电力电缆电力传送实验平台测试系统设计

摘要

随着人类文明的不断进步，人们对电能的需求日益增长。目前超过一半以上的电力是通过燃烧化石燃料转化得到的，这加剧了人类目前面临的能源短缺和环境污染问题。为从根本上解决这些问题，人们大力开发新能源，迅速发展新能源发电技术。新能源具有阵发性、随机性的特点，采用当前的静态标准传送这些新能源产生的电力会因新能源在十分富足的时候不能及时输送其转化的电力而导致大量浪费。采用动态增容方式输送电力能大幅提高新能源的利用效率，但同时给电缆安全运行增加了新的困难。为了深入展开适合于现代新能源特点的电力传送方法的研究，项目组拟建立一个电力电缆电力传送实验平台。在教育部项目“强时阵性电力的高效传送研究”（Z2012015）、四川省教育厅项目“随机时发性电力的高效传送研究”（13ZA0025）以及四川省人力资源和社会保障厅项目“强阵发性电能传送方法的研究”（川财教[2013]203号）的资助下，本文展开了该实验平台关键、核心模块即该平台的测试系统的研究。
　　该电力传送实验平台测试系统由测量电路和测试软件构成。以S3C2440A微处理器为核心构建了嵌入式测量电路。该电路通过MIK-DZU-400V电压变送器、HD-T101-300A电流变送器、MIK-ST500温度变送器等集成模块实现了电力电压、电流及电缆温度的感知与调理。基于Linux操作系统，本论文在Qtopia2.2.0集成开发环境中设计、开发出了嵌入式测试软件。该测试软件主要包括电力电压、电流及电缆温度信号的采集与保存模块，电力电缆热特征参数分析模块、通讯模块、电力电缆寿命疲劳分析模块接口、电缆动态增容传输分析功能接口、电力传送控制模块接口。在上位机PC中利用Visual C++6.0MFC模块设计开发了上位机分析处理软件。该分析软件包括电力电缆热特征参数分析模块、Matlab接口模块、通信模块、电力电缆寿命疲劳分析模块接口、电力电缆动态增容分析模块接口以及电力传送控制模块接口等几部分。实验表明，本文所设计测试系统能够实现对电力电压、电流及电缆温度的感知、采集，能够基于电缆热路模型分析电力电缆热特征参数，能够通过模块接口开放地添加电力电缆寿命疲劳分析、电力电缆动态增容分析、电力传送控制等新方法，上位机 PC中能通过 Matlab接口模块调用 Matlab的强大分析模块与图形显示模块加快这些新方法的研究进度、改善实验平台的人机界面。通过通信模块，上位机PC与嵌入式系统能进行互访。本文设计出的电力传送实验平台测试系统将为新能源电力的经济、高效、安全传送研究提供良好的实验基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展与研究现状

1.3 主要研究内容与结构安排

2 电力传送实验平台测试系统方案设计

2.1 系统整体方案

2.2 电力传送实验平台测试系统软硬件选择

2.3 开发环境选择

3 电力传送实验平台测试系统硬件设计

3.1 硬件需求分析

3.2 S3C2440A最小系统设计

3.3 外围电路设计

3.5 本章小结

4. 电力传送实验平台测试系统软件设计

4.1 Linux 操作系统移植

4.2 Linux设备驱动原理及设计

4.3 系统嵌入式软件设计

4.4 系统上位机软件设计

4.5 电缆热特征参数分析方法

4.6 本章小结

5. 实验验证

5.1 嵌入式系统运行调试

5.2 数据采集及数据通讯实验

5.3 电缆热特征参数提取功能实验

5.4 本章小结

6. 总结及展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况

致谢