电力监控.docx
《电力监控.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力监控.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
电力监控
电力系统监控技术课程设计报告
题目：
牵引变电所的遥测数据采集系统
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
设计时间：
评语：
成绩
1设计原始资料
1.1具体题目说明
牵引变电所（附图1）的遥测数据采集系统设计。
1.2要完成的内容
（1）计算机绘制控站（RTU端）通用系统结构框图。
要求绘制出各种数据点的采集通道，数据转换过程，网络通信通道的示意图；
（2）设计一个具体的CMS-51单片机数据采集最小系统，具体到芯片管脚的连线；
（3）选用适当的数据传输模式，结合题目实际，以部分采集数据为例，编写出相应的线性系统循环码；
（4）计算机绘制相应的遥测数据采集程序流程图，编写遥测数据采集程序。
2硬件设计
2.1各开关元件及数据采集点编号
为方便遥测数据采集系统的设计，对牵引变电所的各个断路器和隔离开关做了统一的编号。
牵引变电所的各开关元器件编号如表2.1。
表2.1采集点代号及编号
代号
QF1
QF2
QF3
QF4
QF5
QS1
QS2
QS3
QS4
QS5
QS6
QS7
QS8
编号
00
01
02
03
04
05
06
07
08
09
A0
B0
C0
2.2被控站通用系统结构
变电站自动化的任务是完成对变电所电气量及非电气量的采集和电气设备（如断路器等）的状态监测、控制和调节。
以便实现对变电所的正常运行时的监测和操作，从而保证变电所的正常运行和安全。
被控通用站系统采用分层结构。
我国目前的变电站自动化通常采用二层结构，即变电站层和间隔层。
变电站和间隔层单元之间通过总线连接。
变电站层的设备主要包括监控主机和通信总控单元。
间隔层中的设备一般按功能划分，采用模块化设计，所以间隔层由各种功能单元构成。
这些功能单元包括完成测控功能的状态量采集单元、模拟量采集单元、脉冲量采集单元、控制单元和完成保护功能的母线保护单元、线路保护单元、电容器保护单元、变压器保护单元等。
各个功能单元内部都有独立的CPU和独立的工作电源，并有自检功能和一定的自我保护功能。
被控站通用系统结构图如图2.1所示。
图2.1被控通用站系统结构图
2.2.2数据采集通道示意图
遥测量的采集有模拟遥测量的采集和数字化遥测量的采集。
数字化遥测量的信号来源为一些指示仪表设备，这些设备将待测量通过内部电路转换成数字信号，数字值代表了待测量的大小。
这些数据一方面用于数码管显示，另一方面用并行口输出给远动装置等。
遥测量的数据采集通道示意图如图2.2所示。
图2.2遥测数据采集通道示意图
2.2.1控制输出通道示意图
遥测信息是表征系统运行状况的连续变化量,分为电量和非电量两种。
不管是电量还是非电量最终都要转化为弱电直流模拟信号。
这些弱电直流模拟信号受多路开关控制分时接入模/数转换电路，经A/D转换电路后转换成一组二进制代码。
这族二进制代码与转换的模拟量之间构成线性一一对应关系。
为了进一步了解遥测量采集的各个环节，这里画出16路遥测量采集的实用电路，见图2.3所示。
图2.316路遥控输出接口电路
2.2.3网络通信信道示意图
远动系统中传送的各种远动信息在进入远动信道之前已经由远动装置将它们全部变成二进制的数字信号.如图2.4所示，信息源把消息转换成信号输出，信源编码对此完成模/数转换,信道编码提高了信号传输的可靠性，经过调制进入信道，然后经过解调还原成数字序列，信道译码即对接受码字进行校验，经过信源译码，最后达到收信者。
通信信道示意图如图2.4所示。
图2.4通信信道示意图
2.3MCS-51单片机（数据采集或输出）最小系统
2.3.1原理框图
利用8255进行脉冲量的采集通常选择工作方式0，采用中断方式，软件占用CPU时间少，但是占用硬件资源大。
74LS373为8位的D触发器，以锁存输出信号的状态。
CPU选用8031，晶振12MHz，12分频为机器周期。
MCS-51单片机最小系统原理框图如图2.5所示。
图2.5MCS-51单片机最小系统原理框图
2.3.2系统电路图
MCS-51单片机最小系统电路图主要包括三部分，CPU、译码、程序/数据存储。
输入到远动装置的遥测量均是经过变送器输出的直流电压信号。
MCS-51单片机最小系统电路图如图2.6所示。
图2.6MCS-51单片机最小系统电路图
3程序设计
3.1数据报文帧结构
3.1.1传输规约
远动信息的传输可以采用循环传输模式或问答传输模式。
在本题中采用循环传输模式。
循环数字传输模式也称CDT方式。
在这种传输模式中，厂站端将要发送的远动信息按规约的规定组成各种帧，再编排帧的顺序，一帧一帧地循环向调度端传送。
信息的传送是周期性的、周而复始的，发端不顾及收端的需要，也不要求收端给予回答。
这种传输模式对信道质量的要求较低，因为任何一个被干扰的信息可望在下一循环中得到它的正确值。
3.1.2主站和子站地址
主站和子站的地址如表3.1所示。
表3.1主站和子站的地址
站名主站
子站
地址00H
QF1QF2QF3QF4QF5QS1QS2QS3QS4QS5QS6QS7QS8
01H02H03H04H05H06H07H08H09HA0HB0HC0H D0H
3.1.3报文帧结构
我们采用软件表Ⅰ对信息字进行编码。
设=010*********，g（x）=
，用软件表Ⅰ生成一个（48，40）系统循环码码字。
将m分成信息段
=01001011，
=00000011，
=10100001，
=000011011，
=01100001。
在预先建立的软件表中，查出
对应的中间余数
=11110110。
计算
=
+
=00000011+11110110=11110101，并查出
对应的中间余数
=11000101。
计算
=
+
=10100001+11000101=01100100，并查出
对应的中间余数
=00111011。
计算
=
+
=00001101+00111011=00110110，并查出
对应的中间余数
=10100110。
计算
=
+
=01100001+10100110=11000111，并查出
对应的中间余数
=01011011。
最后编出的码子=010*********。
3.2遥测数据采集程序设计
3.2.1程序流程图
在遥测数据采集中，数模转换是遥测采集的核心部分。
遥测量采集有模拟遥测量采集和数字化遥测量采集。
在数字化遥测量采集中，遥测数据采集输入量为数字信号，经A/D转换后存入数据存储单元中，待以后处理和上送。
这类信号的主要来源为一些指示仪表设备，这些设备将待测量通过内部电路转换成数字信号。
一方面用于数码管显示，一方面用并行口输出给远动装置和其他装置使用。
图3.1遥测信息的数据采集流程图
3.2.2程序清单
CPU选用8031，将来8031的外部中断
置为边沿触发，8031内部寄存器件30H中存放遥测量选通地址（00H—1FH），并初始化为佳00H，同时启动一次A/D转换，触发中断。
A/D转换的数据存入6264中。
A/D转换结果数据的低8位为DB0—7的地址。
为方便用4000H，高4位为4001H。
其程序如下：
ORG0030H
MAIN：
SETBIT1
MOVR2，#16H
ADC：
PUSHPSW；保护现场
PUSHACC
PUSHDPL
PUSHDPH
SETBRS0；选寄存器组3
SETBRS1
MOVDPTR，#4000H
MOVXA，@DPTR；取A/D转换数据的低8位
MOVR0，
INCDPRT
MOVXA，@DPRT；A/D数据的高4位
ANLA，#0FH；屏蔽高位字节的高四位
MOVR1，A
MOVDPH，#20H；计算存数地址
MOVA，30H
ADDA，30H
MOVDPL，A
MOVA，R0
MOVX@DPTR，A；存低8位数据
INCDPTR
MOVA，R1
MOVX@DPTR，A；存高4位数据
MOVA，30H；计算下一路遥测量地址
INCA
ANLA，#EFH
MOV30H，A
MOVDPTR，#6000H
MOV@DPTR，A；选通模拟多路开关
SETBP1.1；采样
NOP；延时
CLRP1.1；保持
CLRP1.0；启动A/D转换
NOP
SETBP1.0
POPDPH；恢复现场
POPDPL
POPACC
POPPSW
RETI；中断返回
DJNZR2，ADC
LJNZMAIN
总结
在对电力系统运行状态的监测过程中，遥测信息是一类很重要的信息。
遥测信息是表征系统运行状况的连续变化量。
在遥测信息的采集中，用控输出通道，网络通信通道的示意图等表示了遥测信息的采集过程。
还设计了一个具体的MCS－51单片机数据采集最小系统（其模拟量输入数据，路数为16路，A/D转换为12位）；传输规约采用了循环式传输规约，并编写了上传至调度中心的报文编码；最后完成了对遥测数据的采集的程序设计。
参考文献
[1]柳永智,刘晓川.电力系统远动[M].北京:
中国电力出版社,2007.
[1]钱清泉.电气化铁道微机监控技术[M].北京：
中国铁道出版社，2000.
附图1双T结线的单线三相牵引变电所及其各开关元件编号图
升级会员 