电力光缆智能分配系统硬件系统的研究

发布时间：2017-08-27 22:12

  本文关键词：电力光缆智能分配系统硬件系统的研究

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【摘要】：自上世纪七十年代美国康宁公司制造出世界上第一根商用光纤以来,光纤通信技术得到了长足的发展。随着技术的发展,光纤通信技术在电力网的管理方面也得到了大规模的应用,大大提高了对电力网管理与监测的效率。同时,由于光纤本身易断裂的物理特性,电力光缆线路一旦遭受到自然的或者人为的破坏因素就会发生断裂,造成电力光缆通信的中断,从而会影响到对电力网的管理效率,这会导致电力光缆通信的中断、大量数据的丢失,进而会造成巨大的经济损失。因而,如何提高电力光缆网络的生存性与可靠性,降低电力光缆网络的故障率、缩短中断的时间成为一个极具研究价值的课题,具有重要的现实意义。为了缩短电力光缆网络发生故障后恢复通信业务的时间,提高其生存性与稳定性,本文讨论了几种电力光缆网络保护系统方案的原理及其相应的拓扑结构。电力光缆网络的光路保护系统主要是通过提供冗余的备用光路对当前承载通信业务的光路实现保护的,当承载通信业务的光纤通信链路发生故障时自动转换到到其备用的光纤链路上去,从而缩短了故障的持续时间,避免了数据的大量丢失。本文的主要内容有：1.阐明了网络的生存性,并列举出了常见的光网络拓扑结构。给出了几种电力光缆网络光路保护的方式,比较了它们各自的优劣,并将1：1的光路保护方式作为本系统的方案。2.给出了几种电力光缆网络光路保护的方式,各自说明了他们的基本原理、在在1：1的光路保护方式的基础之上,设计了电力光缆保护系统硬件系统的整体结构,并详细说明了其实现的原理与方式。3.设计并实现了电力光缆保护系统硬件系统的主控模块,主控模块采用ARM+Linux的系统架构,并在此基础之上移植了网卡驱动,设计并开发了网络通信相关的应用,从而实现了电力光缆保护系统硬件系统的通信功能。4.设计并实现了电力光缆保护系统硬件的光功率监测子系统,用以对承载业务的光路的光功率监测,以判断其故障与否。并给出了相应的测试结果。
【关键词】：电力光缆 光路保护 光网络 ARM
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.11;TN913.33
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 电力光缆的应用现状11
• 1.2 电力光缆监测系统的发展现状11-12
• 1.3 电力光缆监测国内外的研究现状12-13
• 1.4 本论文的研究意义及结构安排13-15
• 第二章 光路保护的原理及方案15-26
• 2.1 网络生存性15
• 2.2 光网络的拓扑结构15-16
• 2.3 现行的光路保护方案16-22
• 2.3.1 人工调度保护17
• 2.3.2 光路分流保护17
• 2.3.3 自愈环保护17-19
• 2.3.4 光路自动切换保护19-22
• 2.3.4.1 保护光路路由的模式19-20
• 2.3.4.2 1+1光路保护方案20-21
• 2.3.4.3 1:1光路保护方案21-22
• 2.4 本文所用方案22-24
• 2.4.1 监测站-网控中心的结构22-23
• 2.4.2 硬件系统的整体架构23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第三章 电力光缆智能分配系统硬件系统的设计26-55
• 3.1 相关光学器件的性能指标26-33
• 3.1.1 分光器26-29
• 3.1.1.1 分光器的分光原理26
• 3.1.1.2 分光器的技术指标26-27
• 3.1.1.3 分光器性能测试27-29
• 3.1.2 光开关29-32
• 3.1.2.1 光开关的工作原理29-31
• 3.1.2.2 光开关性能测试31-32
• 3.1.3 光电二极管32-33
• 3.2 主控模块的设计33-41
• 3.2.1 主控模块微处理器的选择33-35
• 3.2.2 主控模块软件的设计35-41
• 3.2.2.1 板载操作系统的选择35-36
• 3.2.2.2 板载支持包的移植36-41
• 3.3 光开关切换模块41-48
• 3.3.1 切换模块硬件系统的设计41-44
• 3.3.1.1 光开关的级联41-42
• 3.3.1.2 光开关阵列与主控模块的通信42-44
• 3.3.2 切换模块软件系统的设计44-48
• 3.3.2.1 光开关的基本操作44-46
• 3.3.2.2 光开关阵列的操作46-48
• 3.4 通信模块48-52
• 3.4.1 TCP与UDP48-49
• 3.4.2 socket网络通信49-52
• 3.4.2.1 TCP服务端的搭建50-51
• 3.4.2.2 TCP客户端的搭建51-52
• 3.5 硬件系统的工作流程52-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第四章 光功率监测子系统的实现55-74
• 4.1 光功率监测子系统硬件的实现55-62
• 4.1.1 光电转换55-56
• 4.1.2 电流信号的对数放大56-60
• 4.1.3 模数转换60-62
• 4.2 ADC驱动程序的设计62-69
• 4.2.1 SPI协议接口信息的填充63-65
• 4.2.2 ADS8688设备驱动的设计65-69
• 4.2.2.1 ADS8688相关特性的配置65-66
• 4.2.2.2 模数转换66-67
• 4.2.2.3 ADS8688驱动的实现67-69
• 4.3 数字滤波与智能判断69-73
• 4.3.1 数字滤波69-71
• 4.3.2 智能判断71-73
• 4.4 本章小节73-74
• 第五章 系统测试与性能分析74-81
• 5.1 光功率监测子系统的性能测试与分析74-76
• 5.2 硬件系统任务历时测试与性能分析76-80
• 5.3 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-84

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