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基于ARM的变电站备用电源自动投入系统的研究

作　者: 叶慧丹
导　师: 李良光
学　校: 安徽理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 备自投 ARM Cortex-M3 μ C/OS-Ⅱ 变电站
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在电网中使用备用电源自动投入(简称备自投)系统是保证供电系统可靠运行的重要措施,它能确保在系统故障的情况下,最大限度地保证对用户供电的连续性和可靠性,减少受故障影响的范围。微机型备自投系统以其灵活性、稳定性、可靠性和极强的综合判断能力,越来越受到变电站工作人员的普遍欢迎。本文主要内容是研究一种微机型备自投系统,以ARM嵌入式系统为研究基础,选用基于ARM Cortex-M3内核的微控制器LPC1768作为主控单元,该芯片具有运算速度快、可靠性高等优点,又具有控制能力强、片内资源丰富等优点,这些优点提高了装置的性能,能够充分保证电力系统对于供电可靠性和停电时间的高要求。研究内容包含五大部分：一、对本课题的研究背景、意义以及国内外在该领域的研究现状和发展趋势做了详细介绍；二、对备自投系统硬件构造和各功能模块进行了详细分析；三、滤波算法的分析与改进,研究一种适合本系统的改进型算法来实现滤波效果；四、以μ C/OS-Ⅱ实时操作系统为软件开发平台实现系统功能的软件设计；五、介绍了备自投在某工厂的应用。在装置的整体抗干扰设计方面,采用了滤波、光电隔离以及继电器出口两级闭锁等多种形式、多种技术的抗干扰措施,研究一种适合备自投的改进了的小波变换算法,提高了装置的可靠性。在装置的软件设计方面,采用实时操作系统RTOS,它具有实时性更强,可靠性更高,可扩展性更好等特点。对供配电系统的备自投运行方式、备自投逻辑进行分析研究,能自动识别系统的实际运行方式并采取相应的备自投行为。最后结合某具体变电站进行可行性分析,对应用中可能出现的问题提出对应的解决方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-17
  1.1 课题研究的背景及意义  11-12
    1.1.1 课题研究背景  11
    1.1.2 备自投系统在变电站研究中的意义  11-12
  1.2 国内外备自投系统研究现状及发展趋势  12-15
    1.2.1 国内外备自投系统研究现状  12-14
    1.2.2 备自投系统发展趋势  14-15
  1.3 本文的主要工作及内容安排  15-17
2 备自投系统的硬件平台设计  17-31
  2.1 主控单元的选择  17-20
    2.1.1 芯片的选取  17-18
    2.1.2 芯片内核及开发板简介  18-20
  2.2 备自投系统整体硬件构架  20-21
  2.3 各功能模块的实现  21-30
    2.3.1 CPU模块  21-23
    2.3.2 电源模块  23-24
    2.3.3 数据采集模块  24-25
    2.3.4 开关量输入/输出模块  25-26
    2.3.5 通信模块  26-27
    2.3.6 其他模块  27-30
  2.4 本章小结  30-31
3 备自投系统的滤波算法选择与分析  31-41
  3.1 常用的数字滤波算法  31-32
  3.2 备自投的算法设计  32-37
    3.2.1 Symlets小波  33-34
    3.2.2 信号的小波分解与重构  34-36
    3.2.3 算法实现  36-37
  3.3 仿真  37-39
    3.3.1 仿真参数的设定及仿真模型的建立  37-38
    3.3.2 系统仿真结果分析  38-39
  3.4 本章小结  39-41
4 备自投系统的软件设计  41-57
  4.1 操作系统的选择  41-44
    4.1.1 传统备自投程序设计流程  41-42
    4.1.2 在备自投系统中使用RTOS的优点  42-44
  4.2 μC/OS-Ⅱ内核分析  44-49
    4.2.1 μC/OS-Ⅱ简介  44-45
    4.2.2 系统任务的创建与调度  45-49
  4.3 备自投系统程序设计  49-55
    4.3.1 保护程序和管理程序  49-50
    4.3.2 数据采集模块程序设计  50-51
    4.3.3 数据处理模块程序设计  51
    4.3.4 故障处理模块程序设计  51-52
    4.3.5 通信模块程序设计  52-54
    4.3.6 人机接口模块程序设计  54-55
  4.4 本章小结  55-57
5 备自投系统在某变电站中的应用  57-67
  5.1 常见备自投方式  57-58
    5.1.1 备自投逻辑要求  57
    5.1.2 备自投动作条件  57-58
  5.2 常见备自投运行方式  58-62
    5.2.1 进线备自投逻辑分析  58-60
    5.2.2 主变备自投逻辑分析  60-62
  5.3 备自投在变电站的应用  62-66
    5.3.1 某水厂变电站备自投应用实例  62-65
    5.3.2 备自投与重合闸装置的配合  65
    5.3.3 备自投的维护  65-66
  5.4 本章小结  66-67
6 总结与展望  67-69
  6.1 课题主要工作总结  67
  6.2 工作展望  67-69
参考文献  69-75
致谢  75-77
作者简介及读研期间主要科研成果  77

基于ARM的变电站备用电源自动投入系统的研究

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