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基于GPRS的配电网远程数据采集系统

作 者: 孟繁鑫
导 师: 冯桂宏;程祥
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 电力系统及其自动化
关键词: 配电网 RTU GPRS VPN 数据采集
分类号: TM76
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 66次
引 用: 0次
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内容摘要


远程数据采集系统在电力配电网的智能化控制中有着十分重要的地位。在许多配电网现场,需要对数据进行定时采集,以便及时了解配电网现场设备的基本情况,实时监控配电网。随着配电网数据采集系统的发展,其对通信技术的要求也越来越高。传统的通信方法有电力载波技术、微波通信、光纤通信、扩频通信等。其中电力载波和扩频通信对于城市配电网来说无法保证数据通信的准确性,微波通信和光纤通信前期设备投资巨大,对于配电网这种点多面广的网络来说更加不适合。本文提出一种新型的基于GPRS(General Packet Radio Service)和VPN(Virtual Private Network)的配电网远程数据采集系统,以通用分组数据业务(GPRS)为数据传输平台,结合使用了虚拟专网的隧道传输技术(VPN)。这种通信方式可以克服传统通信方式所具有的建设成本高、数据丢失严重、抗干扰能力差、安全性差等缺点。本文设计了远程数据采集系统的硬件和软件,系统包括数据采集终端和监控中心系统,分别负责电气量数据的采集和配电网远程监控。数据采集终端以DSPIC30F6014A单片机为CPU,使用Altium Designer软件设计其外围电路,并编写了单片机的程序,制作了数据采集终端样机。监控中心系统使用VC++高级编程语言设计了人机界面。设计制作完成后,针对数据采集的准确性和数据通信的准确性进行了实验。实验表明,GPRS+VPN的通信方式可以在混乱的公共网络中架设一条独立、安全、稳定的通信隧道,从而实现分布式的RTU与监控中心之间稳定的无线通信,大幅度提高了数据传输的可靠性和安全性。同时,结合上位机软件程序的开发,整个系统能够实现配电网远程的数据采集与遥控,从而实现无人值守、低成本、低维修费用的配电网数据采集与通信系统。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题的背景和意义  10-12
    1.1.1 课题背景  10
    1.1.2 课题意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13
  1.3 论文主要内容  13-15
第二章 数据采集系统总体结构及功能  15-22
  2.1 系统整体结构设计  15-17
  2.2 系统整体功能设计  17-19
    2.2.1 数据采集终端功能  17-18
    2.2.2 监控中心功能  18-19
  2.3 GPRS 网络通信设计  19-21
    2.3.1 GPRS 无线网络简介  19-20
    2.3.2 GPRS 无线通信模块  20
    2.3.3 数据采集通信规约  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章 远程数据采集终端设计  22-43
  3.1 总体结构的硬件设计  22
  3.2 微处理器及外围电路模块设计  22-26
    3.2.1 微处理器设计  23-25
    3.2.2 电源设计  25-26
  3.3 数据采集模块设计  26-31
    3.3.1 A/D 转换器  26-27
    3.3.2 A/D 采样电路设计  27-30
    3.3.3 ADC 精度分析  30-31
  3.4 输入输出模块设计  31-33
  3.5 串行通信模块设计  33-37
    3.5.1 RS485 接口模块  33
    3.5.2 MODBUS 通信协议  33-37
  3.6 GPRS 模块设计  37-42
    3.6.1 电源设计  39-40
    3.6.2 串行通信接口  40-41
    3.6.3 SIM 卡电路  41-42
  3.7 本章小结  42-43
第四章 数据采集系统软件设计  43-55
  4.1 数据采集终端软件设计  43-48
    4.1.1 数据采集程序  43-46
    4.1.2 CRC 校验程序  46-47
    4.1.3 软件抗干扰程序  47-48
  4.2 GPRS 程序设计  48-50
  4.3 监控中心软件设计  50-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章 数据采集系统实验与结果分析  55-59
  5.1 数据采集与通信实验  55-58
  5.2 实验分析  58-59
第六章 结论  59-60
参考文献  60-62
在学研究成果  62-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化
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