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基于CAN总线的箱式变电站综合自动化的研究

作者：张建忠 Publish: 2007-6-11 Hits:-

【中文题名】

基于CAN总线的箱式变电站综合自动化的研究

【英文题名】

Research on a CAN-Bus-Based Prefabricated Substation Automation System

【学科专业】

电机与电器

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-6-11

【中关键词】

箱式变电站,变电站综合自动化,CAN总线,智能测控单元,交流采样,OPC

【英关键词】

Prefabricated Substation,Substation Automation System,CAN Bus,Intelligent,Measure and Control Unit,AC Sampling,OPC,

【分类导航】

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>>

【论文摘要】

箱式变电站具有诸多优点:建设周期短,投资见效快,占地面积少,可深入负荷中心,能改善供电质量,与周围环境匹配,有利于美化市容,减少重复性投资等,因此在城乡电网改造中得到了广泛应用。随着社会经济的持续发展,人们对电力供应的安全性、可靠性和连续性要求越来越高,箱式变电站作为电力系统输配电的末端环节其重要性越来越受到人们的关注。为了克服传统箱式变电站系统存在的固有缺点,研究和开发以计算机技术和网络通信技术为基础的箱式变电站综合自动化系统,是非常有必要的一项工作。本文结合XBZ智能箱式变电站的研究和开发,提出了基于CAN总线的箱式变电站综合自动化系统,主要内容如下: (1)总体介绍箱式变电站的一次方案设计、综合自动化的系统结构、功能以及技术参数分析。 (2)对CAN总线技术进行研究分析,在此基础上制订了自定义应用层的CAN总线通信协议,该协议是综合自动化系统内进行数据通信的基础。 (3)讨论交流采样的工作原理和电量参数测量理论,包括交流采样同步方法,电参数计算公式,有效值开方运算的讨论。 (4)根据箱式变电站综合自动化的要求,对智能测控单元进行了全面的软硬件设计。 (5...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-9
第一章绪论	9-14
1.1 箱式变电站综合自动化的特点和意义	9-10
1.1.1 箱式变电站综合自动化的特点	9
1.1.2 箱式变电站综合自动化的意义	9-10
1.2 箱式变电站综合自动化内部通信概述	10-11
1.2.1 星型通信方案	10-11
1.2.2 总线型通信方案	11
1.3 现场总线概述	11-13
1.3.1 现场总线简介	11-12
1.3.2 CAN总线概述	12-13
1.4 本论文的主要工作	13-14
第二章箱式变电站综合自动化方案分析	14-18
2.1 方案设计	14-15
2.1.1 一次主接线	14
2.1.2 箱式变电站综合自动化系统结构	14-15
2.2 功能分析	15-16
2.2.1 监测系统功能	15-16
2.2.2 电压及无功控制	16
2.2.3 通信功能	16
2.2.4 温度及防凝露功能设计	16
2.3 技术参数分析	16-17
2.3.1 设计依据	16-17
2.3.2 使用环境要求	17
2.3.3 技术参数	17
2.4 本章小结	17-18
第三章 CAN总线技术的研究与分析	18-29
3.1 CAN 总线的特点	18
3.2 CAN 的技术规范	18-22
3.2.1 CAN 节点的分层结构	19
3.2.2 CAN 报文传送及其帧结构	19-21
3.2.3 CAN 错误检测及界定	21
3.2.4 CAN 位定时与同步	21-22
3.3 CAN 总线通信协议的制订	22-28
3.3.1 CAN 通信协议开发目的及原则	23
3.3.2 CAN 总线接口模式	23-25
3.3.3 报文帧结构	25
3.3.4 网络各类数据帧说明	25-26
3.3.5 网络节点滤波器设置	26-28
3.4 本章小结	28-29
第四章交流采样原理及算法分析	29-38
4.1 采样概述	29-30
4.1.1 直流采样	29
4.1.2 交流采样	29-30
4.2 交流采样同步方法	30-32
4.2.1 概述	30
4.2.2 异步采样	30
4.2.3 硬件同步采样	30-31
4.2.4 软件同步采样	31
4.2.5 智能测控单元(IMCU)的采样方式	31-32
4.2.6 软件同步方法误差来源及抑制	32
4.3 交流采样的电参数测量理论	32-34
4.3.1 纯正弦信号的测量理论	32-33
4.3.2 含有谐波的信号的测量理论	33-34
4.4 有效值计算中开方算法的分析	34-37
4.4.1 概述	34
4.4.2 牛顿迭代法	34-35
4.4.3 初值的选择	35-36
4.4.4 表格的最佳分段法	36-37
4.5 本章小结	37-38
第五章智能测控单元（IMCU）的研制	38-54
5.1 IMCU 的结构框图	38
5.2 微处理器系统	38-41
5.2.1 80C196KC 的特点	38
5.2.2 片选信号产生电路	38-40
5.2.3 微处理器系统的构成	40-41
5.3 数据采集系统	41-45
5.3.1 数据采集系统组成框图	41
5.3.2 电压形成环节	41
5.3.3 低通滤波器（ALF）	41-42
5.3.4 A/D转换	42-44
5.3.5 A/D 转换与CPU 接口	44-45
5.3.6 过零检测电路	45
5.4 CAN 通信接口电路	45-48
5.4.1 CAN 通信控制器SJA1000	45-47
5.4.2 CAN总线收发接口芯片82C250	47
5.4.3 基于SJA1000 的CAN 总线接口电路	47-48
5.5 RS-232 通信接口电路	48-49
5.6 实时时钟及RAM 电路	49
5.7 继电器出口回路及开关量输入回路	49-50
5.8 智能测控单元的软件设计	50-53
5.8.1 主程序模块设计	50-51
5.8.2 子程序模块设计	51-53
5.9 本章小结	53-54
第六章 OPC 技术与监控主站软件的开放性研究	54-60
6.1 OPC 概述	54-55
6.1.1 OPC 的技术基础	54-55
6.1.2 OPC 的目标	55
6.2 OPC 结构及其接口分析	55-57
6.2.1 OPC 的一般结构	55-56
6.2.2 OPC 的对象和接口概述	56-57
6.3 OPC 数据访问服务器设计	57-59
6.3.1 OPC 数据访问服务器的结构	57-58
6.3.2 服务器的两种开发方法	58-59
6.3.3 OPC 客户程序的创建	59
6.4 本章小结	59-60
第七章调试与测试结果	60-65
7.1 采样调试	60-61
7.2 CAN 通信调试	61-63
7.3 实物照片	63-65
总结	65-66
致谢	66-67
参考文献	67-69
作者在学期间发表的论文清单	69

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.383420



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