基于嵌入式组合式电站监控系统的研究

论文摘要

变电站作为整个电网中的一个节点,担负着电能的传输与任务分配。变电站继电保护、监控自动化系统是保证上述任务完成的基础。在电网统一指挥和协调下,电网各节点（如变电站、发电厂）具体实施能保障电网的安全、稳定、可靠运行。因此,变电站监控系统是电网自动化系统的一个重要组成部分,它的性能的优劣直接影响着变电站综合自动化系统整体的高效、安全的运行。箱式变电站由于其自身的设计结构与特点,给变电站监控系统提出了更高的要求。随着电压等级和电网复杂程度的提高,供电半径和输配电容量的加大,采用传统的变电站一次和二次设备已越来越难以同时满足:降低变电站造价,提高供电质量、提高电压合格率、提高变电站的安全可靠性和系统的运行管理水平,减少总投资、减少维护工作量、减少值班员劳动强度等多方面要求。为此,很有必要研制和开发以计算机技术为基础的各种电压等级的变电站综合自动化系统,以取代或更新传统的变电站二次设备。本论文以变电站监控系统现阶段的技术为参考,提出并研究了一种基于ARM内核的高性能的嵌入式微处理器的变电站综合自动化监控系统。文中从当前各种模式的变电站综合自动化系统结构出发,结合计算机技术发展的趋势,详细介绍了该监控系统的原理与构成及其特点。为了满足电站监控系统的实时性和处理复杂多任务的需要,将实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到电站监控系统的微处理器上。并在μC/OS-Ⅱ操作系统平台上,移植μC/CUI图形系统,改善了人机界面;移植FAT文件系统,使系统与其他系统方便交换数据;移植LwIP协议栈,使μC/OS-Ⅱ支持以太网通讯。另外,本系统实现了本地/远程升级的功能,使系统更利于维护、更新,延长了产品的使用周期。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 箱式变电站
• 1.3 变电站综合自动化监控单元概述
• 1.4 嵌入式系统简介
• 1.5 论文的主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 变电站监控系统硬件设计
• 2.1 变电站监控单元结构框图
• 2.2 ARM概述
• 2.3 嵌入式硬件系统的设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 嵌入式实时操作系统软件的移植
• 3.1 嵌入式实时操作系统
• 3.2 嵌入式图形用户界面
• 3.3 嵌入式文件系统
• 3.4 嵌入式网络协议
• 3.5 Bootloader设计
• 3.6 小结
• 第4章 变电站监控系统的软件设计
• 4.1 开发μC/OS-Ⅱ的应用程序
• 4.2 软件的总体结构设计
• 4.3 电力参数的数据采集设计
• 4.4 串行口通讯设计
• 4.5 网络通讯程序设计
• 4.6 实现系统的本地/远程升级
• 4.7 本章小结
• 第5章 电力数据采集的算法研究
• 5.1 采样定理及采样算法
• 5.2 谐波的概念及计算
• 5.3 采样准确性与频率的调整
• 5.4 频率的精确计算与误差修正
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文