10kV高压电网配电自动化系统的研制

论文摘要

针对10kV电网配电自动化系统用户量大,但成本限制也大并直接影响产品推广的现状,论文运用智能控制技术、虚拟仪器技术以及GPRS无线通信技术设计了一种新型低功耗、集成化的智能配电自动化系统。此系统能实现高压电网状态实时监测、三相高压开关远程控制自动投切、电能实时计量以及大用户历史用电分析、未来预测等功能。系统硬件由高压电网参数变送采集、RW-10型高压户外熔断器自动投切控制、GPRS无线通信、通信故障SD卡数据暂存以及系统看门狗电路模块组成。高压电网参数变送采集模块涉及了智能单片机以及电能计量DSP芯片的选型设计、MCU与DSP芯片之间的SPI通信以及电压电流采样方式分析选取等知识;RW-10型高压户外熔断器自动投切控制模块涉及了场效应管做开关应用、MCU的硬件I/O资源扩展、机械推动执行机构设计以及推动动力源的选型等知识;GPRS无线数传模块涉及了其选型标准、具体选型、具体优点以及组网等知识;通信故障时SD卡数据暂存模块涉及了SPI总线匹配、电平不同芯片连接解决方案等知识;看门狗电路模块涉及了芯片选型、具体应用模式等知识。系统软件包含下位机和上位机软件设计。下位机软件以新华龙公司软件编程环境IDE为开发平台,完成硬件电路相关设计功能;上位机软件设计了电网数据处理程序,该软件以Lab Windows/CVI6.0为开发平台,采用动态数据交换（DDE）等技术,完成对数据的统计处理和指令数据分析等工作,并采用双线程运行模式,在数据采集的同时,完成了对实验结果数据的存储、运行曲线显示、报表以及打印输出等功能。根据系统设计要求,本文专门设计了实验和验证方案来验证各个功能模块以及系统整体的功能实现,证明了此系统为可实现系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 配电自动化系统在电力系统中的地位
• 1.2 课题来源及特色
• 1.3 技术路线
• 2 系统总体设计
• 2.1 系统结构组成
• 2.2 系统功能及特点
• 2.3 系统设计原则
• 2.4 本章小结
• 3 配电监控终端的研究与设计
• 3.1 电路部分硬件设计
• 3.1.1 配电监控终端板卡电路模块
• 3.1.2 主控CPU 选型
• 3.1.3 电能计量及电网参数采集模块芯片选型
• 3.1.4 高压电力参数实时变送采集模块
• 3.1.5 电力高压开关自动投切控制电路
• 3.1.6 通信设计
• 3.1.7 系统复位及故障监控电路
• 3.1.8 通信故障备用SD 卡数据保存模块
• 3.1.9 电源模块
• 3.2 软件设计
• 3.3 现场机械系统设计
• 3.3.1 机械系统仿真
• 3.3.2 机械执行方式选择
• 3.3.3 动力源选择
• 3.3.4 气动执行元件选择
• 3.4 抗干扰设计
• 3.4.1 硬件抗干扰设计
• 3.4.2 软件抗干扰设计
• 3.4.3 具体信号硬件滤波器设计
• 3.4.4 软件数字滤波器的设计与仿真
• 3.5 本章小结
• 4 系统远程通信设计
• 4.1 系统通信方式选型
• 4.2 GPRS 通信方式技术优势
• 4.3 GPRS 组网
• 4.3.1 本系统中GPRS 无线通信终端功能
• 4.3.2 本系统中GPRS 无线通信终端结构
• 4.3.3 本系统中GPRS 无线通信终端选型
• 4.3.4 本系统中GPRS 无线通信组网
• 4.4 本章小节
• 5 地区监控调度中心系统
• 5.1 监控中心的功能需求
• 5.1.1 监控中心硬件需求
• 5.1.2 监控中心软件功能需求
• 5.2 监控中心的系统软件
• 5.2.1 系统人机界面
• 5.2.2 电网参数监控界面
• 5.2.3 历史数据分析界面
• 5.2.4 历史数据报表
• 5.2.5 多线程的应用
• 5.3 本章小结
• 6 系统运行结果验证
• 6.1 数据验证
• 6.2 通讯验证
• 6.3 配电终端执行可靠性验证
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录