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10kV分界开关智能控制器的研究与开发

作　者: 朱亮
导　师: 薄煜明；张捷
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 配电自动化 馈线 分界开关 控制器 ARM GPRS ZigBee
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


为了满足10kV配电网馈线自动化以及支线保护的需要,本文从实践经验出发并结合相关技术知识,研究并开发了10kV分界开关的智能控制器,主要包括系统总体设计、硬件设计和软件设计。本文首先分析了控制器的工作原理和设计需求,同时对系统硬件研制内容和软件开发过程作了详细阐述。控制器主要以ARM微控制器LPC1768和片上系统CC2430为核心,具有保护、控制、测量和显示等功能。控制器主要包括电源模块、核心控制单元、交流采样模块、信息存储和实时时钟模块、GPRS和ZigBee无线模块、开入开出回路、人机接口和手持终端几大功能模块。硬件设计包括芯片选型和电路设计等工作,软件开发包括编写模块驱动程序、封装功能函数和实现应用软件等工作。智能控制器作为分界开关实现10kV馈线自动化的重要设备,当10kV馈电出线用户界内发生故障时,能够迅速切断出线支路,自动隔离故障,确保主干线路和相邻线路的供电正常。控制器设计有GPRS无线通信模块,可与远方监控中心进行信息交互,对系统和电力线路实施实时监测,提高了供电可靠性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9
  1.3 本文主要工作  9-11
  1.4 本文章节安排  11-12
2 控制器工作原理分析  12-20
  2.1 10kV分界开关系统结构  12-13
  2.2 控制器工作原理  13-18
    2.2.1 相间短路的故障处理  13-14
    2.2.2 单相接地的故障处理  14-17
    2.2.3 控制器保护动作逻辑  17-18
  2.3 本章小结  18-20
3 系统总体设计  20-26
  3.1 设计需求分析  20-22
  3.2 系统总体设计  22-25
  3.3 本章小结  25-26
4 系统硬件设计  26-50
  4.1 硬件总体结构  26-29
    4.1.1 主控芯片选型  26-27
    4.1.2 辅助处理器芯片选型  27-28
    4.1.3 硬件结构框图  28-29
  4.2 电源模块电路设计  29-32
    4.2.1 5V电源设计  29-30
    4.2.2 4.2V电源设计  30-31
    4.2.3 3.3V电源设计  31-32
  4.3 核心控制单元电路设计  32-35
    4.3.1 LPC1768最小系统设计  32-34
    4.3.2 CC2430最小系统设计  34-35
  4.4 交流采样模块电路设计  35-38
    4.4.1 ADE7878简介  36
    4.4.2 ADE7878模块硬件电路设计  36-37
    4.4.3 信号调理电路设计  37-38
  4.5 信息存储模块电路设计  38
  4.6 实时时钟模块电路设计  38-39
  4.7 GPRS无线模块电路设计  39-40
  4.8 ZigBee无线模块电路设计  40-42
  4.9 开入开出回路电路设计  42-44
    4.9.1 开关量输入回路设计  42-43
    4.9.2 开关量输出回路设计  43-44
  4.10 人机接口电路设计  44-47
    4.10.1 按键电路设计  44-45
    4.10.2 信息显示电路设计  45-46
    4.10.3 RS232串口电路设计  46-47
  4.11 手持终端电路设计  47-48
  4.12 本章小结  48-50
5 系统软件设计  50-68
  5.1 软件设计目标  50
  5.2 软件开发环境介绍  50-51
  5.3 主程序设计  51-52
  5.4 故障判断及处理程序设计  52-53
  5.5 各功能模块驱动程序设计  53-66
    5.5.1 交流采样模块驱动程序设计  53-55
    5.5.2 信息存储模块驱动程序设计  55-57
    5.5.3 实时时钟模块驱动程序设计  57-58
    5.5.4 GPRS无线模块驱动程序设计  58-60
    5.5.5 ZigBee无线模块驱动程序设计  60-62
    5.5.6 人机接口驱动程序设计  62-66
  5.6 手持终端程序设计  66-67
  5.7 本章小结  67-68
6 系统调试与功能测试  68-76
  6.1 电源模块调试  68
  6.2 核心控制单元调试  68-70
    6.2.1 LPC1768最小系统调试  68-69
    6.2.2 CC2430最小系统调试  69-70
  6.3 串口调试  70-71
  6.4 交流采集模块调试  71-72
  6.5 系统无线通信模块调试  72-74
    6.5.1 GPRS无线模块调试  72-73
    6.5.2 ZigBee无线模块调试  73-74
  6.6 系统功能测试  74-75
  6.7 本章小结  75-76
7 总结与展望  76-78
致谢  78-80
参考文献  80-84
附录  84-85

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化
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