基于“北斗一号”的电力数据通信终端的设计与实现

发布时间：2017-09-09 22:53

  本文关键词：基于“北斗一号”的电力数据通信终端的设计与实现

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【摘要】：随着城乡配电网建设的发展、电力系统容量的增加、用户规模的扩大,用户对供电的可靠性和质量的要求越来越高,配电网自动化逐渐成为电力体系自动化领域的新兴热点。然而作为系统中最重要的配电通信网络,由于缺乏合适的组网解决方案,成为了电力通信网络的薄弱环节,制约了智能电网在配电、用电应用的发展。我国有相当一部分地区,如南方大部分山区,其配电子站较为分散且所处地理位置较偏僻,电缆、光纤等有线线路建设会产生成本高、施工难度大、后期维护不方便等问题；而用传统三大电信运营商提供的无线业务又将面临偏远山区信号覆盖不完全、通信质量难以保证的问题。针对以上问题,本论文利用我国自主研制的“北斗一号”卫星系统特有的定位、短报文通信功能,为配电自动化系统中的配电主站与配电末端设备提供一种可靠性高、保密性好的通信方式。既实现配电末端设备的遥测、遥信数据实时上传,又实现配电主站对配电末端设备的监控和遥控命令的下发。本文的主要内容和创新点包括：1、在分析目前配电自动化通信方式的基础上,详细阐述了“北斗一号”系统的工作原理,特别是“北斗一号”系统用于特殊行业的优势。2、由于“北斗一号”系统的天线对安装环境的特殊要求,本终端由规约转换器和北斗数据传输型用户机组成。在介绍系统硬件的结构和ARM微控制芯片LM3S9B96内核的基础上,搭建了“北斗一号”电力数据通信终端的硬件平台。3、根据104规约的“三遥”信息和北斗系统通信频度限制特点,对电力104规约流程做了一些修改使其适应“北斗一号”系统。4、对“北斗一号”的通信协议和电力104规约协议进行转换,实现了配电主站指挥中心与配电子站、配电末端设备FTU/DTU数据交换,实现配电网的自愈能力。本课题来自企业实际工程应用中的项目实例。其利用我国自主研制的“北斗一号”卫星系统为配电自动化系统中的配电主站与配电末端设备提供一种可靠性高、保密性好的通信方式,对电力资源的有效利用和电力安全有着重大意义。
【关键词】：智能配网系统 “北斗一号”卫星导航定位系统 短报文 自愈能力 电力规约转换器
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN967.1;TM73
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内配电网通信的研究进展11-15
• 1.2.1 国内配电网通信状况11
• 1.2.2 配电自动化目前常用的通信方式及比较11-14
• 1.2.3 目前配电自动化应用存在的问题14-15
• 1.2.4 配电网自动化对通信系统的要求15
• 1.3 “北斗一号”系统的适用性分析15-18
• 1.3.1 “北斗一号”系统概述15-16
• 1.3.2 “北斗一号”系统的工作原理16-17
• 1.3.3 “北斗一号”系统的功能17-18
• 1.3.4 “北斗一号”系统的优势18
• 1.4 本文主要研究内容18-20
• 第二章 “北斗一号”电力数据通信系统的组成及工作原理20-30
• 2.1 系统组成20-28
• 2.1.1 电力数据通信系统的总体架构20-21
• 2.1.2 配电主站的指挥中心21-22
• 2.1.3 “北斗一号”用户指挥机22-24
• 2.1.4 “北斗一号”电力数据通信终端24-26
• 2.1.5 配电子站26-27
• 2.1.6 配电末端设备FTU/DTU27-28
• 2.2 系统工作原理28-29
• 2.3 小结29-30
• 第三章 “北斗一号”电力数据通信终端的硬件设计30-52
• 3.1 系统硬件的总体框架30-34
• 3.1.1 规约转换器的硬件结构30-31
• 3.1.2 北斗数据传输型用户机的硬件结构31-32
• 3.1.3 CPU的选择32-34
• 3.2 规约转换器的硬件电路设计34-43
• 3.2.1 以太网通信电路设计34-36
• 3.2.2 RS485串行通信电路设计36-41
• 3.2.3 RS232串口配置电路41-42
• 3.2.4 对外接口42-43
• 3.3 北斗数据传输型用户机的硬件电路设计43-50
• 3.3.1 RS485串行通信电路设计43-44
• 3.3.2 “北斗一号”10W通信模块电路44-48
• 3.3.3 北斗数据传输型用户机的天线48-50
• 3.4 小结50-52
• 第四章 “北斗一号”电力数据通信终端的软件设计52-70
• 4.1 基于LM3S9B96的uC/OS-Ⅱ的构建52-61
• 4.1.1 嵌入式操作系统的选择52-53
• 4.1.2 嵌入式开发工具的选择53-54
• 4.1.3 uC/OS-Ⅱ的移植54-59
• 4.1.4 uC/OS-Ⅱ延时功能的扩展59-61
• 4.2 “北斗一号”电力数据传输终端的软件实现61-68
• 4.2.1 规约转换器61-62
• 4.2.2 北斗数据传输型用户机62-64
• 4.2.3 基于北斗的104规约通信实现64-68
• 4.3 小结68-70
• 第五章 系统的安装与测试70-80
• 5.1 系统的安装70-73
• 5.2 系统的参数配置73-74
• 5.3 系统的测试74-78
• 5.4 小结78-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-84
• 致谢84-86
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王小金,王霞;认识“北斗一号”卫星定位导航系统[J];航海技术;2004年01期

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本文编号：823253