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适于配电网自动化的载波系统研究

作　者: 陈健
导　师: 张有兵
学　校: 浙江工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 配网自动化 电力线通信 扩频通信 IT700
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
引　用: 1次
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内容摘要


随着中国电力行业的不断发展,对供电质量及可靠性的要求不断增强,同时对配网的自动化水平也提高了要求。本文首先介绍了配网自动化技术的研究现状及发展趋势,然后结合配网自动化通信系统的特点给出了一种混合型通信系统的方案,最后,详细设计了方案中的电力线载波通信系统,并完成了相应的硬件电路设计和软件编写。载波系统硬件选用Yitran公司针对中国电网设计的IT700芯片,在此基础上,设计了耦合电路、滤波电路、控制电路和接口电路。耦合电路主要是将高频载波信号耦合到电力线或从电力线上解耦得到载波信号,本文采用电感耦合方式。滤波电路是将高频信号从耦合电路得到的含有多种噪音的电力线信号中分离出来。为减少载波系统的成本,控制电路选用51单片机,主要负责IT700芯片初始化、地址配置、发送与接收等功能。接口电路包括载波装置与上位机的串口通信电路和单片机与以太网的连接电路,从而实现了电力线通信与以太网通信的转换。系统软件包括上位机和单片机平台的通信软件,两者流程图差别不大,主要包括芯片系统初始化、发送接收子程序、串口及以太网通信模块和数据库模块。系统初始化包括软件复位、地址设置和参数分配等模块。发送接收程序是软件的核心代码,它按照约定的通信协议对数据进行封装和拆包。数据库模块是实现电力线所传输数据的存储、分析等功能。最后,对载波装置进行了实验室的模块测试和整机测试,结果表明本载波系统设计达到了预期要求,通信稳定、可靠。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 研究的背景及意义  9-10
  1.2 国内外配电网自动化的发展现状和趋势  10-12
    1.2.1 国外配电网自动化发展现状  10-11
    1.2.2 国内配电网自动化发展现状  11
    1.2.3 配电网自动化的发展趋势  11-12
  1.3 应用于配电网自动化的通信技术发展现状  12
  1.4 课题的研究价值  12-13
  1.5 论文的结构安排  13-14
第2章 电力线载波通信系统可行性研究  14-34
  2.1 配电网自动化通信方式  14-17
    2.1.1 配电网自动化对通信的需求  14-15
    2.1.2 配电网自动化各通信方式分析与比较  15-17
  2.2 配网自动化的混合通信方案  17-20
  2.3 电力线通信信道特征  20-28
    2.3.1 电力线载波通信传输特性  20-24
    2.3.2 电力线载波通信信道模型  24-28
  2.4 电力线通信调制方式  28-32
    2.4.1 扩频通信  28-30
    2.4.2 正交频分多路复用技术  30-32
  2.5 电力线载波通信用于配网自动化的可行性及其优势  32-33
    2.5.1 电力线通信可行性  32
    2.5.2 电力线通信的优势  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章 电力线载波装置硬件设计  34-55
  3.1 IT700 的主要特性  34-35
  3.2 IT700 的硬件结构  35-39
    3.2.1 总体结构  35-38
    3.2.2 时钟电路  38
    3.2.3 模拟前端  38-39
  3.3 IT700 的工作时序  39-40
  3.4 电力线载波装置的硬件结构  40-53
    3.4.1 整体结构  40-41
    3.4.2 IT700 外围接线  41-42
    3.4.3 载波接收电路  42-49
    3.4.4 耦合电路  49
    3.4.5 电源电路  49-50
    3.4.6 IT700 与串口接口电路  50-51
    3.4.7 IT700 与单片机接口电路  51
    3.4.8 单片机与以太网接口电路  51-53
  3.5 电路板布线措施  53-54
  3.6 本章小结  54-55
第4章 基于电力线载波通信的系统软件设计  55-65
  4.1 通信指令  55-57
  4.2 主程序设计  57
  4.3 子程序设计  57-63
    4.3.1 系统初始化  57-58
    4.3.2 发送子程序  58-60
    4.3.3 接收子程序  60-62
    4.3.4 串口通信程序  62
    4.3.5 以太网通信程序  62-63
  4.4 数据库设计  63-64
  4.5 人机界面设计  64
  4.6 本章小结  64-65
第5章 实验测试结果与分析  65-71
  5.1 硬件测试  65-68
    5.1.1 耦合电路及滤波电路模块测试  65-68
    5.1.2 串口通信测试  68
    5.1.3 以太网通信测试  68
  5.2 载波通信可靠性测试  68-70
  5.3 本章小结  70-71
第6章 总结与展望  71-73
  6.1 论文研究工作总结  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-76
附录 1 电路实物图  76-77
致谢  77-78
攻读学位期间参加的科研项目和成果  78

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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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