配电自动化系统关键技术研究及配变监测终端开发

论文摘要

配电自动化系统是集计算机技术、自动控制技术、数据通信技术以及电力系统相关技术于一体的信息管理控制系统,是现代电力自动化热门研究课题。本文结合广州供电局配电自动化发展需求,根据当前通信技术以及计算机信息处理技术的发展水平,在层次结构、通信方式、电缆故障定位以及配变监测终端开发等几个方面,翔实地分析、论证了广州供电局配电自动化系统的组建方案。文章还给出了电缆故障定位的技术方案、利用SCILAB分析多种交流采样算法误差的思想和实现方法;最后文章介绍了基于本文方法研发的配变监测终端(TTU)的软件、硬件总体设计及其关键功能模块,文章在如下方面提出了与传统应用不同的方案:1.配电网络的两层结构。囿于历史上的通信与计算机控制技术,经典配电自动化网络系统采用三层结构。这种结构对于现代通信与控制技术表现出极大的冗余和过多的资源不当消费。因此,本文经过论证,提出了采用两层结构构建配网系统的方案。实践证明,本文提出的方法不仅满足工程需求,而且更加符合现代技术特征和发展趋势。2.基于无线公网的通信技术方案。传统的通信是采用专网实现的,成本高。结合无线通信技术的发展,本文提出了利用无线公网建立无线虚拟专网实现配电自动化通信的技术方案。该方案突破了传统采用专用通信网络的建设思路,可极大降低通信网络的建设费用和维护成本。3.基于广州配网设备和通信基础,提出了采用电缆故障指示器信息自动上传,配网主站判断故障定位的技术方案,有效降低了建设费用和运行维护成本。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 配电自动化系统发展概述
• 1.2.1 国外配电自动化发展概况
• 1.2.2 国内配电自动化发展概况
• 1.2.3 国内外配变监测终端（TTU）技术发展概况
• 1.3 广州供电局配电自动化建设思路
• 1.4 课题研究的内容和要解决的问题
• 1.4.1 配电自动化层次结构
• 1.4.2 配电自动化通信技术研究
• 1.4.3 电缆故障定位技术研究
• 1.4.4 配变监测终端（TTU）技术开发研究
• 1.5 本文的结构及章节内容简介
• 第二章 配电自动化层次结构及主站系统
• 2.1 配电自动化层次结构建设原则
• 2.2 配电自动化系统层次典型结构
• 2.2.1 集中采集、集中监控模式
• 2.2.2 集中采集、分散监控模式
• 2.2.3 分层采集、分层监控模式
• 2.3 配电自动化系统层次结构分析
• 2.3.1 配网三层结构和两层结构
• 2.3.2 两层结构与三层结构比较
• 2.4 广州配电自动化系统层次结构设计方案
• 2.4.1 系统详细描述
• 2.4.2 系统方案优点
• 2.4.3 系统方案缺点
• 2.4.4 风险容错方案
• 2.5 广州配网自动化相关系统集成和互联
• 2.5.1 配网自动化系统与其他自动化系统的关系
• 2.5.2 配网自动化系统与其他自动化系统的互联
• 2.6 广州配网自动化主站系统设计方案
• 2.6.1 配网自动化系统设计思路
• 2.6.2 主站远程查询控制
• 2.6.3 配网自动化主站系统硬件结构
• 2.6.4 配网自动化系统功能
• 2.7 方案经济效益分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 配电自动化通信技术
• 3.1 配电网自动化对通信系统的要求及特点
• 3.2 通信方式
• 3.3 无线公网通信实现遥控功能的技术分析
• 3.3.1 遥控功能对通信的要求
• 3.3.2 无线公网传输实时可靠性分析
• 3.3.3 系统安全风险防范
• 3.3.4 公网与专网经济性比较
• 3.4 广州配电自动化通信系统方案
• 3.4.1 广州配电自动化通信组网方案
• 3.4.2 广州配电自动化通信组网结构
• 3.4.3 配网自动化主站通信平台
• 3.4.4 安全Ⅲ区的设计
• 3.5 方案经济效益分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 电缆网故障定位技术分析
• 4.1 电缆故障定位模式
• 4.1.1 基于FTU 故障检测主站故障定位模式
• 4.1.2 基于故障指示器故障检测主站故障定位模式
• 4.1.3 基于现场通信故障电流状态差异的故障定位模式
• 4.1.4 基于馈线差动保护的故障定位模式
• 4.2 广州配电自动化电缆故障定位技术方案
• 4.2.1 广州配电自动化设备基础
• 4.2.2 广州配电自动化电缆故障定位技术方案
• 4.2.3 电缆故障定位实施思路
• 4.3 方案经济效益分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 交流采样分析及SCILAB 仿真
• 5.1 交流信号测量的仿真技术
• 5.1.1 交流信号测量与仿真技术
• 5.1.2 MATLAB 仿真及其特点
• 5.1.3 SCILAB 仿真技术
• 5.2 配变监测终端常用交流采样算法简述
• 5.2.1 两点采样值算法
• 5.2.2 均方根法
• 5.2.3 全周波傅氏算法
• 5.3 SCILAB 在交流采样算法误差仿真中的实现
• 5.3.1 同步交流采样误差分析
• 5.3.2 不同步交流采样误差分析
• 5.3.3 仿真分析结论
• 5.3.4 SCILAB 仿真部分程序
• 5.3.5 配变监测终端算法选择
• 5.4 本章小结
• 第六章 配变监测终端硬件设计
• 6.1 硬件系统总体设计方案
• 6.2 主要功能模块硬件方案设计
• 6.2.1 CPU 主控模块设计
• 6.2.2 电压电流信号调理模块设计
• 6.2.3 人机界面模块设计
• 6.2.4 通信模块
• 6.3 终端抗干扰设计
• 6.3.1 干扰源分析
• 6.3.2 硬件抗干扰主要措施
• 6.4 本章小结
• 第七章 配变监测终端软件实现
• 7.1 配变监测终端软件总体设计
• 7.2 应用层模块软件设计
• 7.2.1 系统管理任务模块（Ds001）设计说明
• 7.2.2 数据通信任务（Ds002）设计说明
• 7.3 服务层模块设计
• 7.3.1 液晶显示模块（Ds003）设计说明
• 7.3.2 数据存储模块（Ds004）设计说明
• 7.3.3 交流采样模块（Ds005）设计说明
• 7.4 驱动层模块设计
• 7.4.1 UART 串口驱动（Ds006）设计说明
• 7.4.2 实时时钟芯片驱动（Ds007）设计说明
• 7.4.3 Flash 芯片驱动（Ds008）设计说明
• 7.4.4 EEPROM 芯片驱动（Ds009）设计说明
• 7.4.5 ADC 驱动（Ds010）设计说明
• 7.4.6 I/O 驱动（Ds011）设计说明
• 2C 总线驱动（Ds012）设计说明'>7.4.7 I²C 总线驱动（Ds012）设计说明
• 7.4.8 SPI 总线驱动（Ds013）设计说明
• 7.5 主要模块的部分程序
• 7.6 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 主要结论和研究成果
• 8.2 课题的研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文