建筑设备物联网的分布式谐波在线监测系统研究.pdf

随着建筑物内电力电子设备、变频设备以及开关电源等非线性设备的日益增多，电能质量问题变得越来越突出。这些非线性设备在运行过程中会产生谐波，导致电流电压发生畸变，从而干扰其他电网设备的正常工作。因此，如何对建筑设备中的谐波状况进行有效监测，成为了一个亟待解决的问题。针对这个问题，相关研究者对建筑设备物联网的分布式谐波在线监测系统进行了研究，旨在利用物联网技术，结合在线监测和大数据分析，来实时监控和处理谐波问题。 分布式谐波在线监测系统的主要组成部分包括谐波监测终端、无线网络/以太网网关和服务器。监测终端安装在用电设备的供电插座或相应的配电支路，甚至变压器的出线侧，负责采集电压电流信号，并进行谐波分析。无线网络/以太网网关负责实现监测终端之间的通信和数据转发。服务器则通过互联网实时监控建筑内的谐波信息，并将数据通过图形界面发布出去，便于用户远程查看。 为了降低成本，监测终端的硬件设计使用了8位微控制器ATmega64作为主控芯片，并且由于系统主要目的是在线测量谐波状况，因此终端没有配备人机接口，只保留必要的通信接口。终端内的无线通信芯片是UM2455，它通过SPI接口与ATmega64通信，并通过外部中断通知数据接收和发送。此外，终端还包括继电器模块、直流电源模块以及PT和CT等硬件电路。终端内嵌入了三种软件程序：A/D终端服务子程序、谐波分析子程序和通信子程序，分别负责信号采样、谐波分析和数据通信。 服务器软件的设计采用了B/S结构，包括谐波数据处理板块、报警系统、曲线、监控图、柱形图和报表等板块。谐波数据处理板块负责计算谐波畸变率等指标，当指标超过设定限值时系统会报警。系统还应用了Ajax技术来解决实时监控数据自动刷新问题，确保数据更新时监控图的完整性。 在系统设计与实现方面，文章中还提到了终端的实现细节，如ATmega64微控制器的使用、无线通信芯片UM2455的应用以及快速傅里叶变换算法的运用。服务器的实现则涉及到了服务器软件的各个板块，包括数据处理、报警功能、以及数据展现等。文章还强调了该系统能够对建筑物内的谐波状况进行实时监测，并在谐波畸变率等指标超过设定限值时发出报警，其计算精度能够满足民用建筑中电力用户的要求。 此研究的背景、概念和实现细节等知识点，对于物联网技术、电力电子设备谐波分析以及智能电网领域有着重要的参考价值。同时，为解决建筑物内的谐波问题提供了科学有效的方法和技术支持，对建筑设备物联网的发展具有推动作用。此外，文章还引用了相关研究文献，为本研究的理论依据和实践应用提供了参考。 建筑设备物联网的分布式谐波在线监测系统对于建筑电能质量的管理具有重要的意义，是现代智能建筑和电力系统发展中不可或缺的一部分。通过在线监测系统，不仅可以实时监测谐波状况，还可以采取措施对谐波进行有效管理，从而提高电能质量，确保电网的稳定运行。随着技术的不断发展，相信未来会有更多高效、智能的监测技术应用于谐波监测领域，为智能电网的发展提供强有力的技术保障。