基于ARM的新型配电变压器监测终端的设计

论文摘要

配电变压器是一种应用非常普遍的电力设备,对配电变压器运行参数的实时监测是实现配电自动化的基础。实时的监测配电变压器运行中的各种参数,并及时对运行过程中出现的异常情况加以解决,对电网稳定、优化运行有十分重要的意义。本文根据我国配电网现状及目前对实现配电网自动化的迫切需求,经过对配变监测终端功能和技术性能参数的分析,在借鉴国内外众多的配电终端技术方案基础上,针对目前配电监测终端在成本、通信、可靠性等方面存在的问题,提出了以32位ARM LPC2131为控制核心、高精度电能计量芯片ATT7022B为数据采集核心的智能监测终端设计方案。在硬件电路设计上,采用以数据处理和通信模块作为主控板、采集计量模块作为辅控板、电源模块作为基板将电网中的交流电压处理后为系统运行提供直流电源的设计方案,设计中对各个功能模块作了详细说明,着重研究了电能计量模块数据采集电路的设计原理和硬件抗干扰措施。在软件设计方面,根据功能要求,设计完成了监测系统主程序,完成了电能计量模块的软件设计任务,实现了各类电力参数的采集,同时根据精度校正的要求,提出了对监测终端实现计算机软件校表平台的设计思想,并编写了校表通信协议。最后,针对设计的样机进行了部分性能测试。根据本方案设计的配电监测终端样机,经过调试,基本达到了设计要求。该终端实现了电力数据采集、数据统计与分析,具有处理功能强、实时性好以及多种通信方式的特点,便于配电监测系统组网实现电力系统自动控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 配电自动化系统简介
• 1.1.2 配电变压器监测终端在配电自动化系统中的作用
• 1.2 配电变压器监测终端在国内外的研究现状
• 1.3 课题研究任务
• 第2章 配电变压器监测终端整体方案设计
• 2.1 系统设计需求
• 2.2 TTU基本功能和技术指标要求
• 2.3 配电监测终端的总体架构
• 2.4 本章小结
• 第3章 TTU主控电路设计与实现
• 3.1 核心处理芯片LPC2131 简介
• 3.2 系统电源配置模块
• 3.3 开关量输入/控制输出模块
• 3.4 通信模块
• 3.4.1 异步串行通信接口扩展
• 3.4.2 RS-232 接口电路
• 3.4.3 RS-485 接口电路
• 3.4.4 GPRS通信
• 3.5 人机交互模块
• 3.5.1 显示部分
• 3.5.2 按键输入模块
• 3.6 硬件抗干扰设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 电能计量模块硬件电路设计
• 4.1 电能计量模块硬件设计方案选择
• 4.2 三相电能计量芯片ATT7022B
• 4.2.1 ATT7022B性能及引脚描述
• 4.2.2 ATT7022B功能简介
• 4.2.3 交流采样数据处理原理
• 4.2.4 ATT7022B软件校表原理
• 4.3 ATT7022B采样输入电路设计
• 4.3.1 互感器接入设计
• 4.3.2 采样输入滤波器设计
• 4.4 ATT7022B SPI通讯接口设计
• 4.5 计量模块信号线抗干扰设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 主控制板主程序设计
• 5.2 电能计量模块软件设计
• 5.2.1 ATT7022B复位程序设计
• 5.2.2 SPI串行通讯程序设计
• 5.2.3 ATT7022B标准校表程序设计
• 5.3 监测终端软件校表平台的设计
• 5.3.1 校表系统的功能和结构
• 5.3.2 校表通信协议
• 5.3.3 软件实现
• 5.4 本章小结
• 第6章 监测终端部分测试结果和分析
• 6.1 计量模块精度修正
• 6.2 测试方案
• 6.3 有功、无功功率测试结果及其分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢