煤矿地面变电站无线网络监控系统的设计与研究

论文摘要

本文针对我国部分煤矿地面变电站,管理水平仍然较低的现状,提出了以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407为核心处理器的远程终端单元(RTU),对变电站的电压、电流等进行实时监控;在远程终端单元(RTU)和上位机之间采用安全、可靠的无线通信模块(SCADA)进行通信。用无线电台方式实现远程数据采集、监视与控制,相对于架设专用电缆(或光缆)、租用电信专线等,具有造价低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单等优点。无线通信技术早已渗入到的工业领域中,其安装简单及维护费用低是最突出的优点,近年来,无线网络成为工控领域中迅速发展的热点之一,也是工业自动化产品未来的新增长点。论文中论述了变电站继电保护的各种算法,各种算法整定值的设置,保护装置的硬件构成,主控芯片TMS320LF2407以及片上各种硬件功能、特点,远程终端单元(RTU)的数据采集,快速傅立叶变换FFT。远程终端单元(RTU)与上位机之间采用无线通信,实时性好,可靠性高。发挥了智能终端系统灵活、多变、通讯可靠功能特点。本系统的上位机采用Visual Basic 6.0软件开发基于Windows的友好人机界面。使用MSComm通信控件进行编程,为运行人员对一次设备的监督、控制提供简明、快捷的显示画面,可以简捷、方便、可靠地对一次设备进行人工干预。另外,也能够为系统的维护提供一个人、机对话的友好接口。论文最后论述了硬件模块的部分实验和调试过程,各项结果的性能指针基本达到要求,并对试验结果进行了分析、总结。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究的动态和水平
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本系统的特点和研究内容
• 2 继电保护原理
• 2.1 相间短路的电流速断保护原理及接线方式
• 2.2 限时电流速断保护
• 2.3 定时限过电流保护
• 2.4 线路保护
• 2.5 本章小结
• 3 远程终端单元的硬件电路设计
• 3.1 远程终端单元的硬件构成简介
• 3.2 TMS320LF2407简介
• 3.3 远程终端单元（RTU）的硬件电路设计
• 3.3.1 电源及其监控电路设计
• 3.3.2 PCF8563时钟接口电路设计
• 3.3.3 信号调理与提升电路的设计
• 3.3.4 光电隔离电路
• 3.3.5 同步采样电路
• 3.3.6 RS-232和 RS-485网络设计
• 3.3.7 液晶显示模块的设计
• 3.3.8 其它外扩硬件
• 3.4 本章小结
• 4 系统的无线通信模块设计
• 4.1 LF2407通信模块简介
• 4.2 无线通信原理
• 4.3 数字电台
• 4.3.1 SCADA数字电台
• 4.3.2 通信协议及格式
• 4.3.3 SCADA数字电台的安装和调试
• 4.4 本章小结
• 5 下位机的软件设计
• 5.1 数据采集
• 5.1.1 数据采集模块
• 5.1.2 AD采样基本程序
• 5.2 DSP算法特点
• 5.3 快速傅里叶变换FFT
• 5.3.1 基2的FFT算法
• 5.3.2 基2按频率抽取的FFT
• 5.3.3 归一化和混序问题
• 5.4 本章小结
• 6 上位机的软件设计
• 6.1 MSCOmm控件
• 6.2 SQL Server 2000数据库
• 6.2.1 窗体设计
• 6.3 本章小结
• 7 系统调试与实验
• 7.1 硬件实验
• 7.2 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 附图1
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果