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封闭式组合电器（GIS）在线监测系统的设计与研制

作者：李文书 Publish: 2006-6-29 Hits:-

【中文题名】

封闭式组合电器（GIS）在线监测系统的设计与研制

【英文题名】

Design and Development of the On-line Monitoring System for Gas Insulated Switchgear

【学科专业】

电气工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-6-29

【中关键词】

封闭式组合电器,在线监测系统,ARM嵌入式系统,互操作,以太网,

【英关键词】

Gas Insulated Switchgear,on-line monitoring system,ARM embedded system,interoperability,Ethernet,

【分类导航】

工业技术>电工技术>电器>成套电器>开关柜>

【论文摘要】

封闭式组合电器(GIS)是电力系统中的重要设备,对其进行在线监测具有非常重大的意义,并成为日趋重要的研究课题。清华大学高压电器课题组,在 GIS 在线监测领域已有多年的研究,积累了丰富的科研成果,已研制出相对完善的 GIS 在线监测系统。本课题是基于现有的科研成果,对 GIS 在线监测系统进行完善。课题的工作重点是开发一个通用的在线监测装置,为现有的 GIS 在线监测系统提供标准硬件平台,提高系统的综合性能,包括系统的互操作性、开放性、可扩充性和稳定性。 IEC61850 标准能适应变电站自动化系统中功能的分布式实现和组合应用,支持变电站自动化设备的互操作性,故将其引入 GIS 在线监测系统研究领域。基于 IEC61850 标准,设计了分层分布的 GIS 在线监测系统结构,采用以太网和CAN 总线相结合的通信方式。为了实现监测装置的互操作性,在通信框架中采用“互操作冗余”设计,即多个监测装置之间,不仅可以通过以太网实现互操作,亦可通过 CAN 来实现数据共享。基于通用插箱、插件设计标准,设计了 GIS 在线监测装置的内部结构、装置的几何外形、装置的插件尺寸和背板等。将“ARM+uClinux”嵌入式...

【论文题纲】

第1章引言	9-18
1.1 GIS 特点和GIS 在线监测的意义	9-11
1.1.1 GIS 的特点	9-10
1.1.2 实现 GIS 在线监测的意义与条件	10-11
1.2 GIS 在线监测的研究现状和新进展	11-15
1.2.1 2003 年以前国内外现状	11-12
1.2.2 2003 年以后国内现状	12-15
1.3 课题的主要任务介绍	15-16
1.4 论文各部分的主要内容	16-18
第2章 GIS 在线监测系统的运行环境和监测内容	18-35
2.1 GIS 在线监测的原理	18-20
2.1.1 信号变送	18-19
2.1.2 信号预处理	19
2.1.3 数据采集	19
2.1.4 数据传输	19
2.1.5 数据处理	19-20
2.1.6 故障诊断与决策	20
2.2 GIS 在线监测系统的分层分布结构和运行环境	20-21
2.3 GIS 在线监测系统的监测内容和方法	21-34
2.3.1 分合闸线圈监测	23-27
2.3.2 开关触头电寿命诊断与开断电流监测	27-29
2.3.3 分（合）闸行程和速度的监测	29-32
2.3.4 断路器分（合）闸位置的监测	32-33
2.3.5 液压操动机构液压油温和压力的监测	33-34
2.3.6 六氟化流温度和压力的监测	34
2.3.7 油泵启动次数监测	34
2.4 本章小结	34-35
第3章 GIS 在线监测系统通信框架的设计	35-51
3.1 现有在线监测系统的通信框架	35-39
3.1.1 现有在线监测系统通信框架	35-37
3.1.2 现有监测系统通信框架的特点分析	37-39
3.2 GIS 在线监测系统标准	39-43
3.2.1 在线监测领域的标准状况	39-40
3.2.2 IEC61850：变电站通信网络和系统标准	40-43
3.3 基于 IEC61850 标准的GIS 在线监测系统通信框架设计	43-49
3.3.1 GIS 在线监测系统框架	43-44
3.3.2 系统中采用以太网和CAN 总线相结合的通信方式	44-46
3.3.3 系统中互操作的实现	46-49
3.4 本章小结	49-51
第4章 GIS 在线监测装置的设计	51-74
4.1 GIS 在线监测装置的设计原则和目标	51-52
4.1.1 GIS 在线监测装置设计原则	51
4.1.2 GIS 在线监测装置设计目标	51-52
4.2 GIS 在线监测装置结构设计	52-58
4.2.1 GIS 在线监测装置功能块设计	52-54
4.2.2 GIS 在线监测装置结构尺寸设计	54-56
4.2.3 基于 CAN 总线的背板设计	56-58
4.3 GIS 在线监测装置中网络主板的设计	58-73
4.3.1 网络通信主板接口内容的确定	58-59
4.3.2 主板中嵌入式系统的选择	59-61
4.3.3 基于 ARM 嵌入式系统的网络主板设计	61-65
4.3.4 主板扩展电路的设计	65-71
4.3.5 主板电磁兼容设计	71
4.3.6 电路板制作	71-73
4.4 本章小结	73-74
第5章 GIS 监测装置的主板硬件调试	74-114
5.1 主板硬件调试环境的建立	74-79
5.1.1 调试工具介绍	74-77
5.1.2 主板调试环境的建立	77-79
5.2 主板基本硬件调试	79-102
5.2.1 电源电路调试	79-80
5.2.2 CPU 状态和ARM7 内核检测	80-83
5.2.3 主板 SRAM 调试	83-85
5.2.4 主板 FLASH 调试	85-87
5.2.5 CAN 总线电路调试	87-99
5.2.6 实时时钟(RTC)调试	99-102
5.3 uClinux 相关的硬件调试	102-109
5.3.1 uCbootloader 调试	102-104
5.3.2 嵌入式操作系统uClinux 启动调试	104-106
5.3.3 以太网电路调试	106-109
5.4 网络主板测试	109-112
5.4.1 局域网通信测试	109-111
5.4.2 CAN 和以太网联合通信测试	111-112
5.4.3 主板测试中遇到的问题	112
5.5 主板后续工作安排	112
5.6 本章小结	112-114
第6章结论	114-115
参考文献	115-117
致谢与声明	117-118
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果	118

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.378912



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