基于GPRS的箱式变电站监控系统设计

发布时间：2020-07-07 20:56

【摘要】：过去的2015年,全球电网技术发展迅速,逐步形成了一种将信息技术、控制技术、通信技术与发电、输电、用电几个环节相结合的趋势。箱式变电站因为其灵活方便、自动化水平高、综合性强、占地面积小等优点受到相关部门的重视。研制开发一种低成本、功能多、操作简单、方便快捷的箱式变电站监控系统势在必行。本文分析了国内外箱式变电站的研究与发展现状,在研究其结构布局和电气原理的基础上,将箱式变电站内部采集系统、控制系统、调节系统与GPRS通信技术相结合,设计了一种基于GPRS的箱式变电站监控系统。考虑到性能和成本,硬件设计上采用STC12C5A60S2作为主控芯片,结合专用计量芯片ATT7022B设计电力参数采集计量模块,同时设计开关量输入输出模块、时钟模块、人机界面模块、存储模块、温湿度采集模块、4-20mA模拟变送输出模块,并以GPRS模块为传输媒介实现箱式变电站监控系统的设计。为保证系统的稳定和安全,还给出了硬件抗干扰设计。在硬件设计的基础上,软件设计主要完成了对电力参数的采集和校准,并通过运算和分析得到相应的电能质量参数供后台管理和决策;实现开关量的监控,从而达到对箱式变电站内部的电力设备、风机、报警器等的远程调节与监控;结合D/A转换器的软件设计和恒流源电路实现模拟变送输出;除此以外,还对环境温湿度监测、事件记录、人机界面等进行软件设计。并通过GPRS模块结合TCP/IP协议实现与上位机实时通信,将电参量和非电参量信息传递给监控中心。最后课题在软硬件联调的基础上对系统进行测试与分析,实验结果符合预期要求,系统实现四遥功能,达到低成本、无人值守、自动化管理的设计要求。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63;TP277
【图文】：

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图 2-2 箱式变电站外观示意图Fig.2-2 Picture of prefabricated substation’s appearance高压室、变压器室和低压室三部分组成。下面对本课题介绍：高压室（10KV）压室通常设置高压进线柜和高压出线柜[15]。高压电缆，然后连接到变压器的高压端形成一个单独的封闭空关选用高性能的集真空灭弧、储能操作、合分闸动作VTL 型系列真空断路器。它是箱变中重要的控制设备，是电网实施控制的重要元件。隔离开关选用 GN30-12的真空断路器的区别在于隔离开关不具有灭弧装置，在电路中设定稳定的绝缘间隙，确保工作人员和电力改变设备连接方式，投切小电流设备或分合小电流电电压比为 100/1，电流互感器选用 LZZBJ9-10 型号，电按严格的比例关系转换成可以进行测量的低电压和小测量。除此以外，还配有 DXN-Q 型号的带电显示器XRNP-12/0.5A）和避雷器(HY5WS-17/45)作为变压器

框图,内部结构,框图,存储容量

图 4-2 STC12C5A60S2 系统内部结构框图Fig.4-2 The STC12C5A60S2 system structure diagram60S2 内部结构如图所示，包含 CPU、数据存储器、定时/计块、PWM/PCA 模块、看门狗模块、两路全双工串口、SPI 接STC12C5A60S2 具有一般 51 单片机拥有的功能，并且从性先其内部具有 8 路 10 位 A/D 转换，且拥有高速转换性能。两个完全兼容传统 51 单片机的定时器和计数器功能，另外能，又可以用作 PWM。STC12C5A60S2 内部集成看门狗电具备低压检测功能。从存储容量上讲，芯片本身拥有 1k 的SHROM，为系统数据的存储和改写提供了丰富的存储容量60S2 是控制系统的核心。经过分析，该芯片 I/O 口数量完作为本系统的主控芯片。其主要完成如下任务：参数的读取；校表；感器采集数据；并控制开关量；

框图,框图,电力参数,专用计量芯片

采集计量部分计量部分的主要任务是利用专用计量芯片完成对电压号处理、依据算法进行各种电力参数的运算。因而专的准确性和可靠性有着很大的影响。当前主流的电能南非微电子系统公司的 SA9904B，美国 ADI 公司的，选择 ATT7022B 专用计量芯片用于本系统的电力参B 芯片介绍本系统中负责电力参数的采集和计量功能。该芯片集成强的开发性。该芯片不局限于单一的连线，既可以用于线制设计。其采样功能基于内部集成的七路二阶路负责三相电流的采样，还有一路起零线电流的作用功率、相角、电能等多种电力参数，完全满足系统对22B 支持软件校表，可以通过电能脉冲输出 CF1、C接标准仪表进行校正。ATT7022B 可以通过 SPI 接口]。

【参考文献】