基于ARM的变电站备用电源自动投入系统的研究

摘要

在电网中使用备用电源自动投入（简称备自投）系统是保证供电系统可靠运行的重要措施，它能确保在系统故障的情况下，最大限度地保证对用户供电的连续性和可靠性，减少受故障影响的范围。微机型备自投系统以其灵活性、稳定性、可靠性和极强的综合判断能力，越来越受到变电站工作人员的普遍欢迎。
　　本文主要内容是研究一种微机型备自投系统，以ARM嵌入式系统为研究基础，选用基于ARMCortex-M3内核的微控制器LPC1768作为主控单元，该芯片具有运算速度快、可靠性高等优点，又具有控制能力强、片内资源丰富等优点，这些优点提高了装置的性能，能够充分保证电力系统对于供电可靠性和停电时间的高要求。
　　研究内容包含五大部分:一、对本课题的研究背景、意义以及国内外在该领域的研究现状和发展趋势做了详细介绍;二、对各自投系统硬件构造和各功能模块进行了详细分析;三、滤波算法的分析与改进，研究一种适合本系统的改进型算法来实现滤波效果;四、以μC/OS-Ⅱ实时操作系统为软件开发平台实现系统功能的软件设计;五、介绍了备自投在某工厂的应用。
　　在装置的整体抗干扰设计方面，采用了滤波、光电隔离以及继电器出口两级闭锁等多种形式、多种技术的抗干扰措施，研究一种适合备自投的改进了的小波变换算法，提高了装置的可靠性。在装置的软件设计方面，采用实时操作系统RTOS，它具有实时性更强，可靠性更高，可扩展性更好等特点。对供配电系统的各自投运行方式、备自投逻辑进行分析研究，能自动识别系统的实际运行方式并采取相应的备自投行为。
　　最后结合某具体变电站进行可行性分析，对应用中可能出现的问题提出对应的解决方案。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 备自投系统在变电站研究中的意义

1．2 国内外备自投系统研究现状及发展趋势

1．2．1 国内外备自投系统研究现状

1．2．2 备自投系统发展趋势

1．3 本文的主要工作及内容安排

2 备自投系统的硬件平台设计

2．1 主控单元的选择

2．1．1 芯片的选取

2．1．2 芯片内核及开发板简介

2．2 备自投系统整体硬件构架

2．3 各功能模块的实现

2．3．1 CPU模块

2．3．2 电源模块

2．3．3 数据采集模块

2．3．4 开关量输入／输出模块

2．3．5 通信模块

2．3．6 其他模块

2．4 本章小结

3 备自投系统的滤波算法选择与分析

3．1 常用的数字滤波算法

3．2 备自投的算法设计

3．2．1 Symlets小波

3．2．2 信号的小波分解与重构

3．2．3 算法实现

3．3 仿真

3．3．1 仿真参数的设定及仿真模型的建立

3．3．2 系统仿真结果分析

3．4 本章小结

4 备自投系统的软件设计

4．1 操作系统的选择

4．1．1 传统备自投程序设计流程

4．1．2 在备自投系统中使用RTOS的优点

4．2 μC／OS-Ⅱ内核分析

4．2．1 μC／OS-Ⅱ简介

4．2．2 系统任务的创建与调度

4．3 备自投系统程序设计

4．3．1 主程序设计

4．3．2 数据采集模块程序设计

4．3．3 数据处理模块程序设计

4．3．4 故障处理模块程序设计

4．3．5 通信模块程序设计

4．3．6 人机接口模块程序设计

4．4 本章小结

5 备自投系统在某变电站中的应用

5．1 常见备自投方式

5．1．1 备自投逻辑要求

5．1．2 备自投动作条件

5．2 常见备自投运行方式

5．2．1 进线备自投逻辑分析

5．2．2 主变备自投逻辑分析

5．3 备自投在变电站的应用

5．3．1 某水厂变电站备自投应用实例

5．3．2 备自投与重合闸装置的配合

5．3．3 备自投的维护

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 课题主要工作总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果