智能工作接地线管理系统的设计与应用

摘要

电力系统配电线路施工、检修和维护操作中，为保证施工安全，必须使用接地线。由于配电线路存在分支多，分散性大，线路深入负荷中心易受建筑、树木遮挡等因素的影响，使配网接地线的管控风险大，易发生漏装接地线、带接地线送电的恶性事故。当前对接地线的监督、管理仍采用传统的电话报告、文字记录等方式，不可靠因素多，已不能满足当前生产要求。
　　借助“互联网+”、物联网技术，本文设计了一种新型电力智能接地线管理系统，该系统利用GPS定位和无线通讯技术，能够实现对接地线状态的实时监测和智能管理。本文首先对智能接地线管理系统进行了总体设计，根据应用场所，提出了现场就地层、系统主站层和移动终端层三层架构，并对各层系统功能进行了定义。现场就地层分智能接地线及其监测终端两部分，对智能接地线设计了挂接感应触点，开发了监测终端的硬件系统，包含微控制单元、显示电路、开关量采集电路、GPRS和GPS通讯电路以及输入输出端口的设计等部分。在硬件开发的基础上，研究了监测终端、系统主站和移动终端之间的通讯原理，并按照软件设计的思路，设计了软件框架、数据流、数据字典等内容，设计系统通讯的具体帧格式。对移动终端安全认证、接地线变位规律、接地线位置混合精确定位方法等关键问题进行了研究。最后，开发了智能接地线、主站管理系统和移动终端APP，经现场实际测试和应用，满足相关技术和管理要求。
　　本文结合电力系统施工经验、安全规程和管理要求，开发一种智能接地线管理系统，能够实施监测检修（施工）过程中接地线位置和状态，对不安全的行为自动报警，能显著提高电力施工的安全水平。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 课题国内外研究现状

1．2．1 工作接地线管理创新的研究现状

1．2．2 带闭锁功能工作接地线的研究现状

1．2．3 带通信功能的工作接地线

1．2．4 带GPS工作接地线的研究现状

1．2．5 通信传输方式的研究现状

1．3．本文的主要工作

第2章 智能工作接地线管理系统的功能设计

2．1 智能工作接地线管理系统总体设计方案

2．1．1 框架结构设计

2．2 智能工作接地线管理系统软件功能设计

2．2．1 系统运行策略的制定

2．2．2 接地线智能终端软件功能设计

2．2．3 主站系统软件功能设计

2．2．3 移动作业终端软件功能设计

2．3 智能工作接地线管理系统硬件功能设计

2．3．1 接地线本体硬件设计

2．3．2 接地线智能终端硬件设计

2．4 本章小结

第3章 智能终端硬件电路设计

3．1 基于功能需求的总体设计

3．2 智能终端各部分电路设计

3．2．1 微控制单元电路设计

3．2．2 显示功能电路设计

3．2．3 开关量采集功能电路设计

3．2．4 GPRS与GPS通讯模块电路设计

3．2．5 RS485接口电路设计

3．2．6 按键输入功能电路设计

3．3 智能终端外设接口与配置器的设计

3．3．1 智能工作接地线监测终端外部接口

3．3．2 智能工作接地线监测终端的性能测试

3．4 本章小结

第4章 智能工作接地线管理系统软件设计

4．1 基于数据流图的软件架构设计

4．1．1 智能工作接地线管理系统的数据流图

4．1．2 基于数据流图的系统软件架构

4．1．3 主站系统的模块化设计

4．2 基于数据字典的软件数据建模

4．2．1 智能工作接地线管理系统数据关系图

4．2．2 基于数据字典的智能工作接地线管理系统数据建模

4．3 系统通讯规约的设计

4．3．1 主站系统与智能终端的通讯规约

4．3．2 主站系统到移动终端APP的通讯规约

4．4 程序设计

4．4．1 主站系统程序设计

4．4．2 移动终端APP程序设计

4．4．3 开关量采集程序设计

4．4．4 串口通信模块程序设计

4．4．5 数据传输程序设计

4．4．6 解析报文程序设计

4．4．7 实时数据显示程序设计

4．4．8 非实时数据管理模块设计

4．5 系统主要算法

4．5．1 移动终端安全认证规则

4．5．2 接地线状态变位规则

4．5．3 基于GP8相对位置最小标准差的定位方法

4．6 本章小结

第5章 智能工作接地线管理系统的实现与应用

5．1 智能工作接地线管理系统的调试

5．2 接地线智能终端的实现与应用

5．2．1 安全功能应用

5．2．2 定位功能应用

5．3 主站功能的实现

5．4 移动终端功能的实现与应用

5．4．1 实时查看功能

5．4．2 安全警示功能

5．5 充电及配置终端功能测试

5．5．1 充放电功能测试

5．5．2 配置功能的实现

5．6 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况