桨?/span>37-38
• 2.3.4 變壓器無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能效益的計(jì)算方法38-39
• 2.4 電動(dòng)機(jī)節(jié)能分析方法39-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第三章 節(jié)能診斷裝置技術(shù)研究與實(shí)物開(kāi)發(fā)41-95
• 3.1 裝置開(kāi)發(fā)思路41-43
• 3.1.1 硬件開(kāi)發(fā)思路41-42
• 3.1.2 裝置在綜合節(jié)能診斷系統(tǒng)中的位置與作用42-43
• 3.2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-63
• 3.2.1 信號(hào)傳感單元設(shè)計(jì)46-48
• 3.2.2 信號(hào)調(diào)理單元設(shè)計(jì)48-50
• 3.2.3 A/D采樣單元設(shè)計(jì)50-53
• 3.2.4 DSP核心處理單元設(shè)計(jì)53-57
• 3.2.5 DSP外圍單元設(shè)計(jì)57-58
• 3.2.6 數(shù)據(jù)讀寫(xiě)單元設(shè)計(jì)58-61
• 3.2.7 人機(jī)交互單元設(shè)計(jì)61-62
• 3.2.8 外圍接口單元設(shè)計(jì)62
• 3.2.9 硬件系統(tǒng)運(yùn)行流程設(shè)計(jì)62-63
• 3.3 主板和采樣板PROTEL設(shè)計(jì)63-65
• 3.4 裝置硬件程序調(diào)試設(shè)計(jì)65-82
• 3.4.1 CCSv3.3 硬件調(diào)試仿真平臺(tái)65-66
• 3.4.2 各模塊化硬件程序設(shè)計(jì)66-80
• 3.4.3 DSP主程序和采樣程序設(shè)計(jì)80-81
• 3.4.4 節(jié)能診斷儀參數(shù)指標(biāo)和數(shù)據(jù)測(cè)量類型81-82
• 3.5 電路板焊制和裝置外觀設(shè)計(jì)82-84
• 3.6 綜合節(jié)能診斷分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)84-91
• 3.6.1 硬件與軟件子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口聯(lián)系84
• 3.6.2 節(jié)能診斷分析軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)84-89
• 3.6.3 綜合節(jié)能診斷分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其優(yōu)勢(shì)分析89-91
• 3.7 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部測(cè)試91-94
• 3.8 本章小結(jié)94-95
• 第四章 節(jié)能診斷實(shí)例分析95-104
• 4.1 測(cè)量點(diǎn)主變信息95-96
• 4.2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析96-97
• 4.3 節(jié)能效益分析97-98
• 4.4 無(wú)功補(bǔ)償分析98
• 4.5 諧波分析98-101
• 4.6 電壓偏差分析101-102
• 4.7 三相不平衡分析102-103
• 4.8 本章小結(jié)103-104
• 第五章主要結(jié)論與建議104-108
• 5.1 工作總結(jié)104-105
• 5.2 裝置改進(jìn)構(gòu)想105-107
• 5.3 建議107
• 5.4 展望107-108
• 參考文獻(xiàn)108-113
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果113-115
• 致謝115-116
• 附件116

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企業(yè)能源審計(jì)與可再生能源利用    呂冰

基于ARM的電網(wǎng)參數(shù)綜合監(jiān)測(cè)儀的研制    劉高峰

企業(yè)能源審計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)與體系研究    張世則

日本節(jié)能診斷工作一瞥    李洪杰;

北京某既有辦公樓的節(jié)能診斷    劉筱屏;魏文宇;

電網(wǎng)企業(yè)開(kāi)展節(jié)能診斷技術(shù)服務(wù)的建議    胡秀珍;黃雯;

框圖在節(jié)能診斷中發(fā)展    周川成;

紅外熱像技術(shù)在建筑節(jié)能診斷中的應(yīng)用研究    王凱;彭小云;熊國(guó)華;

專家為在京中央機(jī)關(guān)辦公樓開(kāi)出節(jié)能診斷書(shū)    

北侖區(qū)政府組織專家為寧波鋼廠節(jié)能診斷    

淺析火電機(jī)組節(jié)能診斷方法與應(yīng)用    張國(guó)柱;溫志鵬;李本鋒;谷小兵;彭偉;

湖南省發(fā)展改革委在水泥行業(yè)組織開(kāi)展“節(jié)能診斷專家行”活動(dòng)    

三步法節(jié)能診斷初探    張志祥;

節(jié)能診斷與初調(diào)節(jié)在某綠色建筑中的應(yīng)用    張永寧;魏慶芃;

冷水機(jī)組運(yùn)行性能評(píng)價(jià)及節(jié)能診斷    蔡宏武;魏慶芃;

北京航天指揮控制中心大樓節(jié)能診斷報(bào)告    宋波;關(guān)靜;柳松;金海;景宏兵;蘇安源;

火電企業(yè)節(jié)能診斷管理體系的構(gòu)建與實(shí)踐    鄒為和;崔修強(qiáng);劉賢春;杜新法;

深圳某大型公共建筑空調(diào)節(jié)能診斷與對(duì)策研究    資曉琦;何天祺;劉俊躍;朱磊;田智華;

三步法節(jié)能診斷    張志祥;

ESCO事業(yè)和節(jié)能診斷、評(píng)價(jià)    程健;李先瑞;

冷卻水輸送系數(shù)(WTF_(CW))的獲取方法及其在節(jié)能診斷中的應(yīng)用    劉阿祺;

案例1 巴黎:綠色生態(tài)供暖系統(tǒng)    

節(jié)能診斷讓先進(jìn)技術(shù)不“賦閑”    本報(bào)記者 王延輝

節(jié)能診斷：石化行業(yè)節(jié)能先鋒    本報(bào)見(jiàn)習(xí)記者 白雪

節(jié)能診斷推廣模式成果初顯    本報(bào)記者 姜虹

重點(diǎn)化企節(jié)能診斷項(xiàng)目啟動(dòng)    本報(bào)記者 姜虹

蔣海波:政府應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)做節(jié)能診斷    本報(bào)記者 徐向陽(yáng)益直

省發(fā)改委為企業(yè)提供免費(fèi)節(jié)能診斷    記者 楊凌　實(shí)習(xí)生 張婷婷

河南：企業(yè)可獲免費(fèi)節(jié)能診斷    古文洪

節(jié)能降耗也須對(duì)癥下藥    本報(bào)實(shí)習(xí)生 劉力源

陜西推行既有公建節(jié)能改造新標(biāo)準(zhǔn)    記者 梁新星　通訊員 趙芳

中國(guó)可視化節(jié)能：看得見(jiàn)的“綠色未來(lái)”    劉應(yīng)敏

專線用戶智能節(jié)能診斷裝置的設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究    程樂(lè)峰

深圳市高層綜合辦公建筑空調(diào)節(jié)能診斷與對(duì)策研究    資曉琦

高能耗大用戶生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能診斷及方案研究    尹萌

基于綠色建筑體系下的中央空調(diào)節(jié)能診斷及優(yōu)化    劉燕娜

電站燃?xì)廨啓C(jī)節(jié)能診斷方法與應(yīng)用研究    肖華