基于can總線的變電站測控系統(tǒng)的設(shè)計與研究畢業(yè)論文-展示頁
2025-06-27 15:27本頁面
【正文】 薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆。CAN控制器主要由實現(xiàn)CAN總線通信協(xié)議部分和微控制器接口部分電路組成，通過簡單的連接即可完成CAN總線協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。接收節(jié)點通過發(fā)送遠程幀(Remote Frame)請求具有相同標識符的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。遠程幀跟數(shù)據(jù)幀的區(qū)別是：遠程幀不包含數(shù)據(jù)，因此，它的數(shù)據(jù)長度代碼沒有任何意義（可以標注為0~8范圍里的任何數(shù)值）。 數(shù)據(jù)幀由七個不同的位域(Bit Field)組成：幀起始（Start of Frame）、仲裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、數(shù)據(jù)域(Data Field)，CRC域(CRC Field)、應(yīng)答域（ACK Field）和幀結(jié)尾(End of Frame)等。CAN協(xié)議支持的幀格式有兩種報文幀格式，一種被稱為CAN標準幀，另一種稱為CAN擴展幀，它們只是在確認區(qū)存在差異，支持11bit的確認區(qū)長度，支持29bit的確認區(qū)。除此之外，由于各節(jié)點的時鐘總有小的差異，CAN總線使用時鐘同步技術(shù)來保證通信的同步性，并在實際傳送中，遇到連續(xù)發(fā)送的五位相同時，將自動插入一個補碼位(除了發(fā)送固定格式字段時)。發(fā)送器在同步段前改變輸出的位數(shù)值，接收器在兩個相位緩沖段之間采樣輸入位值。 CAN總線中，各節(jié)點應(yīng)使用相同的位速率。在兩個單元同時分別發(fā)送主控和隱性電平時，總線上的數(shù)值將是主控電平。該總線可用各種方一法實現(xiàn)，如差分驅(qū)動平衡雙絞線、單線(加地線)，光纖等，其中常用的為第一種。 CAN是一個多主機局部網(wǎng)，它的串行通信鏈路采用一條多個單元均可連接的總線。 (14)開發(fā)系統(tǒng)廉價，OEM用戶容易操作。 (12)CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉的功能，切斷與總線的聯(lián)系，以使總線上其他操作不受影響。 (10)通信介質(zhì)采用廉價的雙絞線，無特殊要求。 (9)CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個。 (7)CAN直接通信距離最遠可達lokm，速率為SKbPs，通信速率最高可達IMbps，距離為40m。當(dāng)兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，有效地避免了總線沖突。 （4）CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點可分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求。 （2）CAN總線國際標準150一11898，A和PARI，B。與強大的數(shù)據(jù)庫聯(lián)接實現(xiàn)對變配電系統(tǒng)進行管理、監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄、報表輸出和通信處理等功能，以友好的監(jiān)測界面展現(xiàn)給用戶，使用戶操作簡單、方便、快捷。另一方面利用CAN通訊卡，上位機由應(yīng)用軟件通過板卡驅(qū)動程序?qū)?shù)據(jù)進行讀取、寫入操作，實現(xiàn)對下位機發(fā)送的信息進行接收、解包；對上位機的命令進行打包、發(fā)送處理。（2） 上位機與下位機的數(shù)據(jù)通訊 上位機與下位機間的數(shù)據(jù)通訊采用CAN總線作為數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)測的電力參數(shù)主要包括線路電壓電流、功率、頻率等各種模擬量；反映斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)的狀態(tài)量；反映電能量(包括有功電能和無功電能)的脈沖量以及數(shù)字量。 論文研究的主要內(nèi)容系統(tǒng)主要對變壓器及其線路上的電壓、電流、功率、頻率以及隔離開關(guān)、斷路器等模擬量和狀態(tài)量進行采集和通信。如前所述，由于保護和遠動分屬不同的部門和專業(yè)、加之技術(shù)發(fā)展有個過程，開始持這類觀點的人并不多，但隨著技術(shù)的發(fā)展和按這一新概念設(shè)計的變電站綜合自動化系統(tǒng)的成功授運，并加之這一技術(shù)觀點與目前國際上先進的設(shè)計思想及推出的高品質(zhì)系統(tǒng)如同一脈。而第2種技術(shù)觀點認為：綜合自動化技術(shù)是以先進可靠的微機保護為核心，以成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將測量控制與繼電保護融為一體，共享數(shù)據(jù)資源，并十分強調(diào)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及系統(tǒng)的可靠性。上述產(chǎn)品類型也很大程度上反映了目前在綜合自動化技術(shù)領(lǐng)域上的2種技術(shù)觀點。同時大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性、可擴展性，是綜合自動比系統(tǒng)的發(fā)展方向。變電站層設(shè)備是通過間隔層設(shè)備了解和掌握整個變電站實時運行情況、并通過間隔層設(shè)備實現(xiàn)變電站控制，它還負責(zé)站內(nèi)信息收集、分析、存儲以及與遠方調(diào)度中心的聯(lián)系，這類系統(tǒng)實現(xiàn)了信息資源的共享以及保護、監(jiān)控功能的綜合化，大大簡化了站內(nèi)二次回路，它完全消除了設(shè)備之間錯綜復(fù)雜的二次電纜。每一間隔層設(shè)備包括保護、控制、測量、通信、錄波等所有功能。設(shè)備分變電站層設(shè)備(站控級)和間隔層設(shè)備(間隔級)。這類系統(tǒng)一般稱為分散式系統(tǒng)或第2代綜合自動化系統(tǒng)，是一種過渡方案。由于我國保護和遠動分屬不同的部門和專業(yè)。但系統(tǒng)仍然比較復(fù)雜，聯(lián)結(jié)電纜較多，系統(tǒng)可靠性不太高。它具有較強的在線功能。各功能單元(設(shè)備)通過通信網(wǎng)絡(luò)等手段實現(xiàn)有機結(jié)合，構(gòu)成系統(tǒng)。實際上該類系統(tǒng)僅為變電站綜合自動化的初級形式，尚不能稱為綜合自動化系統(tǒng)。開關(guān)監(jiān)測量是直接引至RTU， RTU的控制輸出一般經(jīng)遙控執(zhí)行柜發(fā)出控制命令。該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè) RTU裝置以實現(xiàn)“四遙”。目前，國內(nèi)有關(guān)研制和生產(chǎn)單位推出的變電站綜合自動化系統(tǒng)及產(chǎn)品很多，根據(jù)該技術(shù)的發(fā)展過程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點，歸納起來可分為3種典型類型。由南京電力自動化研究院研制的第 l套適用于綜合自動化系統(tǒng)的成套微機保護裝置 ISA于1993年通過部級鑒定以后，各地電網(wǎng)逐步開始大量采用變電站綜合自動化系統(tǒng)。1990年，清華大學(xué)在研制鞍山公園變電站綜合自動化系統(tǒng)時，首先提出了將監(jiān)控系統(tǒng)和RTU合二為一的設(shè)計思想。較遠動裝置采用微機技術(shù)滯后且更為復(fù)雜的繼電保護全面采用微機技術(shù)成為現(xiàn)實。1987年，清華大學(xué)在山東威海望島35KV變電站用3臺微型計算機實現(xiàn)了全站的微機繼電保護、監(jiān)測和控制功能。這些稱之為集中式的弱電控制、信號、測量系統(tǒng)的研制成功和投運為研制微機化的綜合自動化裝置積累了有益的經(jīng)驗。 變電站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 我國變電站綜合自動化技術(shù)的起步發(fā)展雖比國外晚，但我國70年代初期便先后研制成電氣集中控制裝置和“四合一”裝置(保護、控制、測量、信號)。二則目前高校、科研院所對現(xiàn)場總線及FCS技術(shù)從研究開發(fā)到應(yīng)用均處拋步階段，F(xiàn)cs在電力生產(chǎn)部門應(yīng)用不多，應(yīng)用與開發(fā)的技術(shù)很不成熟，在認識和經(jīng)驗方面有很大的欠缺，需要在研究和實踐中不斷探
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