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电能质量分析系统的设计与实现的中期报告

一、研究背景和意义

随着现代电力系统的发展，各种电力设备和电子设备不断增多，电力负荷变得复杂多样化，电能质量问题也日益凸显。电能质量问题主要表现在电压、电流等基本参数的波形、频率、幅值、相位等方面，因此需要对电能质量进行分析和监测，及时发现和纠正各种电能质量问题，保证电力系统运行稳定可靠。

为了解决电能质量监测问题，现已广泛应用各种电能质量分析系统。它主要是由电力数据采集系统、数据处理系统、数据存储系统和数据分析系统组成，可以实时监测和分析电力系统的各种电能质量参数，为电力设备维护和电力系统优化提供支持。具有广阔的发展前景和市场需求。

二、研究进展和成果

本研究基于STM32F103单片机和ZigBee无线通信技术，开发了一款电能质量分析系统，具有数据采集、数据处理、数据存储和数据分析等功能。主要包括以下部分：

1.硬件设计

电能质量分析系统硬件主要包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块等。其中数据采集模块主要采集电力系统的电压、电流、频率、功率等基本参数数据，并实时传输给数据处理模块；数据处理模块主要对采集到的数据进行滤波、分段处理等，得到各种电能质量参数，并将处理后的数据存储到数据存储模块；无线通信模块利用ZigBee无线协议实现数据传输，实现远程监测；电源模块采用稳压电源，保证系统运行可靠稳定。

2.软件设计

电能质量分析系统软件主要包括采集控制程序、数据处理程序、数据存储程序和数据分析程序等。其中采集控制程序实现对数据采集模块的控制和数据采集；数据处理程序实现对采集到的数据进行滤波、分段处理等，计算各种电能质量参数；数据存储程序实现对处理后的数据存储到FLASH存储器中；数据分析程序实现对存储的数据进行统计分析，如电能质量汇总报表、电流谐波分析、功率偏差分析等。

三、存在的问题和改进方向

1.数据存储容量不足：目前采用的FLASH存储容量较小，只能存储有限的数据，需要扩展存储容量；

2.通信距离有限：ZigBee无线通信距离往往只能达到100-200米，需要采用其它无线通信技术，如LoRaWAN等，以实现更远距离的远程监测和控制；

3.数据分析功能不足：目前只能实现一些基本的数据统计和分析，需要进一步研究和开发更多的电能质量分析算法，以提高系统的分析精度和灵活性。

综合以上问题，我们计划进一步扩展系统存储容量、改进通信技术、完善数据分析程序，以提高电能质量分析系统的使用效果和市场竞争力。