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馈线自动化系统设计与研究

作　者: 李家珏
导　师: 刘爱民；徐建源
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 馈线自动化(FA) 馈线终端单元(FTU) DSP CPLD GPRS
分类号: TM762
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

智能电网已经成为当今世界电力系统发展变革的最新方向,然而智能配电网则成为研究的重点。在配电网自动化发展中,馈线自动化系统的研究成为配网自动化中一直关注的核心内容,其要求馈线自动化系统能够实现在无故障状态以及故障状态下配电网线路的监测、控制、保护以及故障后网络自动重构等在线的、准实时的闭环控制。本文提出基于高压断路器的馈线保护终端(FTU)智能保护技术与主站后台FA (feeder automation)处理技术相结合的控制策略及实现方法,适应了当今馈线自动化系统的发展需求与未来发展方向。本文主要研究重点是为了实现“馈线终端(FTU)保护技术与主站后台的FA(feeder automation)技术在时序与功能上相结合”的馈线自动化控制策略,进行了三方面的内容设计：1)针对断路器馈线保护终端(FTU)控制器的设计。2)对FTU与主站后台之间的通信网络进行设计,本文采用GPRS无线通信网络技术。3)利用C++语言对主站后台的FA子系统进行设计,通过仿真来验证FA程序可行性。在馈线终端智能保护单元(FTU)的设计中,硬件核心采用"DSP+CPLD"结构形式,利用DSP的数据处理能力,对电网数据进行实时采集并计算,为保护程序提供快速精准的保护判据。同时利用CPLD外围逻辑电路扩展能力,为DSP与外设设配间提供良好的接口逻辑。在保护单元的软件设计中采用RTOS实时操作系统思想,本文移植了μC/OS-Ⅱ操作系统来管理整个系统的软件运行,进行合理的时序分配,来实现定时限的精确性,达到高实时性。在基于GIS的主站后台FA子系统的设计中,本文主要采用C++开发语言来设计FA (feeder automation)功能模块,以地理信息子系统GIS中的电网模型为基础,建立拓扑模型,FA程序利用拓扑模型来实现故障诊断、故障隔离以及恢复供电等功能,然后通过程序仿真来验证。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 馈线自动化系统的背景  10-11
  1.2 国内外发展状况  11-16
    1.2.1 国外馈电自动化发展  12-14
    1.2.2 国内馈电自动化发展  14-16
  1.3 课题主要研究内容  16-18
第二章系统整体设计  18-26
  2.1 总体结构的设计  18-19
  2.2 系统工作原理  19-22
  2.3 系统通信方案设计  22-26
    2.3.1 系统数据传输方式  23
    2.3.2 GPRS的特点和应用  23
    2.3.3 GPRS系统接入方案  23-26
第三章断路器馈线终端单元FTU  26-46
  3.1 FTU系统框架设计  26-28
  3.2 馈线终端单元硬件平台  28-36
    3.2.1 FTU主控单元设计  29-30
    3.2.2 A/D采集单元设计  30-31
    3.2.3 开关量单元设计  31-32
    3.2.4 人机交换单元设计  32-33
    3.2.5 电源单元设计  33-34
    3.2.6 过零点检测单元设计  34-36
  3.3 馈线终端单元软件研究  36-46
    3.3.1 数据采集程序  36-39
    3.3.2 综合保护任务设计与验证  39-43
    3.3.3 同步关合任务  43
    3.3.4 LCD液晶显示任务  43-44
    3.3.5 主程序设计  44-46
第四章主站系统设计  46-63
  4.1 主站系统  46-47
  4.2 SCADA子系统  47-48
  4.3 GIS子系统  48-49
    4.3.1 GIS空间引擎  49
  4.3 FA子系统研究  49-63
    4.3.1 FA功能类  50-53
    4.3.2 FA数据库  53-54
    4.3.3 电网拓扑模型的建立  54-56
    4.3.4 故障处理程序设计  56-58
    4.3.5 FA总控制流程  58-60
    4.3.6 FA程序仿真  60-63
第五章应用实例  63-71
  5.1 设计方案  63-64
  5.2 馈线自动化系统的实现  64-67
  5.3 主站监控界面  67-70
  5.4 系统应用情况  70-71
第六章结论  71-72
参考文献  72-74
在学研究成果  74-76
致谢  76

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