CAN总线在电力监控系统中的应用

论文摘要

本文所描述的电力监控系统是指对配电或用电过程的监视、控制和管理的自动化系统,其基本系统为一个管理中心和若干个远程监控点。常见的远程监控点功能单一,随着供电管理水平的日益提高,电力监控系统功能不断增加,应用范围不断扩大,对远程监控点提出系统功能任意组合,灵活配置的要求,以满足用户不同的需求。为此本文提出了一种基于CAN总线能实现系统功能任意组合,灵活配置的新型远程监控点。根据电力监控系统的需求,本文对远程监控点提出了功能及性能上的目标,并在此基础上设计了远程监控点的总体方案。本方案采用了模块化的设计思想,将系统划分成主控、信道以及功能三大类基本模块,其中功能模块包括显示、抄表、遥控、遥信脉冲、交流采样、无功补偿等。主控模块与各个功能模块之间均采用CAN总线相连,可以是一个独立的终端形式,也可组成一个分布式、开放性的局域网;模块之间根据需要可以灵活组合,体现了新方案的优异性能。本文以一个完整的实例论述了基于CAN总线远程监控点设计方案的实现,通过实例分析了主控模块及各个功能模块的硬件配置以及对CAN控制网络接口的软件设计体系。在该实例中,本文还制定了简洁高效的CAN高层协议,并以主控模块软件为例,提出模块化,分层化,实时多任务的设计思想及其在前后台系统实现,从软件角度提出了可靠性、低功耗设计方法。本设计已在一些电力系统中投入应用,应用效果表明,基于CAN总线远程监控点,能有效解决扩展性差的问题,提高产品开发的效率,使得远程监控点的数据采集更为可靠,实时,配置更加灵活,能适应我国电力监控系统新发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究的内容及意义
• 第二章 电力监控系统的基本概念
• 2.1 前言
• 2.2 电力监控系统发展状况
• 2.2.1 国内外电力负荷控制技术的发展历史
• 2.2.2 负荷控制技术在我国的现状
• 2.2.3 负荷管理技术的发展方向
• 2.3 电力监控系统构成
• 2.3.1 基本系统
• 2.3.2 远程监控点
• 2.4 电力监控系统专用词汇
• 第三章 远程监控点系统设计方案
• 3.1 基本介绍
• 3.2 监控点主要功能和性能
• 3.2.1 基本功能
• 3.2.2 扩展功能
• 3.2.3 性能
• 3.3 总体设计
• 3.4 远程监控点内部构成
• 3.4.1 主控模块
• 3.4.2 信道
• 3.4.3 显示模块
• 3.4.4 抄表模块
• 3.4.5 遥信脉冲状态量输入模块
• 3.4.6 遥控状态量输出模块
• 3.4.7 交流采样模块
• 3.4.8 无功补偿模块
• 第四章 CAN 总线
• 4.1 基本介绍
• 4.2 CAN 总线与其他总线的比较
• 4.2.1 CAN 总线与RS-485
• 4.2.2 CAN 总线与微处理器中常用的集成串行总线
• 4.3 CAN 接口硬件设计
• 第五章 基于CAN 总线远程监控点实例及其软件设计
• 5.1 实例概述
• 5.1.1 主控模块
• 5.1.2 交流采样模块
• 5.1.3 输入输出模块
• 5.1.4 抄表模块
• 5.1.5 显示模块
• 5.1.6 信道模块
• 5.1.7 电源模块
• 5.2 监控点的主控模块软件设计
• 5.2.1 主控模块软件设计思想
• 5.2.2 主控模块软件主程序结构框图
• 5.2.3 主要软件模块的功能
• 5.2.4 可靠性设计及实现
• 5.2.5 软件低功耗设计及实现
• 5.3 CAN 接口的软件设计
• 5.4 CAN 高层协议设计及实现
• 5.5 实验验证
• 5.5.1 硬件平台
• 5.5.2 软件平台
• 5.5.3 实验方法
• 5.5.4 实验结论
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文