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基于工控机和DSP的交流电量同步采集器研究

作　者: 吴瑞文
导　师: 梁志瑞
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 同步采集 GPS 工控机 DSP 蓝牙
分类号: TM764
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

电力系统交流电量同步采集对于电力系统继电保护、故障判断、系统稳定的分析与控制以及输电线路参数在线测量等都具有重要意义。本文设计了基于工控机和DSP的交流电量同步采集器。DSP芯片TMS320F2812作为下位机,主要完成电压/电流相量信号的同步采集、滤波处理以及与工控机的通信等;PC547B工控机作为上位机,主要负责数据的接收与处理、人机接口等功能;工控机和DSP之间通过双口RAM实现高速数据通信和资源共享;DSP通过CPLD将GPS系统提供的秒脉冲信号转化为同步采样信号,控制不同地点同步采集器的A/D转换器同时开始采样。同时,本文完成了蓝牙硬件的设计,并利用蓝牙适配器进行了PC机间通讯的实验。

全文目录

中文摘要  4
英文摘要  4-8
第一章绪论  8-11
  1.1 国内外研究背景及发展现状  8-9
  1.2 基于GPS 的交流电量同步采集在电力系统中的应用概述  9-10
    1.2.1 输电线路精确故障定位  9
    1.2.2 输电线路参数在线测量  9
    1.2.3 电网状态监测  9-10
    1.2.4 基于两端同步采集的线路纵差保护  10
  1.3 本论文的主要工作  10-11
第二章基于 GPS 的交流电量同步采集方法  11-18
  2.1 全球定位系统（GPS）简介  11-12
  2.2 GPS 接收板 GN-80 的原理及性能  12-14
    2.2.1 GN-80 的性能指标  12
    2.2.2 GN-80 的管脚定义  12-13
    2.2.3 GN-80 的输入  13
    2.2.4 GN-80 的输出  13-14
  2.3 GPS定位原理  14-15
  2.4 基于GPS的交流电量同步采集  15-18
    2.4.1 基于时间标签的交流电量同步采集  15-16
    2.4.2 基于绝对时间的交流电量同步采集  16-18
      2.4.2.1 总体思路  16
      2.4.2.2 同步采集误差分析  16-18
第三章交流电量同步采集器硬件设计  18-46
  3.1 交流电量同步采集器整体结构  18-19
  3.2 数据采集单元  19-28
    3.2.1 前端信号调理电路  19-23
      3.2.1.1 变换器的选择  19
      3.2.1.2 低通滤波  19-20
      3.2.1.3 程控放大  20
      3.2.1.4 有源滤波  20-21
      3.2.1.5 A/D 转换器  21-23
      3.2.1.6 电平转换电路  23
    3.2.2 DSP 简介  23-25
      3.2.2.1 DSP 的选择类型  24
      3.2.2.2 TMS320F2812 的特点  24-25
    3.2.3 DSP 外围电路的选取  25-28
      3.2.3.1 电源电路  25-27
      3.2.3.2 时钟电路  27-28
      3.2.3.3 复位电路  28
  3.3 数据处理单元  28-34
    3.3.1 工业控制计算机  28-31
      3.3.1.1 工控机的发展概况  29
      3.3.1.2 工控机的结构特点  29-30
      3.3.1.3 工控机的选型  30
      3.3.1.4 Rack PC 547B 的性能特点  30-31
    3.3.2 静态双口RAM  31-32
    3.3.3 外部存储器的扩展  32-34
      3.3.3.1 SARAM 存储器  32-33
      3.3.3.2 铁电存储器  33-34
  3.4 逻辑控制单元  34-38
    3.4.1 复杂可编程逻辑器件  34-37
      3.4.1.1 CPLD 简介  35
      3.4.1.2 CPLD 的选型  35-37
    3.4.2 CPLD硬件电路设计  37-38
  3.5 数据通信单元—蓝牙传输  38-46
    3.5.1 蓝牙技术的产生和发展  38-39
    3.5.2 蓝牙技术的特点及可行性研究  39-40
    3.5.3 爱立信蓝牙模块ROK 101 007 简介  40-42
    3.5.4 ROK 101 007 蓝牙模块之间通讯的实现  42-43
      3.5.4.1 LMP 实现蓝牙模块之间的数据传送  42-43
      3.5.4.2 HCI 指令  43
    3.5.5 工控机与蓝牙模块的连接  43-46
第四章交流电量同步采集器软件设计  46-51
  4.1 同步采集器软件系统设计  46-51
    4.1.1 F2812 与 GPS 通信子程序  46-48
    4.1.2 A/D 采样软件设计  48-49
    4.1.3 DSP 读写数据模块  49
    4.1.4 工控机读写数据模块  49-50
    4.1.5 蓝牙数据传输的软件设计  50-51
第五章结论  51-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
附录  56-57
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  57

基于工控机和DSP的交流电量同步采集器研究

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