智能配电网监测终端的设计-毕业论文.docx

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1、1毕业设计(论文)材料之二(1)安徽工程大学本科毕业设计(论文)专 业: 电气工程及其自动化 题 目:智能配电网监测终端的设计 作 者 姓 名 : 邓裕峰 导 师 及 职 称 : 黄 梅 初 (讲 师 ) 导师所在单位: 电气工程学院 2017 年 月 日邓裕峰:智能配电网监测终端的设计2安徽工程大学本科毕业设计(论文)任务书2017 届 电气工程 学院电气工程及其自动化 专业学生姓名: 邓裕峰 毕业设计(论文)题目中文:智能配电网监测终端的设计英文:The Design of Intelligent Distribution Monitoring Terminal 原始资料1陈少华,陶涛 ,

2、陈章宝 ,梁志雄. 智能配电变压器监测终端的设计J. 电力系统保护与控制,2008,21:56- 60.2许斌锋,于耀 ,周余,都思丹. 智能配电数字终端的设计与实现J. 现代电子技术,2011 ,18:206-210.安徽工程大学毕业设计(论文)33杨瑜,周余 ,于耀,都思丹,王自强. 智能电网中智能配电数字终端的消息设计J . 现代电子技术 ,2011,18:1-4.4郑先锋,张新治 ,周虹 . 低压配电智能监控终端的设计与实现J. 低压电器,2007,22: 42-44+54.5金鑫. 基于 ARM-Linux 的智能家居网络终端的设计与实现J. 电脑知识与技术, 2010,07:161

3、2-1613+1618.6忻龙彪,龙在云 . 智能电网配电终端的多功能电能表设计J. 低压电器,2010,12: 11-13+20.7刘新辉,林东敏 . 基于无线传感器网络的智能变压器监测系统终端设计 J. 工业仪表与自动化装置, 2013,03:45-48.8石文江,冯松起 ,夏燕东 . 新型智能配电自动化终端自描述功能的实现J. 电力系统自动化, 2012,04:105-109.9钟峰,唐绪伟 . 一种农网智能终端系统设计J. 电气技术,2015, 03:68-73. 毕业设计(论文)任务内容1、课题研究的意义近年来,随着国民经济的迅速发展,城乡用电负荷量的与日俱增,用户对供电质量和供电可

4、靠性的要求也愈来愈高。因而,配电系统自动化的研究与应用就显得特别重要。围绕配电系统自动化的相关研究,如配电网的自动监测、自动管理与自动控制,逐渐成为一个重要的研究方向。2、本课题研究的主要内容:该设计控制器使用单片机,通过有线和无线方式传送数据,实现实时数据监测、开关状态监测与控制、故障监测及报警灯功能。本设计具备稳定性好、体积小、成本低等特点。3、提交的成果:(1)毕业设计(论文)正文;邓裕峰:智能配电网监测终端的设计4(2)系统的硬件原理图;(3)至少一篇引用的外文文献及其译文;(4)附不少于 10 篇主要参考文献的题录及摘要。指 导 教 师 ( 签 字 ) 教 研 室 主 任 ( 签 字

5、 )批 准 日 期接 受 任 务 书 日 期完 成 日 期接 受 任 务 书 学 生 ( 签 字 )安徽工程大学毕业设计(论文)5配电网智能监测终端的设计摘 要当前电力系统运行虽说已经日益成熟,参数整定已经越来越完善,但结合我国农电网分布广泛,气候和地理环境变动较快,用户基数庞大等诸多因素,目前在智能输配电网的进展上仍是举步维艰。现有电网总体上是一个刚性系统,智能化程度仍然较低,电网的协调控制能力不理想,系统自愈及自恢复能力完全依赖于物理冗余,对用户的服务形式简单,信息简单,缺乏良好的信息共享机制。而智能监测终端是在输/配电网智能化道路上非常关键的一个物理环节,为所有信息交互、电力调度等进一步

6、智能化电网操作提供硬件支持,显然有非常重要的意义。在该环节上的技术缺失将会使电网的智能化无法展开。本设计根据我国配电网的现状与配电自动化的要求,在查阅大量有关文献资料和分析了国内外配电终端发展现状与趋势的前提下,针对目前配电监测终端在可靠性,稳定性,易操作性和经济可行性等问题,提出了一种折中的设计方案。本方案主要概述如下:硬件方面,按模块划分为主控板、电能表模块、基板模块三个部分,着重研究了采集电路的原理结构并分析了抗干扰措施和可行办法。功能性方面经过综合比较分析、精简,最终方案该监测终端具备一下功能:多参数测量功能(如电压、电流、频率、功率因数等参数);电能计量功能 (如基波有功能量、谐波有

7、功能量、是在能量等 )、电能质量管理功能( 如闪变、谐波含量、不平衡度等 );事件检测功能 (如失压、缺相、过零检测等)关键词:配电网;智能监测终端;配电自动化邓裕峰:智能配电网监测终端的设计6Design of Intelligent Monitoring Terminal for Distribution NetworkAbstractIt has great significance to real-time monitor the various parameters of distribution transfoemers.As we know,the distribution tr

8、ansformers are widespread key equipments in power distribution system.The working state of the distribution transformer influences the quality of power supply to users.How to find out abnormal problems timely and optimize the power distribution net are the questions in front of the power distributio

9、n company at all time.A new design of intelligent distribution monitoring terminal was proposed in this paper.The new design is based on the analysis of the current situation of distribution power system,the needs of distribution automation in our country and the intermational and domestic TTU resea

10、rch.The design has superiority on price,precision and reliability.Yhe terminal has been producted and debugged according to the design.The main tasks of this paper are as follows:The advantages of DC motor are velocity modulation,quickly rise-stop,forward-reverse controlling and brake etc by changin

11、g PWM in an very wide range.The DC motor closing-loop system is simple,cheap,stable and reliable,therefore its application is very extensive in many fields.It has great significance to develop a driving control system of DC motor with high performances.The principle of RS232 and SPI bus are introduc

12、ed,and a DC motor controller with the RS232 and the SPI bus technology has been developed successfully.In addition,the communication circuit of master computer,the hardware circuit of slave computer and the system software have been property implemented.It has been proved that the control system has

13、 high transmission rate,nice real-time control,high reliability,convenient man-machine interface.Key words: distribution automation; distribution transformer; distribution monitoring terminal; software calibration; Electro magnetic compatibility design安徽工程大学毕业设计(论文)7目 录摘 要 .5ABSTRACT .6引 言 .10第 1 章

14、绪 论 .111.1 课题背景 .111.1.1 研究意义 .111.1.2 智能配电网现状 .111.1.3 智能配电网发展趋势 .121.2 国内外配电检测技术的发展及研究现状 .121.3 本文的主要内容与结构 .13第 2 章 系统总体设计 .142.1 主控方案选择 .142.1.1 德州仪器 TMS320F28335 .142.1.2 AT91SAM7S256 单片机 .152.2 配电终端设计需求 .152.3 配电网监测终端的总结和工作原理 .16第 3 章 主控电路设计与实现 .183.1 主控总体结构 .183.2 主控模块电路 .193.2.1 AT91SAM7S256

15、单片机部分 .193.2.2 铁电存储器 .203.2.3 总线和串口的扩展 .203.3 开关检测和控制 .213.4 按键控制与人机交互 .223.5 显示模块 .223.6 通讯模块 .233.6.1 RS485.233.6.2 GPRS 通讯 .24第 4 章 电能表模块的设计与实现 .264.1 电能表模块总体结构 .264.2 三相电能计量芯片 ATT7022B .264.2.1 芯片简介 .264.2.2 ATT7022B 引脚描述 .274.2.3 ATT7022B 功能概述 .28邓裕峰:智能配电网监测终端的设计84.2.4 ATT7022B 数据处理原理 .294.3 信号

16、转换电路 .304.3.1 电流采样输入方案 .314.3.2 电压采样输入方案 .314.4 数据采集与处理电路 .32第 5 章 系统软件设计 .345.1 单片机程序总体设计 .345.2 主程序及中断程序设计 .345.3 表模块初始化程序 .355.4 ATT7022B 复位程序 .365.5 SPI 通讯程序设计 .375.6 采集与校准 .385.6.1 参数采集程序及计量数据发送程序简述 .385.6.2 校准程序设计 .395.7 FLASH 读写程序设计 .40结论与展望 .41致 谢 .42参考文献 .43附录 A 外文文献及其译文 .44安徽工程大学毕业设计(论文)9插

17、图清单图 1-1 论文主体框架 .14图 2-1 基于 TMS320F2835DSP 芯片的监测装置结构图 .15图 2-2 配电网智能监测终端原理结构图 .18图 3-1 主控板硬件结构示意图 .19图 3-2 主控模块电路结构图 .20图 3-4 开关量采集输入电路图 .23图 3-5 按键控制输入原理 .24图 3-6 LCD 显示模块接口图 .25图 3-7 RS485 通讯接口电路 .26图 3-8 RS485 接口的防雷措施 .26图 3-9 GPRS 模块接口电路 .27图 4-1 表模块硬件结构图 .28图 4-2 ATT7022B 内部框图 .30图 4-3 ATT7022B

18、 管脚 .31图 4-5 电压采样输入电路 .34图 4-6 数据采集与处理电路 .35图 5-1 表模块主程序流程图 .37图 5-2 表模块初始化流程图 .38图 5-3 ATT7022B 复位流程图 .39图 5-4 ATT7022B 读写时序图 .39图 5-5 SPI 通讯流程图 .40图 5-6 电压校正和功率校正流程图 .41邓裕峰:智能配电网监测终端的设计10引 言在电力系统的智能化课题里,测量终端从来都是不可或缺的一环,是所有参数测量、信号互联的基本,在以往的长时间大范围摸索出来的整定参数的基础之上,进行进一步的精确测量和可靠经济的运行无疑是极具意义的。智能配电网的发展目标是

19、充分利用现代化管理理念,采用先进的计算机、电力电子、数字控制,通信、信息和传感器等技术,实现配电网的高度融合,使配电网可靠性、运行效率、供电质量和主要技术装备达到更搞水平。目前我国用户的停电时间 90%以上是由于配电网引起的,有一半的输电损耗都发生在配电网,所以建设高效稳定的智能配电网成为发展智能电网的关键环节。而早建设好智能配电网,研制和利用好配电智能终端系统是至关重要的环节,目前配电系统中已有成熟的配电自动化终端,这些终端一般具备串行接口或者网络接口,支持多种协议并可实现遥测遥控。但是这些终端一般不具备保护功能也不具备分布式智能,故障的的隔离和转供依赖于主站。因而可以预见本设计的工作方向是有明确方向和意义的。

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