变电站监控技术课程设计任务书1120.docx
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变电站监控技术课程设计任务书1120
南京工程学院
课程设计任务书
课程名称变电站监控技术
院（系、部、中心）电力工程学院
专业电气工程及其自动化
班级监控071
起止日期2010.12.27——2010.12.31
指导教师徐懂理张惠刚
一、前言
变电站监控技术课程是电气工程及其自动化专业电网监控技术方向的一门主干专业课。
变电站监控技术课程设计是综合运用课程所学的理论知识，通过实践进一步加深对所学知识的理解，培养学生分析问题和解决实际问题能力的重要教学实践活动。
在课程设计中，学生通过方案设计、硬件选择与接线调试，可获得计算机硬件、软件设计及其协调的基本训练。
通过结合专业的课程设计，为毕业后的实际工作打下一定的基础。
课程设计不仅可培养学生的实践能力，也可使学生逐步树立实事求是的科学态度，培养严肃认真的工作作风。
电网监控技术主要涉及厂站系统、主站系统和通信网络等部分。
变电站所处的厂站系统以采集数据、执行命令和数据通信为主。
本课程设计是远动装置的微机模拟。
课题以远动信息的产生、采集及数据发送为主。
因此，要求学生应已学完远动装置的主要内容，同时，微机原理及接口技术是进行本课程设计的基础。
本课程设计的硬件环境包括一台PC机及实验仪STARES8688仿真模块。
变电站监控技术课程设计任务书是为配合变电站接口技术课程为期一周的课程设计编写的。
本任务书在给出设计任务、实现原理的同时，为与工程实际相结合，介绍了远动装置的功能及其技术指标，为了把学生的精力集中于毕业设计，在开始课程设计时，应认真学习课程设计所用实验仪STARES8688仿真模块。
二、变电站监控技术课程设计的一般方法与步骤
电网监控系统的厂站端设备和主站系统都是以计算机为核心的智能化设备。
变电站监控技术的课程设计是围绕着微机技术在电网监控系统中的应用展开的。
因此，包括计算机硬件与软件的课程设计的一般方法是：
根据课程设计的任务书提出的设计要求和技术指标，按给定的条件提出设计方案，选择元器件并安装、编程及调试。
在调试过程中，可不断修改、调整设计方案，使之达到功能要求和技术指标。
最后做出总结鉴定，写出设计总结报告。
据此，课程设计主要分为以下三个步骤完成：
方案设计；
方案实施；
总结报告。
1、方案设计
根据设计任务书提出的功能要求和技术指标，进行方案的总体设计。
在方案设计中，要注意以下几个方面：
（1）要认真阅读课程设计任务书，吃透课程设计课题要达到的功能项目和技术指标。
（2）阅读有关资料，掌握各功能要求实现的基本原理。
（3）恰当地划分硬件与软件之间的任务，酝酿多种实施方案，并根据给定的条件，选择出最佳的设计方案。
（4）绘制硬件框图，框图中应清楚地标出数据信息和控制信息的流向。
（5）绘制监控或显示画面框架，说明数据信息的显示形式，模拟量越限、状态量变位的报告方式。
（6）绘制软件的流程框图。
2、方案实施
实施已确定的方案主要包括：
选择元器件、安装、编制软件、分块调试和整体调试。
（1）选择元器件是制造任一电子设备或装置的一项十分重要的工作。
在课程设计中，条件所限只能要求注意元器件的型号和基本参数的正确选择。
（2）安装和连接在一个微机硬件系统中也是一项重要的工作，硬件系统的安装界面可能很宽，包括接插件的安装，跨接器的连接，电源线、控制线和数据线的连接，安装和连接根本问题是要保证连接的正确性和可靠性。
错误的连接可能会损坏设备或元器件，也可能使调试过程无法继续，连接的不可靠会使结果茫然或误导调试过程。
（3）编制软件就是将软件所要完成的任务用程序设计语言来实现。
编写程序时，要十分清楚硬件的连接关系，语言的选择主要由实现的方便及个人爱好、熟练程度所决定，编写程序时要特别注意：
首先确保完成锁规定的功能及技术指标要求，其次才是显示画面的美观、编程技巧的运用。
（4）分块调试。
对稍大一点的设计任务，在硬件和软件上通常可划分为几个模块，每块完成一项或两项功能，分块调试有利于集中注意力，正确地查找出问题所在，也容易及时解决问题。
分块调试一般按信号的流向进行。
分块调试通过，就为最终整体联调创造了条件。
（5）整体调试就是将各部分联调的过程。
在硬件方面，分块调试不能反映出各部分之间的协调关系，例如时序配合关系，只有在整体联调过程中才能反映出内在的联系是否达到预定的要求。
在软件方面，分块调试难以反映模块之间的接口关系，数据交换关系，存储单元的冲突等问题。
整体软件的运行将使隐蔽的问题暴露出来。
在整体调试过程中，要尽可能地模拟实际运行的复杂情况。
让硬件的每一部分都工作起来，让程序的每个分支都能运行到，还要设想到不利的组合状态。
在调试过程中，思路要活跃，软件和硬件要综合考虑，还要主动地使用仪器仪表，它们会给你带来很大帮助。
当系统的各功能要求全部实现，各项指标达到要求时，整体联调即告结束。
3、总结报告
经老师全面考核鉴定，课程设计所应完成的系统达到预定的要求和指标，可开始编写总结报告。
每位课程设计者均应提供包括以下内容的总结报告：
（1）课题名称；
（2）设计任务的功能要求和技术指标；
（3）所选方案的硬件与软件框图；
（4）设计方案的特点及工作原理；
（5）调试过程的主要问题及其解决方法；
（6）硬件与软件运行结果分析，对设计课题的改进意见；
（7）课程设计的收获和体会。
三、厂站远动监控装置的功能及主要技术指标
1、厂站远动监控装置的远方功能
所谓远方功能是指厂站远动监控装置与主站（电网的调度中心或监控中心）进行信息交换的能力。
它根据通信规约的要求，把在当地采集到的各种实时信息处理之后送往控制中心，主要有如下几个方面：
（1）模拟量、数字量、开关量、脉冲量的处理与发送；
（2）开关变位的优先插入传送（CDT方式）及事件顺序记录（SOE）的传送；
（3）控制与调节命令的接收与执行；
（4）交流采样及其数据处理；
（5）支持主站对时或接收GPS时钟；
（6）支持部颁CDT、Polling等不同通信规约，能同时向两个主站发送信息；
（7）具有转发功能；
（8）继电保护部分有关信息的传输；
2、厂站远动监控装置的当地功能
（1）巡测、定测、选测；
（2）本机键盘与LED或LCD显示器，能在线监视装置的运行状态，进行装置的调试；
（3）能与CRT显示器进行接口，利用CRT显示各种信息；
（4）能与打印机进行接口，利用打印机打印各种信息；
（5）具有装置自恢复能力。
3、厂站远动监控装置的技术指标
（1）遥测精度：
0.2或0.5级，不包括变送器误差。
对交流采样型装置，其误差允许低于0.2或0.5级，只要保证综合误差不低于1.5%。
（2）模拟量输入：
直流输入：
4-20mA，0-±5V
交流输入：
0-120V,0-5A
（3）遥信输入：
无源接点方式。
采用一个常开接点或一个常开接点与一个常闭接点。
（4）事件顺序记录（SOE）：
SOE不大于5ms到10ms。
（5）电能量累计容量：
216，电能脉冲宽度不小于10ms。
（6）模拟量输出：
0-10V，4-20mA。
（7）遥控输出：
无源接点方式。
接点容量为220V、5A；110V、5A或24V、1A。
（8）远动信息的海明距离不小于4。
（9）平均故障间隔时间（MTBF）不小于10000小时。
（10）远动通道误码率为10-4时，装置能正常工作。
四、课程设计任务书
1．课程设计应达到的目的
变电站监控技术课程设计是综合运用课程所学的理论知识，通过实践进一步加深对所学知识的理解，培养学生分析问题和解决实际问题能力的重要教学实践活动。
在课程设计中，设计者通过方案设计、硬件选择与接线调试，可获得计算机硬件、软件设计及其协调的基本训练。
通过结合专业的课程设计，为毕业后的实际工作打下一定的基础。
课程设计不仅可培养学生的实践能力，也可使学生逐步树立实事求是的科学态度，培养严肃认真的工作作风。
2．课程设计题目及要求
设计题目：
远动终端的微机系统模拟
利用一台微机和实验仪STARES8688仿真模块的硬件资源构成一个模拟远动终端，要求按提出的功能要求、技术指标和通信规约，设计并构成硬件系统，编写软件，通过调试，使之能正确地采集信息、处理和发送远动信息，并能在本机CRT上显示输出。
1、设计任务
（1）基本任务之一：
采集1路YC量、4路YM量、8路YX量及其SOE信息，并按显示格式一送CRT显示。
（2）基本任务之二：
把按基本任务之一采集到的信息按简化CDT规约编码，并按显示格式二送CRT显示。
（3）选做任务：
把按基本任务二CDT规约编码以中断方式送串行接口芯片Intel8251，并以异步2400BPS速率从TXD端发送出去。
2、设计要求与技术指标
（1）信息容量
1）遥测：
1路模拟量。
2）遥信：
8路状态量。
3）电能：
4路电能脉冲量。
（2）遥测量
当模拟遥测量电位器调至最小时，ADC输出数值为0，而遥测量输出数值应为-128；当模拟遥测量电位器调至最大时，ADC输出数值为255，而遥测量输出数值应为+127；遥测量输出数值应与模拟遥测量电位器输出段电压成正比。
（3）遥信量
当状态开关K拨向下时，发光二极管点亮，输出遥信为“0”状态；当状态开关K拨向上时，发光二极管熄灭，输出遥信为“1”状态。
（4）电能脉冲量
要求电能脉冲的脉宽不小于200ms,相邻脉冲间距不小于200ms。
（5）通信规约
通信规约采用简化的CDT循环传送规约。
1）数据编码：
远动信息数据采用（32，24）码组，BCH码的陪集码为FF；生成多项式G（x）=x8+x2+x+1。
2）数据传输帧格式：
同步字
信息字0
信息字1
……
信息字n
3）信息分帧：
YC、YX、YM和SOE分别各组成一帧。
即：
A帧传送一路模拟遥测量；
D2帧传送四路电能脉冲计数值；
D1帧传送八路遥信状态量；
E帧每帧传送一个SOE事件记录。
4）信息字格式：
每个远动字由4个字节组成，其结构分述如下：
同步字：
D7
09
D7
09
YC字：
功能码
特征码
YC值补码
BCH校验码
YC功能码为10H ；
特征码：
D7——极性码，0为正，1为负
D0——越上限标志，1有效
D1——越下限标志，1有效
D2—D6保留位，置为“0”。
YC值用补码表示。
YM字：
功能码
千∣百
十∣个
BCH校验码
YM字功能码分别为20H、21H、22H、23H。
YM计数值以4位BCD码表示。
遥信字：
功能码
YX7-YX0
YX7-YX0（重复）
BCH校验码
YX功能码为30H。
YX7-YX0分别为K7-K0的状态。
SOE字：
80
毫秒（低）
毫秒（高）
BCH校验码
81
秒
分
BCH校验码
82
时
日
BCH校验码
83
开关号
状态
BCH校验码
开关号：
00H-07H。
状态：
合闸状态为全1（FF）；分闸状态为全0（00H）。
5）数据传送方式：
远动信息数据发送速率为9600bps。
A帧、D1、D2帧每秒发送一遍。
当有遥信变位时，立即插入传送E帧，并且连续传送3遍。
每一帧只传送由4个字组成的SOE时间记录信息。
当同时发生多个遥信变位时，按变位时间先后，依次传送。
（6）当地显示格式
模拟RTU的当地显示格式设有两种：
显示格式一：
显示YC、YX、YM、SOE。
显示格式二：
监视RTU上行通道码。
分述如下：
1）显示格式一
说明：
YM1+代表8253A﹟2计数器的计数值。
YM2+代表8259A_IRQ7输入的脉冲计数值。
YM1-和YM2-分别代表采用定时扫描方式输入的分别与8253A﹟2和8259A_IRQ7对应的脉冲计数值。
设遥测输入的是35KV母线电压，同时假设ADC0809输出的是偏移二进制码，即当ADC输出为80H时，代表一次母线电压U1=0V，当ADC输出为0FFH时，代表一次母线电压U1=1.2*35KV（1.2倍的额定电压）。
U1的上下限值应是：
上限值=1.07*35KV
下限值=0.93*35KV
越上限显示“HI”
越下限显示“LO”
正常不显示
电压U1<0，即ADC输出<80H,显示“NG”。
时：
分：
秒
YC=XXHU1=XX.XXkV越限码
YM1+=XXXXWPA=XXXXKWh
YM1-=XXXXWPB=XXXXKWh
YM2+=XXXXWQA=XXXXKWh
YM2-=XXH
K7K6K5K4K3K2K1K0
XXXXXXXX
SOE:
时：
分：
秒。
毫秒//对象号//动作
时：
分：
秒。
毫秒//对象号//动作
：
：
：
：
：
：
显示格式一
电能常数通常取104左右，但此处脉冲由手动产生，数量不会太大，故电能常数取1。
YC、YX以16进制显示；YM、U1、W以十进制显示；开关K的状态以二进制数显示。
在SOE中，对象号应根据发生变位YX的对象编码号显示K7-K0之一，例如：
“K6”动作，则根据实际动作变化显示“F→H”或“H→F”。
SOE显示，每个事件顺序记录SOE显示一行，但不允许超出SOE显示区，如果时间数太多，可以依次覆盖最早的SOE事件显示行。
2）显示格式二
RTU上行通道码就是RTU向调度端发送的按简化CDT规约装置的远动信息编码数据，此处是将这些数据按发送顺序，依次送到CRT上显示。
每个数据字节用2位十六进制显示，每个字节之后加一个空格，以便于观察、阅读。
每一帧结束后回车换行。
例如YC帧发送数据为：
D7,09,D7,09,10,02,B7,XX,D7,09,…。
通道码监视格式应为：
D709D7091002B7XX
D709…
显示格式二
XX表示BCH校验码。
3）两种显示格式的切换
应设置1-2个按键对两种显示格式进行选择或切换，这个选择或切换键既可设置在PC机上，也可设置在STARES598PCI实验系统上。
3、设备与元器件
（1）PC机一台；
（2）STARES598PCI实验系统一套；
（3）信号连接电缆线若干；
（4）示波器和万用表（公用）。
3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕
设计要求
1、预习要求：
1）预习《实验仪STARES8688仿真模块微机原理实验指导书》附录一、附录二、附录三之相关内容。
2）预习本任务书，根据设计任务，预先画出电路原理图、程序流程图，编写出设计程序。
2、设计报告要求：
1）课题名称；
2）设计任务的功能要求和技术指标；
3）所选方案的硬件与软件框图；
4）设计方案的特点及工作原理；
5）调试过程的主要问题及其解决方法；
6）硬件与软件运行结果分析；
7）源程序清单；
8）要求用WORD撰写课程设计报告，递交设计报告的书面稿和电子稿。
3、课程设计说明书装订顺序及主要内容如下：
1）封面、目录；
2）任务书；
3）报告正文；
4）参考资料。
4．主要参考文献
[1]张惠刚等.变电站综合自动化原理与系统[M].北京：
中国电力出版社，2004.
[2]沈金官等,电网监控技术[M].北京:
中国电力出版社,1997.
[3]李干林.《实验仪STARES8688仿真模块微机原理实验指导书》[M].南京工程学院,2008.
5．课程设计进度安排
起止日期
工作内容
2010年12月27日（第17周）之前
第17周，星期一
第17周，星期二、三
第17周，星期四
第17周，星期五
第17周，星期六
预习消化理解设计任务，设计程序流程图，编写源程序。
预习星研微机实验系统的仿真调试操作界面。
学习STAR86/88实验系统的使用和操作，进行YC、YX量信息采集的基本实验。
完成时钟、SOE和电能脉冲采集功能。
完成显示和其他有关功能
验收
撰写课程设计报告
6．成绩考核办法
总评成绩由三部分组成，分别是：
成果演示占40%，测试成绩占30%，设计报告占30%。
1、成果演示（根据运行程序演示确定基础分数）；
2、口试或笔试测验（与本设计有关的问题，目的是考查设计成果是否经过自己思考独立完成）；
3、课程设计报告（格式、内容、质量）。
教研室审查意见：
教研室主任签字：
年月日
院（系、部、中心）意见：
主管领导签字：
年月日
升级会员 