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基于双工控机的微机继电保护测试仪研究与实现

作　者: 孔林
导　师: 刘沛
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 微机继电保护测试 PC104 复杂可编程逻辑器件串口通信
分类号: TM772
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着微机继电保护在我国电力系统中的广泛应用,作为继电保护装置性能、质量的重要评定手段的继电保护测试技术也快速发展。传统的模拟式测试技术已经不能满足现场需求,以计算机技术、微电子技术等先进技术为基础的微机继电保护测试装置的成为继电保护测试技术新的发展方向。在查阅了国内外相关文献资料并研究分析我国继电保护测试技术的发展历程与研究现状的基础上,结合当前继电保护测试技术的发展趋势,本文研制了一种基于双工控机+串口通信的新一代继电保护测试仪,该测试装置以嵌入式系统作为用户交互和数字信号处理的平台,较传统的微机+单片机结构,在运算速度和输出精度上有了很大的提升。该测试装置体积小巧,性能优越,拥有友好的用户界面和完善的测试功能,便于维护和升级,具有广阔的应用前景。全文首先简要介绍了继电保护测试技术,在研究了继电保护测试装置的发展历程以及国内外研究现状,结合当前主流的设计思路及同类产品性能的基础上,提出了基于双工控机+串口通信的微机继电保护测试装置的设计方案,并介绍该方案具有的性能特点和技术参数。接着,本文研究了双工控机架构下的系统硬件结构,对上位机、下位机、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)的连接原理、数模转换电路、开关量输入输出电路进行详细分析与设计。紧接着,本文分析了该系统的软件结构,研究了Windows系统下利用微软基础类库(Microsoft Foundation Classes,MFC)编写主测试软件中关键技术的实现方案;对下位机软件的多文档C语言程序,提出并实现了模块化结构的思想,通过实际代码分析了数字波形的计算和开关量的采集。随后,制定本系统上位机和下位机之间的串口通信协议,并研究其编程实现。本文还研究了CPLD器件的的逻辑功能,采用超高速集成电路硬件描述语言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language, VHDL)编程实现,并通过MAX plusⅡ仿真验证程序结果。论文的最后,作者对该保护测试装置现阶段存在的不足做了说明,并给出了进一步设计开发的发展方向。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 引言  8
  1.2 继电保护测试技术概述  8-9
  1.3 继电保护测试装置发展历程  9-10
  1.4 国内外继电保护测试仪研究现状  10-11
  1.5 项目来源及本文主要工作  11-12
  1.6 本章小结  12-13
2 微机继电保护测试仪的方案设计  13-18
  2.1 微机继电保护测试原理  13
  2.2 基于双工控机的继电保护测试仪方案设计  13-15
  2.3 基于双工控机的微机继电保护测试仪的技术特点  15-17
  2.4 本章小结  17-18
3 基于双工控机的系统硬件结构设计  18-31
  3.1 系统硬件总体架构  18-19
  3.2 嵌入式系统及其外围硬件设计  19-23
  3.3 CPLD 芯片的选用和配置  23-25
  3.4 数模转换电路设计  25-27
  3.5 开关量输入输出电路设计  27-29
  3.6 GPS 信号采集电路设计  29-30
  3.7 本章小结  30-31
4 系统软件结构设计与代码实现  31-60
  4.1 基于双工控机的系统软件架构  31-32
  4.2 Windows 系统下的可视化编程  32-33
  4.3 MFC 平台下测试软件的技术分析及编程实现  33-42
  4.4 下位机平台多文档C 语言程序的模块化结构  42-46
  4.5 DOS 系统下数字波形和开关量采集的代码实现  46-50
  4.6 基于RS-232 串口的协议制定及编程实现  50-56
  4.7 CPLD 器件逻辑功能的实现及仿真  56-59
  4.8 本章小结  59-60
5 全文总结及展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64

基于双工控机的微机继电保护测试仪研究与实现

内容摘要

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