基于DSP的配电自动化终端的设计及应用研究

论文摘要

随着我国配电网自动化的不断发展，对配电网的监控及故障处理提出了更高的要求，作为馈线自动化的基础控制单元，配电自动化终端对于提高配电网的供电质量以及可靠性有着重要的作用。本文首先分析了FTU的功能，包括测量、监控、保护、通信等，并给出了装置的主要技术指标，在此基础上重点确定了装置的硬件框架结构和软件系统方案。硬件上详细给出了系统主要功能模块的工作原理和设计内容，包括模拟信号输入电路、数字信号输入输出电路、看门狗及系统复位电路等。软件上采用C和汇编语言混合编程，以实时多任务调度为核心，具体划分了系统的任务模块，并根据任务的性质赋予不同的优先级，既满足了电力系统对强实时性的要求，又极大地提高了软件系统的灵活性，主要设计的任务模块包括：数据采集模块、数据处理(FFT)模块、通信模块等。本文还进行了抗干扰性设计，在分析了各种干扰的原理基础上，分别从硬件和软件上有针对性地采取了措施。在FTU开发成功的基础上，我们开发了合肥工业大学配电网自动化实验系统，通过配电自动化实验系统，本专业学生的知识面得到了拓展，对配电自动化有了更加感性的认识。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 插图清单
• 表格清单
• 第一章 引言
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 什么是配电网自动化
• 1.1.2 实现配电网自动化的意义
• 1.2 国内外配电自动化的现状和发展方向
• 1.3 馈线自动化系统中存在的问题和难点
• 1.3.1 技术上有哪些难点?
• 1.3.2 在实施上有哪些难点?
• 1.4 本论文的主要工作及章节安排
• 第二章 馈线自动化系统
• 2.1 馈线自动化的功能及实施
• 2.1.1 馈线自动化系统的功能
• 2.1.2 馈线自动化系统在实施时应具备以下几个条件
• 2.2 实现方式
• 2.2.1 当地控制方式的馈线自动化
• 2.2.2 基于FTU的馈线自动化系统。
• 2.2.3 两种馈线自动化系统的比较
• 2.3 馈线自动化系统的组成
• 2.3.1 配电主站、配电子站
• 2.3.2 通信系统
• 2.3.3 终端设备
• 2.4 发展方向
• 2.5 本章小结
• 第三章 FTU的交流采样
• 3.1 快速傅利叶变换（FFT）
• 3.1.1 FFT算法的基本原理及其特点
• 3.1.2 FFT实现方法
• 3.1.3 采样计算及精度的提高
• 3.2 频率测量与自动跟踪
• 3.3 有效值计算
• 3.3.1 电压、电流的有效值
• 3.3.2 功率的有效值
• 3.4 本章小结
• 第四章 馈线终端单元的设计
• 4.1 基于TMS320F2812的硬件电路设计
• 4.1.1 系统的硬件设计原则和应注意的几个问题
• 4.1.2 中央处理器TMS320F2812
• 4.1.3 FTU的组成
• 4.2 FTU软件的实现
• 4.2.1 嵌入式软件
• 4.2.2 模块化设计
• 4.2.3 FTU软件设计思路
• 4.2.4 软件建模与框架设计
• 4.2.5 几个重要的软件模块
• 4.3 抗干扰设计
• 4.3.1 电磁兼容性设计
• 4.3.2 印制电路板抗干扰
• 4.3.3 软件抗干扰
• 4.4 本章小结
• 第五章 合肥工业大学配电自动化实验系统
• 5.1 实验系统特点
• 5.2 配网自动化实验系统原理说明
• 5.2.1 实验装置原理说明
• 5.2.2 控制台说明
• 5.3 实验系统的通信模块的实现
• 5.3.1 串口通信方法
• 5.3.2 多线程机制
• 5.4 实验操作说明
• 5.4.1 FTU功能及主机通讯实验
• 5.4.2 线路自动化故障区段定位
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献