基于CAN总线的燃气发电机电能质量监测仪的研制

• 作 者: 王丛先
• 机 构: 山东大学
• 出 处: 山东大学
• 发表日期: 2010年期

燃气发电机是一种利用液化气、天然气等可燃性气体作为发电机动力的高效新能源发电机。燃气发电技术的推广和使用一方面可以逐步改善我国以煤炭为主的能源格局现状，一方面能够有效降低经济发展对应的环境代价。　　
目前，燃气发电机主要应用在油田、气田以及机场、酒店、医院等场合。在这些场合中，大型电力变压器、电力电子设备、各种自动化设备以及其他一些非线性、冲击性和不平衡的用电负荷大量增加，导致电力系统的谐波污染和电能质量下降，使得电能质量问题日益突出。为了保证燃气发电机能够长期可靠的工作，需要对燃气发电机的运行状况进行监测，以便及时发现异常现象，提醒工作人员及时排除故障，避免燃气发电机在非正常情况下继续运行，保护其不受永久性损坏，从而延长了燃气发电机的使用寿命，同时保证了以燃气发电机为动力的整个系统安全可靠地运行。　　
本课题就是在这种背景下，采用飞思卡尔公司的32位嵌入式微控制器MCF5213作为核心处理器，设计了一款能够监测燃气发电机工作时的各项电力参数的数字式监测仪，具有越限报警、遥控遥信等功能，并且实现了现场监测仪与远程数据库的连接。　　
论文重点研究了基于CAN总线的燃气发电机电能质量检测仪的算法、硬件结构和软件流程。算法方面，对于各项电力参数，采用了基2按时间抽取的快速傅里叶变换算法。硬件部分具体分析了CPU的选择，信号调理电路、A/D采样电路、频率捕捉电路、CAN通信电路、液晶显示电路、遥控和遥信电路的设计和实现。软件部分主要介绍了系统实现的软件算法，包括主程序流程图、系统初始化程序、看门狗程序、交流采样程序、键盘扫描程序、参数设定程序等。软件设计中采用了参数的软件校准方法，并且优化了快速傅立叶变换程序，减少了CPU运算量，提高计算精度。　　
燃气发电机的工作环境恶劣，存在各种干扰。论文提出了系统的抗干扰设计，分为硬件措施和软件措施。硬件抗干扰措施有选择可靠的器件、屏蔽、隔离等。软件抗干扰措施有软件陷阱技术和数字滤波技术等。　　
论文最后对系统进行了调试和数据测量，测量结果满足设计的要求。