输电线路覆冰在线监测系统的设计

论文摘要

低温、冻雨、湿雪、冰冻等天气会造成输电线路严重覆冰,引起覆冰闪络、导线舞动、断线、倒塔等电网灾害。因此,设计一种输电线路覆冰在线监测系统对保障电网的安全运行具有重要意义。本课题在分析国内外覆冰监测方法的优缺点的基础上,推导了一种基于绝缘子串拉力和绝缘子串倾角的覆冰模型,设计了一套基于μC/OS-II、嵌入式技术、GPRS无线通信技术、数据采集技术的输电线路覆冰在线监测系统。系统主要由监测分机和监测中心组成。监测分机采集覆冰的相关数据、现场图像,并通过GPRS网络发送到监测中心服务器,由专家软件对数据进行分析,给出覆冰信息。本课题来源于山西省电力公司重点科技项目《输电线路覆冰在线监测系统》,所做的工作如下:（1）分析了国内外输电线路覆冰监测系统的发展现状,对覆冰监测方法的优缺点进行了比较,提出了本文的监测方法。（2）设计了监测分机的硬件电路:以LPC2368芯片为核心,主要有无线通信电路、传感器数据采集电路、图像采集电路、存储电路、看门狗复位电路和电源管理电路等,采取了一系列低功耗和抗干扰措施。（3）完成了监测分机软件的设计:成功移植实时多任务操作系统μC/OS-II到LPC2368,合理的设计了各项任务,并设计了应用软件接口程序。（4）推导了基于绝缘子串拉力和绝缘子串倾角的覆冰模型,给出了覆冰预测模型。介绍了监测中心软件的功能。输电线路覆冰在线监测系统已通过验收评审,于2009年4月在山西阳泉电力公司运行,系统迄今运行良好。2009年11月,系统成功监测到线路的覆冰。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 覆冰监测系统的国内外研究状况
• 1.3 课题的主要工作
• 第二章 系统整体设计
• 2.1 系统设计思想
• 2.2 GPRS 简介
• 2.3 嵌入式系统概述
• 2.3.1 嵌入式系统定义和特点
• 2.3.2 嵌入式操作系统比较
• 2.4 系统整体构架
• 2.5 小结
• 第三章 监测分机硬件设计
• 3.1 监测分机硬件整体设计
• 3.2 处理器的选择
• 3.3 GPRS 通信接口电路
• 3.3.1 无线通信模块MC55i
• 3.3.2 MC55i 与LPC2368 接口电路
• 3.3.3 MC55i 与SIM 卡接口电路
• 3.4 数据采集电路
• 3.4.1 传感器的选用
• 3.4.2 模拟量的采集
• 3.4.3 数字量的采集
• 3.4.4 图像的采集
• 3.5 电源电路
• 3.6 存储电路
• 3.6.1 FM24CL04 铁电存储
• 3.6.2 串行NOR Flash 存储
• 3.7 复位电路
• 3.7.1 外部复位
• 3.7.2 看门狗复位
• 3.8 功率控制
• 3.8.1 功率控制介绍
• 3.8.2 低功耗硬件设计电路
• 3.9 小结
• 第四章 监测分机软件设计
• 4.1 集成开发环境
• 4.2 μC/OS-II 操作系统及移植
• 4.2.1 μC/OS-II 的组成
• 4.2.2 μC/OS-II 的移植条件
• 4.2.3 μC/OS-II 在LPC2368 上的移植
• 4.3 监测分机任务设计
• 4.3.1 任务总体设计
• 4.3.2 系统初始化任务
• 4.3.3 系统监控任务
• 4.3.4 气象数据采集任务
• 4.3.5 图像采集任务
• 4.3.6 数据发送任务
• 4.3.7 串口中断消息处理任务
• 4.4 各子模块程序设计
• 4.4.1 数据采集程序
• 4.4.2 通信协议的制定
• 4.4.3 通信模块程序
• 4.5 应用软件接口
• 4.5.1 A/D 接口
• 4.5.2 UART 接口
• 2C 接口'>4.5.3 I²C 接口
• 4.5.4 SPI 接口
• 4.6 小结
• 第五章 覆冰模型与专家软件简介
• 5.1 导线覆冰模型的建立与分析
• 5.1.1 基于冰重的覆冰模型
• 5.1.2 标准冰厚换算
• 5.1.3 覆冰预测模型
• 5.2 监测中心专家软件简介
• 5.2.1 专家软件总体设计方案
• 5.2.2 系统管理
• 5.2.3 站点管理
• 5.2.4 数据管理
• 5.2.5 网络通信
• 5.3 小结
• 第六章 系统应用
• 6.1 系统研究的最终成果
• 6.2 监测数据分析
• 6.3 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文