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基于MSP430的电网设备实时监测系统

作　者: 张卫
导　师: 曹淑瑛
学　校: 河北工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 数字式温度传感器 实时监测 泄漏电流 低功耗
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 219次
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内容摘要


在高压电网设备的故障中,由于发热、泄漏电流造成停电的问题时有发生。因此,对高压电网设备实施在线温度和泄漏电流监测已成为电力系统中电网设备安全运行所急需解决的问题。为了解决这个问题,本文从监控系统用户需求与功能分析入手,结合当前飞速发展的无线传感技术、计算机软件、硬件技术、自动控制技术和通讯技术,开发了一套高压电网设备温度、泄漏电流在线监测系统。首先对电网设备状态监测研究现状、温度在线监测技术研究现状及电力设备温度在线监测技术现状作了分析。接着在泄露电流监测方面主要研究了绝缘子污秽闪络的机理,分析了绝缘子污闪过程与泄漏电流的关系。本文还分析研究了绝缘子电弧放电的动态模型,并用MATLAB编制了一套绝缘子电弧放电的仿真程序,用以模仿当电压或绝缘子表面电导率改变时泄漏电流的变化情况。然后对电网设备温度及泄漏电流监测系统进行设计。系统硬件设计包括泄漏电流采集部分和温度采集部分。在泄漏电流采集硬件电路中,选择了合适的泄漏电流传感器、可编程放大器和A/D转换器,并设计了信号滤波电路;在温度采集硬件电路中,以PC机为主机、低功耗的MSP430单片机为从机,MSP430单片机控制温度传感器DS18B20采集电网设备的温度,并由MSP430单片机上的无线发送模块STR-30将温度发送到PC机上无线接收模块STR-30。最后对此系统的温度数据采集模块、数据发送模块和接收模块等软件设计和编程实现。之后对串行通信的方法做了较详细的阐述,包括串行通信的设计与实现、传输子系统设计及MSComm控件的介绍串行通信的实现。最后是上位机的软件设计包括硬件平台、数据库和各功能模块的实现。硬件采用MSP430新型芯片。通过实验结果表明本系统实现了接点温度及泄漏电流的在线监测、显示、数据查询、曲线图形显示、打印、报警等功能,且具有较好的扩展性和维护性,可以稳定、可靠地运行。本系统有安全可靠、结构简单、成本低、安装方便、低功耗等优点。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  §1-1 选题意义  9
  §1-2 电网设备状态监测现状分析  9-12
    1-2-1 国内外电网设备状态监测研究状况  9-10
    1-2-2 温度在线监测技术研究现状  10-11
    1-2-3 电力设备温度在线监测技术现状分析  11-12
  §1-3 课题主要工作  12-14
第二章 污秽绝缘子状态监测技术的研究  14-21
  §2-1 绝缘子污秽的积聚原理分析  14-17
    2-1-1 绝缘子污秽的积聚过程  14
    2-1-2 绝缘子电弧放电的静态模型  14-15
    2-1-3 绝缘子电弧放电的交流动态模型  15-16
    2-1-4 电弧重燃电压  16
    2-1-5 电弧延伸条件  16-17
  §2-2 泄漏电流的计算机仿真  17-20
  §2-3 本章小结  20-21
第三章 监测系统的原理及总体设计  21-35
  §3-1 泄露电流采集部分  21-25
    3-1-1 泄露电流传感器的选择  21-22
    3-1-2 信号滤波电路设计  22-23
    3-1-3 电平抬高电路  23-24
    3-1-4 钳位电路  24
    3-1-5 可编程放大器的选择  24-25
  §3-2 温度采集部分  25-34
    3-2-1 数字温度传感器DS18B20  25-28
    3-2-2 MSP430 单片机简介  28
    3-2-3 无线传输模块的选择  28-30
    3-2-4 电源管理  30
    3-2-5 系统超低功耗的研究  30-31
    3-2-6 测温发送电路  31-32
    3-2-7 温度采集程序发送程序设计  32-34
    3-2-8 接收程序设计  34
  §3-3 本章小结  34-35
第四章 串行通信的设计与实现  35-43
  §4-1 串行通信的设计与实现  35-37
    4-1-1 概述  35
    4-1-2 串行通信的方式  35-36
    4-1-3 串行通信的连接方式  36-37
  §4-2 传输子系统设计  37-39
    4-2-1 通信模块设计  37-38
    4-2-2 串行通信协议  38-39
  §4-3 MSComm 控件介绍  39-42
    4-3-1 MSComm 控件两种处理通信的方式  40
    4-3-2 串行通信的实现  40-42
  §4-4 本章小结  42-43
第五章 监测系统的软件设计  43-54
  §5-1 上位机软件的总体设计  43
    5-1-1 上位机的软硬件平台  43
    5-1-2 上位机软件的功能  43
  §5-2 数据库的设计与连接  43-46
  §5-3 各功能模块的实现  46-53
    5-3-1 主界面  46
    5-3-2 数据管理菜单  46-48
    5-3-3 输出打印  48-53
    5-3-4 报警功能  53
  §5-4 本章小结  53-54
第六章 结论与展望  54-55
  一、总结  54
  二、展望  54-55
参考文献  55-57
致谢  57

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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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