论文总字数：21343字

摘 要

随着传统的电力系统逐渐向智能化发展，智能电网是一个完全自动化的电力传输网络，能够监视和控制每个用户和电网节点，保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动，负荷监测装置占有重要位置。能耗监测是开展节能减排工作的基础，加强电网损耗监测对提高我国能源利用效率、建设节约型社会、实现能源的可持续发展和缓解能源压力等具有极其重要的现实意义。

本文开展了基于DSP的非侵入用户负荷辨识装置的研究。首先，本文详细地介绍了DSP芯片TMS320F28335的基本模块组成及其主要功能，设计了系统框图和ADC模块时钟电路；然后，分析了负荷模型，出了基于负荷稳态电流估计方程组最优解的负荷辨识算法流程图，提出了基于稳态电流的负荷辨识分解算法；再者，针对采样的要求，单独设计了电压采样电路和电流采样电路，完成了电压电流信号的采样；最后将负荷辨识算法和采样电路移植到数字信号处理器DSP上。本文目前研究突破了以往各户人家只能对自家用电总量多少监察的现状，将功率监测深化到电力系统内部各主要用电设备。

此外，本装置还有利于各级别电力公司了解电力用户负荷的构成结构，并加强对负荷侧的需求的管理，从而实现合理引导用户消费、合理安排各类型用电设备的使用时间段来达到调节峰谷差和降低网损等目的。

为此本文仔细研究了国内外各种研究机构对非侵入式负荷装置的现状，分析其装置的构成结构，从而实现在不影响电力用户正常生产、生活的情况下得到其内部主要用电设备负荷用度的目的。

关键词：非侵入；用户用电；负荷辨识装置；DSP

Abstract

With traditional power system gradually to the development of intelligent, smart grid is a fully automated power transmission network, the user can monitor and control each and grid nodes, from the plant to the end user to ensure the whole process of transmission and distribution between all nodes two-way flow of information and energy, load monitoring device occupies an important position. Energy consumption monitoring is the basis of energy conservation work to strengthen the monitoring of the power loss of more efficient use of energy and building a conservation-oriented society to achieve sustainable development and alleviate the pressure of energy and other energy has extremely important practical significance.
This paper carried out research to identify user load non-invasive device based on DSP. Firstly, detailed description of the DSP chip TMS320F28335 basic modules and its main function, design system block diagram of the clock circuit and ADC module; then analyzes the load model, an optimal solution based on the steady-state load current estimation equations load flow chart identification algorithm is proposed based on the steady-state load current identification decomposition algorithm; Furthermore, for the sampling requirements, individually designed sampling circuit voltage and current sampling circuit, completed the sampling voltage and current signals; and finally loads identification algorithm and a sampling circuit ported to the digital signal processor DSP. This article is currently study broke the previous all households own only the status of the total number of power monitoring, power monitoring will deepen to a power within the system of the main electrical equipment.
In addition, the device also facilitates the power company at all levels understand the structure constituting the power user load, and to strengthen the demand side management of the load, in order to achieve a reasonable guide the user consumption, reasonable arrangements for the use of various types of electrical equipment to the time period to regulate difference between peak and loss Reduction purposes.
So this paper examine the status of various domestic and international research institutions, non-invasive means of the load, analyze the composition structure of their means to achieve without affecting the normal production of electricity users to give its main electrical equipment inside the case load life the purpose of costs.

Key Words:Non-invasive; users of electricity; load identification apparatus; DSP

目 录

摘 要 I

Abstract III

目 录 V

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1 美国 3

1.3.2 法国 5

1.3.3 芬兰 5

1.3.4 丹麦 5

1.3.5 欧洲 6

1.3.6 中国 6

1.4 本文主要工作 6

第二章 数字处理器DSP 9

2.1 概述 9

2.2 TMS320F28335简介 9

2.3 仿真工具和开发环境 10

2.4 系统框图设计 10

2.5 A/D转换模块 10

2.6 本章小结 12

第三章 非侵入式负荷辨识算法研究 13

3.1 概述 13

3.2 负荷分解模型 13

3.3 负荷算法流程 14

3.4 小结 15

第四章 DSP采样电路设计 19

4.1 概述 19

4.2 电流采样电路设计 19

4.3 电压采样电路设计 21

4.4 本章小结 21

第五章 算法移植 23

5.1 算法移植 23

5.2 DSP工程的建立 23

5.3 算法具体实现 24

5.3.1 输入信号 24

5.3.2 运算平台 24

5.4 本章小结 25

第六章 总结与展望 27

6.1 总结 27

6.2 展望 27

致谢 29

参考文献： 31

绪论

课题背景

随着电力系统的快速发展以及我们国家现代化程度的日益提高，相比于其他形式的能源，如：热能、水能、风能等，使用方便、清洁可靠、安全可靠的电能已成为我们现代社会应用最广、依赖最深的能源，以2013年为例，中国2013年全年发电量52451亿千瓦时，同比增长7.6%，全社会用电量累计53223亿千瓦时，同比增长7.5%。分产业看，第一产业用电量1014亿千瓦时，增长0.7%；第二产业用电量39143亿千瓦时，增长7.0%；第三产业用电量6273亿千瓦时，增长10.3%；城乡居民生活用电量6793亿千瓦时，增长9.2%。随着现代传感技术、量测技术、通信技术、计算机技术的快速发展，传统的电力系统逐渐向信息化、智能化方向发展，用户对电力系统的安全性、稳定性、可靠性也提出了更高的要求。

我国电力系统的信息化虽然说发展起步相比如西方国家来说较晚，但是随着我国的改革开放带来的东风、以及985计划的提出以及第三次科技革命带来的先进科学技术的影响，目前电力信息化已随着电力改革深入行业的方方面面，成为电力系统发展的巨大推动力。电力系统的智能化，也就是智能电网在最近十年间发展迅猛，其中传感器技术和信息技术为电力系统的状态分析和辅助决策起到了巨大的推动最用。本文研究的基于DSP的非侵入式用户负荷辨识装置也是基于这一方面的内容开发的装置技术。

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