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地铁杂散电流监测装置及上位机系统设计

作　者: 屈波
导　师: 高勇；孙强
学　校: 西安理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 杂散电流监测装置上位机系统过渡电阻纵向电阻
分类号: TM933.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前,城市地铁轨道系统的牵引方式采用电力牵引,大多采用直流供电,由设置在沿线的牵引变电所通过接触网或第三轨向列车馈送电量,用钢轨作为返回线。由于钢轨本身具有电阻并且不能完全对地绝缘,因而总有一部分电流漏入大地,形成杂散电流。杂散电流会引起地铁设施,地铁附近钢筋结构混凝土结构以及埋地管线发生腐蚀,而且杂散电流的腐蚀是一个随时间累积的过程,会造成严重的后果。对杂散电流实施行之有效的监测,是地铁系统中必须考虑的一个问题。本文深入分析地铁杂散电流的监测原理,介绍了一套自动在线的监测系统。从自动在线监测的系统控制和数据处理出发,以C8051F020为控制核心,设计实现了地铁杂散电流监测系统中的监测装置模块,介绍了监测装置模块的总体设计、硬件电路设计和软件设计,在装置硬件电路设计中考虑了EMC防护,并给出了监测装置的运行结果；用可视化开发工具Visual Basic和大型的关系型数据库系统SQL Server,设计实现了上位机系统软件,该系统可以完成对地铁杂散电流监测的系统控制,对监测信息、数据的查询、存储、显示,对超限数据和系统故障进行报警等功能。阐述了软件的整体设计方案和思路,给出了系统的运行界面。过渡电阻和纵向电阻的测量是杂散电流监测中的一个难点。本文深入分析了过渡电阻和纵向电阻在线测量的算法原理,利用牛顿迭代法在matlab中进行编程,对算法进行仿真,结合仿真结果、实际参数和算法有效解范围的讨论,总结提出了算法在实际中的应用条件,并最终在基于C8051F020的监测装置上对算法做了应用。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 前言  7-11
  1.1 地铁杂散电流的产生和危害  7-8
  1.2 地铁杂散电流监测和防护现状  8-9
  1.3 论文的意义、内容以及结构  9-11
2 地铁杂散电流监测原理和监测系统介绍  11-18
  2.1 杂散电流的监测原理和方法  11-14
    2.1.1 监测原理  11-12
    2.1.2 测量方法  12-13
    2.1.3 传统做法  13-14
  2.2 自动在线监测系统  14-17
    2.2.1 系统构成  14-15
    2.2.2 系统各模块主要功能  15-16
    2.2.3 系统运行模式  16-17
  2.3 本章小结  17-18
3 基于C8051F020的监测装置设计  18-33
  3.1 监测装置总体设计  18-19
  3.2 监测装置硬件电路设计  19-28
    3.2.1 MCU部分  19-22
    3.2.2 电源电路  22-23
    3.2.3 通信电路  23-24
    3.2.4 时钟电路  24-25
    3.2.5 键盘控制电路  25-26
    3.2.6 LCD显示电路  26-27
    3.2.7 报警电路  27-28
  3.3 监测装置软件设计和运行结果  28-31
    3.3.1 软件设计  28-31
    3.3.2 运行结果  31
  3.4 本章小结  31-33
4 上位机系统设计  33-45
  4.1 上位机系统总体设计  33-34
    4.1.1 设计思路  33-34
    4.1.2 功能模块构成  34
  4.2 上位机系统具体实现  34-44
    4.2.1 上位机与监测装置的多机通信设计  34-39
    4.2.2 上位机系统数据库设计  39-41
    4.2.3 界面设计及运行结果  41-44
  4.3 本章小结  44-45
5 轨地过渡电阻和轨道纵向电阻在线测量算法及实现  45-55
  5.1 轨地过渡电阻常规测量方法  45-47
    5.1.1 接地电阻测量仪测量  45
    5.1.2 外加直流电源进行测量  45-47
  5.2 在线测量算法及实现  47-54
    5.2.1 测量机里  47-51
    5.2.2 算法仿真  51-53
    5.2.3 算法实现  53-54
  5.3 本章小结  54-55
6 总结  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-59

地铁杂散电流监测装置及上位机系统设计

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