小电流接地选线装置嵌入式管理平台的研究与实现

论文摘要

现有的小电流接地选线装置由于方法上的原因,其给出的接地线路选择结果,一般都不能被运行技术人员确信采纳,而要经现场接地点查询落实后才能确信。为了克服这一困难,可对接地故障时的所有线路接地波形进行在线管理和分析,直观判断和分析出故障线路,以确保接地选线的正确性。目前的小电流接地选线系统,一般采用“单片机+DSP”或“工控机+DSP”的双CPU方案实现。单片机管理系统因为自身软硬件条件不够而不易达到以上的要求;工控机昂贵的价格和庞大的体积大大限制了其应用范围。随着嵌入式技术的突飞猛进,极大地促进了检测仪器向结构轻巧、性能优越、价格便宜、操作简便的方向发展。Windows CE嵌入式操作系统的推出,使得基于嵌入式设备的开发变得更加简单,它为开发者提供统一的编程接口、多任务处理能力并提供极强的图形处理功能。本文的工作是在现有接地选线装置的基础上,开发了小电流接地选线装置的嵌入式管理平台。这个系统以S3C2410处理器为硬件平台的核心,嵌入式操作系统采用Windows CE,系统的软硬件两方面的复杂度都处于嵌入式系统领域的较高水平。本文首先描述了小电流接地选线装置研究现状和嵌入式管理平台建立的必要性。在此基础上,根据系统的需求和嵌入式设计方法学提出了系统的总体方案,说明了Windows CE是本系统比较合适的操作系统选择方案。然后简要介绍了ARM系列微处理器和Windows CE操作系统的结构和特点。在系统软件开发方面,阐述了Windows CE及其在这个系统中的移置,并介绍了BootLoader、OAL等底层开发。接着本文重点讲述了应用软件的开发,分模块介绍了应用程序中常用功能模块的设计,包括:通信模块、数据管理模块、数据参数的波形显示模块等。并介绍了Window CE下的一些相关开发技术,如串口通信、多线程、ADOCE数据库等。论文最后总结了在嵌入式软件开发过程的一系列工作,并对下一步的研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出和研究意义
• 1.2 管理平台建立的必要性
• 1.3 小电流系统单相接地选线装置的发展现状及发展趋势
• 1.4 基于嵌入式管理平台研究的必要性
• 1.5 论文研究的主要内容
• 2 嵌入式管理平台总体方案设计
• 2.1 嵌入式管理平台的组成结构
• 2.2 管理平台的主要功能
• 2.2.1 参数设置
• 2.2.2 实时通信帧查看
• 2.2.3 数据录波
• 2.2.4 事件查询
• 2.2.5 实时监测功能
• 2.2.6 故障分析
• 2.2.7 报警功能
• 2.3 系统的设计要求
• 2.4 上位机运行平台的选择
• 2.4.1 硬件平台的选择
• 2.4.2 软件平台的选择
• 2.5 软件总体设计
• 2.6 本章小节
• 3 ARM 微处理器和 WinCE 操作系统简介
• 3.1 ARM 微处理器概述
• 3.1.1 ARM 简介
• 3.1.2 ARM 微处理器的应用、特点和分类
• 3.1.3 ARM 微处理器的结构
• 3.2 嵌入式系统
• 3.2.1 什么是嵌入式系统
• 3.2.2 嵌入式系统的特点
• 3.2.3 嵌入式系统的现状和发展趋势
• 3.3 WinCE 嵌入式实时操作系统
• 3.3.1 WinCE 嵌入式操作系统简介
• 3.3.2 Windows CE 的结构
• 3.3.3 Windows CE 的特点
• 3.4 本章小结
• 4 WinCE 系统移植
• 4.1 Windows CE.NET 系统移植原理
• 4.2 Windows CE.NET 系统移植开发
• 4.2.1 BootLoader 开发
• 4.2.2 OAL 层开发
• 4.3 Windows CE 平台的剪裁
• 4.4 生成操作系统镜像
• 4.5 本章小结
• 5 基于 WinCE 管理平台软件的实现
• 5.1 eMbedded Visual C++4.0 简介
• 5.2 整体软件架构设计
• 5.2.1 软件功能模块图
• 5.2.2 系统程序执行流程图
• 5.3 多线程技术
• 5.3.1 多线程理论
• 5.3.2 多线程技术的应用
• 5.4 系统数据的管理
• 5.4.1 Windows CE 数据库简介
• 5.4.2 两种数据管理方法的比较
• 5.4.3 系统数据管理方案的选择
• 5.5 上位机和下位机通信协议的设计
• 5.5.1 MODBUS 协议简介
• 5.5.2 接地选线装置协议表
• 5.6 存储模块的实现
• 5.7 通信模块的实现
• 5.7.1 上位机与下位机间的通信
• 5.7.2 串口通信设计
• 5.8 GSM 报警模块设计
• 5.9 用户界面的设计
• 5.9.1 显示模块
• 5.9.2 查询分析模块
• 5.9.3 参数设置模块
• 5.10 本章小结
• 6 现场接地选线波形的分析
• 6.1 接地选线波形分析原理
• 6.2 现场运行情况分析示例
• 6.2.1 李子坝变电站接地选线波形分析
• 6.2.2 储奇门变电站接地选线波形分析
• 6.2.3 牛角沱变电站接地选线波形分析
• 6.2.4 临江门变电站接地选线波形分析
• 6.3 本章小结
• 7 结论与前景展望
• 7.1 结论
• 7.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录