60kv變電站rtu設計課程設計論文

1、<p>　　遼 寧 工 業(yè) 大 學</p><p>　　配電系統(tǒng)及其自動化 課程設計（論文）</p><p>　　題目： 60kV變電站RTU設計 </p><p>　　院（系）： </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： （簽字）</p><p>　　起止時間：2015.11.30-2015.12.11 </p><p>　　課程設計（論文）任務及評語</p><p>　　院（系）：新能源學院

3、 教研室：電氣工程及其自動化 </p><p>　　注：成績：平時20% 論文質量60% 答辯20% 以百分制計算</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　變電站遠方終端RTU是變電站自動化的基礎控制單元對實現(xiàn)變電站自動化乃至配電自動化起著十分重要的作用，作為系統(tǒng)

4、的獨立工作站點，是監(jiān)測、監(jiān)控及數(shù)據處理系統(tǒng)的終端單元，可以實現(xiàn)遠程數(shù)據采集、設備控制和測量、參數(shù)調節(jié)、信號報警以及與監(jiān)控中心的遠程通信等功能。</p><p>　　本次課設設計了一種以通用型8位單片機為核心處理單元、具有高性能價格比的變電站自動化遠方終端(RTU)的硬軟件設計。利用AT89C51設計RTU控制器此控制器包括了單片機最小系統(tǒng)、電壓電流測量電路、開關量檢測和控制電路、通信電路等。主要實現(xiàn)配電變電所遙測

5、、遙信、遙控、遙調等四遙功能，并將所遙測的電流電壓信息及時上傳給主站，并能接受主站命令，實現(xiàn)遙控遙調功能。結合RTU在變電站中的實際應用功能，對變電站中特征電參量的采集計算方法進行分析，并分別對交流測控RTU的總體方案、硬件電路和軟件編程進行分析設計。</p><p>　　關鍵詞：AT89C51；RTU；變電站自動化；數(shù)據采集 </p><p><b>　　目 錄</b&g

6、t;</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1RTU綜述1</p><p>　　1.2 本文研究內容1</p><p>　　第2章 RTU硬件設計3</p><p>　　2.1 RTU總體設計方案3</p><p>　　2.2

7、 RTU控制核心模塊設計4</p><p>　　2.2.1 CPU的選擇4</p><p>　　2.2.2 復位電路設計5</p><p>　　2.2.3 時鐘電路設計6</p><p>　　2.2.4 RTU控制核心模塊原題圖6</p><p>　　2.3 電流電壓檢測電路設計7</p>&

8、lt;p>　　2.4 電氣設備運行狀態(tài)檢測電路設計8</p><p>　　2.5 電氣設備動作控制電路設計9</p><p>　　2.6 報警電路設計設計10</p><p>　　2.7 RTU與主站通信接口電路設計11</p><p>　　第3章 RTU軟件設計12</p><p>　　3.1 軟件實

9、現(xiàn)功能綜述12</p><p>　　3.2 流程圖設計12</p><p>　　3.2.1 主程序流程圖設計12</p><p>　　3.2.2 數(shù)據采集流程圖設計15</p><p>　　3.2.3 通信流程圖設計15</p><p>　　第4章 系統(tǒng)設計與分析17</p><p>

10、;　　4.1 系統(tǒng)原理圖17</p><p>　　4.2 系統(tǒng)原理綜述18</p><p>　　第5章 課程設計總結19</p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　RTU綜述<

11、;/b></p><p>　　變電站自動化是一種以計算機為主、將變電站的一、二次設備(包括測量、信號、 控制、保護、自動、遠動等)經過功能組合形成的標準化、模塊化、網絡化的計算機 監(jiān)控系統(tǒng)。隨著計算機技術、通訊技術和電子技術的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化程度也日益提高。變電站在電能的生產、傳輸、應用過程中，占有非常重要的地位，因此，變電站自動化系統(tǒng)在變電站的改造和新建中得到了普遍的應用。</p>

12、<p>　　RTU(Remote Terminal Unit)是構成企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的核心裝置，通常由信號輸入/輸出模塊、微處理器、有線/無線通訊設備、電源及外殼等組成，由微處理器控制，并支持網絡系統(tǒng)。它通過自身的軟件(或智能軟件)系統(tǒng)，可理想地實現(xiàn)企業(yè)中央監(jiān)控與調度系統(tǒng)對生產現(xiàn)場一次儀表的遙測、遙控、遙信和遙調等功能。</p><p>　　RTU是一種耐用的現(xiàn)場智能處理器，它支持SCADA控制中心與

13、現(xiàn)場器件間的通訊。它是一個獨立的數(shù)據獲取與控制單元。它的作用是在遠端控制控制現(xiàn)場設備，獲得設備數(shù)據，并將數(shù)據傳給SCADA系統(tǒng)的調度中心。</p><p>　　變電站自動化的RTU直接監(jiān)測和控制變電站的一次設備，它具有監(jiān)測量大，工作環(huán)境惡劣，要求可靠性高等特點，隨著技術的進步及變電站自動化系統(tǒng)本身發(fā)展的需要，現(xiàn)有的RTU用交直流實時采樣和計算代替了傳統(tǒng)的變送器的測量方式，測量精度和可靠性方面都有根本性的提高；現(xiàn)有

14、的RTU還采用少量的通信電纜(或光纜)取代了大量的信號電纜，控制室內和現(xiàn)場之間的聯(lián)系變成了通信聯(lián)系，這樣不僅節(jié)約了電纜和用地，還大大減少了施工、安裝和調試的工作量，提高了可靠性和可維護性，但同時對系統(tǒng)裝置的通信方式提出了更高的要求。進入新世紀以來，由于一批新興的高新技術產業(yè)的出現(xiàn)與發(fā)展，這種狀況正日益得到改善。</p><p><b>　　本文研究內容</b></p><

15、p>　　本次課程設計中，該配電變電所進線為60kV，出線為10kV，每條輸電線路最大輸出功率為1600kVA，該RTU監(jiān)測4回10kV輸出線路的電流電壓以及線路上斷路器隔離開關的運行狀態(tài)，并將電流電壓的有效值上傳給主站，同時能接受主站發(fā)出的遙控遙調等開關量輸出命令，實現(xiàn)遙控遙調功能。</p><p>　　實現(xiàn)對硬件電路設計：</p><p>　　1. 最小系統(tǒng)設計（包括CPU選擇，存

16、儲器，晶振電路，復位電路）</p><p>　　2. 電流電壓檢測電路設計</p><p>　　3. 電氣設備運行狀態(tài)檢測電路設計</p><p>　　4. 電氣設備運行狀態(tài)控制電路設計</p><p>　　5. RTU與主站通信接口設計</p><p>　　6. 軟件設計（程序流程圖和程序編寫及電流電壓有效值以及故障

17、識別算法確定）</p><p><b>　　RTU硬件設計</b></p><p><b>　　RTU總體設計方案</b></p><p>　　RTU的總體設計方案如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 AT89C51RTU總體設計方案框圖</p><p>　　本RT

18、U總體設計方案以CPU為核心，外加模擬量輸入模塊及A/D轉換器，它的功能主要將線路中的電壓電流信號的采集來轉換成單片機可以識別的數(shù)字信號。通信接口主要負責與主機的通信將檢測到的一些數(shù)據及時送到主站。開關量輸入模塊和開關量輸出模塊主要是檢測線路上斷路器、隔離開關的狀態(tài)，完成斷路器、隔離開關的投切。當線路發(fā)生故障時快速切斷故障區(qū)段對非故障區(qū)段及早恢復供電提高供電的可靠性，由于單片機存儲不能滿足實際的要求所以要外加個外部數(shù)據存儲和數(shù)據存儲器用

19、以儲存數(shù)據采集模塊傳來的重要數(shù)據信息。人機對話模塊主要是向系統(tǒng)輸入一些命令或數(shù)據來控制RTU的設置模式和設置狀態(tài)信息，可以實現(xiàn)遠程數(shù)據采集、設備控制和測量、參數(shù)調節(jié)、信號報警以及與監(jiān)控中心的遠程通信等功能等。</p><p>　　RTU控制核心模塊設計</p><p><b>　　CPU的選擇</b></p><p>　　本次課設RTU設計采用

20、AT89C51單片機作為系統(tǒng)的CPU。AT89C51是面向八位的CPU。它的價格低廉，工作可靠，另外擴展功能也很強，AT89C51采用電擦除和電寫入，擦寫方便，保密性能好，因此作為此次設計的首選CPU。</p><p>　　89C51單片機為EPROM型，在實際電路中可以直接互換8051單片機或8751單片機，不但和8051單片機指令，管腳完全兼容，而且其片內的4K程序存儲器是FLASH工藝的，它是一種低功耗高性

21、能的具有8K字節(jié)可電氣燒錄及可擦除的程序ROM的八位CMOS單片機，從使用方便與簡化電路以及其性價比等角度來考慮，AT89C51比較合適的 。</p><p>　　AT89C51有40個引腳，其中是接地端，是電源端接+5V電源，外界晶體引腳XTAL0和XTAL1接時鐘電路，RST是復位信號輸入端，在此引腳上出現(xiàn)兩個時鐘周期以上的高電平就能讓單片機有效復位。P0口接地址鎖存器，是片內片外ROM選擇端，是外部ROM的

22、讀選通信號，是讀允許信號，是寫允許信號，引腳結構圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 AT89C51 引腳結構圖</p><p><b>　　復位電路設計</b></p><p>　　AT89C51單片機的復位是靠外部復位電路來實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只</p><p>　　要在單片機的RESET引腳上出現(xiàn)

23、24個時鐘振蕩周期以上的高電平，單片機就能實現(xiàn)復位。為了保證系統(tǒng)可靠復位，在設計復位電路時，一般使RESET引腳保持10ms以上的高電平，單片機便可以可靠地復位。</p><p>　　單片機的復位狀態(tài)：單片機運行出錯或進入死循環(huán)時，可按復位鍵重新運行。單片機的復位都是靠外部復位電路來實現(xiàn)的。在時鐘電路工作后，只要在單片機的RESET引腳上出新24個時鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機就能實現(xiàn)復位。為了保證單片機可靠復

24、位，再設計電路時，一般使RESET引腳保持10ms以上的高電平。當RESET從高電平變?yōu)榈碗娖揭院?，單片機從0000H地址開始執(zhí)行。在復位有效期間，ALE和PSEN引腳輸出高電平。89C51進入復位狀態(tài)后，21個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)位確定值，除SP為07H，P0-P3為FFH,其余為0.簡單的復位電路有上電復位和手動復位。本次課設采用按鍵式復位電路。</p><p>　　由于RTU在惡劣的溫度和濕度環(huán)境工作

25、，為了保證它能安全可靠的工作所以得設計個復位電路以便在CPU處于死機的狀態(tài)下能及早復位，本次設計采用看門狗復位電路，利用電容的充電來實現(xiàn)。當加電時，電容C充電，電路有電流流過，構成回路，在電阻R上產生壓降，RESET引腳為高電平；當電容C充滿電后，電路相當于斷開，RESET的電位與地相同，復位結束。充電的時間決定了復位的時間。此外，還可以通過按鍵實現(xiàn)復位，按下鍵后，通過和構成回路，使RESET端產生高電平。按鍵的時間決定了復位的時間。具

26、體復位電路如圖2.3所示。</p><p><b>　　圖2.3 復位電路</b></p><p><b>　　時鐘電路設計</b></p><p>　　時鐘電路是用來產生AT89C51單片機工作時所必須的時鐘信號，AT89C51本身就是一個復雜的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)，AT89C51在唯一的時鐘信號的控制下嚴

27、格的按時執(zhí)行指令進行工作，時鐘的頻率影響單片機的速度和穩(wěn)定性。通常時鐘由于兩種形式：內部時鐘和外部時鐘。</p><p>　　我們系統(tǒng)采用內部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。AT89C51內部有一個用于構成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL0和XTAL1，他們跨接在晶體振蕩器的用于微調的電容，便構成了一個自激勵振蕩器。</p><p>　　電路中的C1,C2的選擇在3

28、0PF左右，但電容太小會影響振蕩的頻率，穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在1.2MHZ~12MHZ之間，頻率越高單片機的速度就越快，但對存儲器要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NPO電容，采用晶振頻率為12MHZ。電路如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4時鐘電路圖</p><p>　　RTU控制核心模塊原題圖</p><p>　　由于RTU 主要在

29、潮濕高溫等惡劣環(huán)境下工作，因此，需在核心模塊中加一個復位電路以便在CPU發(fā)生死機的情況下能迅速復位。CPU正常工作需要定時恒頻率的脈沖，所以需要外加個晶振電路 。RTU具有電流電壓采集記錄等功能，而且 AT89C51內部的數(shù)據存儲器的存儲空間比較小不能儲存大量的電流電壓信息，所以要外擴一個數(shù)據存儲器。根據上文所述，將所選擇的CPU、數(shù)據存儲器擴展電路、時鐘電路和復位電路等連接在一起從而構成完整的RTU控制核心模塊，具體的連接方式如圖2.

30、5所示。</p><p>　　圖2.5 RTU控制核心模塊原理圖</p><p>　　電流電壓檢測電路設計</p><p>　　本設計中，配電變電所進線為60kV，出線為10kV，每條輸電線路最大輸出功率為1600kVA，該RTU監(jiān)測4回10kV輸出線路的電流電壓以及線路上斷路器隔離開關的運行狀態(tài)，如上所述，可以確定模擬量檢測的路數(shù)為12路，分別為6路電壓信號和6路

31、電流信號。</p><p>　　在數(shù)據采集系統(tǒng)中，A/D轉換的速度和精度又決定了采集系統(tǒng)的速度和精度。MAX197是具有12位測量精度的高速A/D轉換芯片，只需單一電源供電，且轉換時間很短，約為6us，具有8路模擬轉換通道和12位的A/D轉換其轉換精度，還提供了標準的并行接口，為8位三態(tài)數(shù)據I/O口，可以和大部分單片機直接接口，使用十分方便。根據本設計的要求可知，選用兩片A/D MAX197轉換器即可滿足本次設計

32、的需要。</p><p>　　由于計算機在任一時刻只能接收一路模擬量信號的采集輸入，當有多路模擬量信號時需通過模擬轉換開關，按一定順序選取其中一路進行采集。當需要對多個模擬量進行模數(shù)變換時，由于A/D轉換器的價格較貴，通常不是每個模擬量輸入通道設置一個A/D，而是多路輸入模擬量共用一個A/D，中間經過多路轉換開關切換。在本設計中，選用型號為的LW18系列的多路轉換開關。</p><p>　

33、　綜上所述，完整的模擬量檢測電路如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 模擬量檢測電路圖</p><p>　　電氣設備運行狀態(tài)檢測電路設計</p><p>　　本次設計的變電站電氣主接線圖如圖2.7所示。</p><p>　　由變電站的電氣主接線圖可知，本次設計主要研究的是RTU監(jiān)測4回10kV輸出線路的電流、電壓以及線路上斷路器隔離

34、開關的運行狀態(tài)，所以檢測電氣設備的臺數(shù)為6臺，開關量輸入6路。因此，選擇AT89C51單片機的P1口作為6路開關量的輸入接口，采用光電耦隔離措施來排除輸入開關量采樣過程中干擾信號的影響。當有遙信信號時光耦二極管發(fā)光，并且光耦合器導通使單片機的輸入端變成低電平，單片機接受遙信信號。具體的電氣設備運行狀態(tài)檢測電路如圖2.7所示。</p><p>　　圖2.7 電氣設備運行狀態(tài)檢測電路圖</p><

35、p>　　電氣設備動作控制電路設計</p><p>　　根據電氣主接線圖和監(jiān)測回路中的斷路器和隔離開關的個數(shù)可以確定，所搖控電氣設備的臺數(shù)為6臺，開關量控制輸出為6路。選擇89C51的PA3口作為六路開關量的輸出口。因此，當PA3口為高電平時經緩沖器反向輸出為低電平使繼電器導通，繼電開關動作，ZJ帶電使其觸電閉合輸出遙控信號。</p><p>　　由于單片機I/O口提供的電流太小，不能

36、直接驅動繼電器。所以由單片機的I/O口輸出到驅動芯片以驅動繼電器，為了防止繼電器誤動，需要對驅動信號加以互鎖，因此，在電氣設備動作控制電路中應采用繼電器隔離來隔離強弱電。具體電路如圖2.8所示。</p><p>　　圖2.9 電氣設備動作控制電路圖</p><p>　　圖2.8 電氣設備動作控制電路圖</p><p><b>　　報警電路設計設計</

37、b></p><p>　　本設計采用ACM配電線路監(jiān)控裝置，原理圖如圖2.9所示。</p><p>　　圖2.9ACM配電線路監(jiān)控裝置報警電路圖</p><p>　　ACM監(jiān)控裝置和塑殼斷路器配合使用，塑殼斷路器有單磁和熱磁兩種，單磁斷路器只具有短路保護功能，無熱過載保護，在這種情況下，線路中如有過載現(xiàn)象，斷路器不會動作，ACM監(jiān)控裝置會根據不同過載程度分別發(fā)

38、出報警信號，提醒現(xiàn)場維護人員，也可遠傳至控制中心。熱磁塑殼斷路器既具有短路保護又具有熱過載保護，此時，ACM監(jiān)控裝置僅可作為報警功能作用，當檢測到電流達到設定閾值后，內部繼電器動作。</p><p>　　監(jiān)控裝置配套電流互感器使用AKH-0.4型號電流互感器，配電線路的額定電流為3750A，互感器選用AKH-0.4-10/0.4，該型號互感器監(jiān)控裝置最大可持續(xù)測量電流達到1000A,因此裝置最大可監(jiān)測4倍的過載電

39、流，對于需要監(jiān)測剩余電流回路的場合還需加裝AKH-0.4L系列剩余電流互感器。如圖2.9所示，當配電線路電流超過1段報警閾值時，繼電器閉合，1段報警輸出，KA1線圈得電，PGR燈光報警；當負載程度增大，達到2段報警閾值時，繼電器閉合，2段報警輸出，KA2線圈得電，PG聲報警。當按下聲光報警解除按鈕或負載電流降低后，報警狀態(tài)解除。</p><p>　　RTU與主站通信接口電路設計</p><p&

40、gt;　　RTU能將監(jiān)測到的電流電壓信號及時上傳到主站，同時利用單片機實現(xiàn)與監(jiān)控控制中心計算機的雙向數(shù)據通信, 使得RTU單元將多種測量結果數(shù)據轉換為協(xié)議所規(guī)定的格式, 并及時送往主站控制中心。本設計采用RS485接口電路來實現(xiàn)RTU與主站間的通信，RS485接口電路圖如圖2.10所示。</p><p>　　實際應用中，RS-485總線上經常會遇到雷擊、靜電、電源波動等情況，由于傳輸線對高頻信號相當于電感，因此對

41、于高頻瞬態(tài)干擾，接地線等同于開路。瞬態(tài)干擾雖然持續(xù)時間短暫，但可能會有成百上千伏的電壓。一般在切換大功率感性負載如電機、變壓器、繼電器等或閃電過程中都會產生幅度很高的瞬態(tài)干擾，如果不加以適當防護可能會引起通信接口器件的損壞。通常情況下，會采取旁路保護方法，如圖所示。</p><p>　　圖2.10 RS485接口電路圖</p><p><b>　　RTU軟件設計</b>

42、;</p><p><b>　　軟件實現(xiàn)功能綜述</b></p><p>　　軟件系統(tǒng)在硬件資源的基礎上, 采用模塊化結構, 利用89C51單片機語言編程，在完成系統(tǒng)功能要求的前提下, 力求程序結構簡煉、擴充容易、修改方便。</p><p>　　RTU復雜的算法是靠軟件來實現(xiàn)的。同樣的硬件加上不同的算法，就組成了不同功能的系統(tǒng)，這給系統(tǒng)設計帶來

43、了很大的靈活性并縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期。因此，軟件設計在AT89C51系統(tǒng)的設計中是非常關鍵的。根據電力系統(tǒng)實際的需求，本RTU仍采用傳統(tǒng)的程序設計，即采用順序結構，程序運行中對中斷進行響應。順序結構軟件由一個無限循環(huán)的主程序和若干個中斷程序構成。為了提高實時性，要求中斷得理程序盡量短，并采用設置標志位的方法。中斷程序基本上只完成基本的工作，大部分工作由主程序完成。主程序循環(huán)查詢各個標志位以確定是否發(fā)生過中斷，是否需要做相應處理。</

44、p><p>　　本裝置需要完成的任務有：模擬量的采集；電壓，電流有效值的計算；通信數(shù)據的接收、發(fā)送和處理；開關量輸入信號的采集；開關量輸出信號的控制；通過串口對裝置進行參數(shù)設置。 </p><p><b>　　流程圖設計</b></p><p><b>　　主程序流程圖設計</b></p><p>　　

45、本次課設是用軟件系統(tǒng)以實時多任務調度系統(tǒng)為核心，對內部任務和外部任務調度和管理。整個系統(tǒng)的主程序流程圖如圖3.1所示。系統(tǒng)上電啟動后，上電復位對整個硬件電路進行復位，先進行初始化和系統(tǒng)自檢，然后就啟動定時器定時，之后就進入任務調度程序，檢查有沒有任務被置位。</p><p>　　系統(tǒng)自檢包括RAM自檢、ROM自檢和開關量輸入輸出自檢。系統(tǒng)自檢通過后，程序進入系統(tǒng)的初始化。系統(tǒng)初始化用以建立起應用軟件所需的運行環(huán)境

46、CPU初始化，即對I/O控制寄存器寫入控制字，控制定時器的工作方式、選擇復用引腳的功能、確定高速輸入/輸出口是否允許輸入輸出、寫中斷屏蔽寄存器并清除中斷懸掛寄存器、開中斷等。</p><p>　　如果有申請任務，則執(zhí)行該任務；沒有申請任務，返回任務調度程序重新檢</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是&

47、lt;/b></p><p><b>　　無</b></p><p><b>　　有</b></p><p>　　圖3.1主程序流程圖</p><p>　　查。當一個任務執(zhí)行完畢后，也返回到調度程序檢查有沒有任務被置為就緒狀態(tài)，有多個任務就緒時，執(zhí)行優(yōu)先級高的任務。在執(zhí)行調度任務和申請任務的過

48、程中，如果有中斷，轉去執(zhí)行中斷服務程序，執(zhí)行完畢返回中斷點執(zhí)行被打斷的程序。</p><p>　　系統(tǒng)子程序設計主要有A/D轉換子程序，顯示子程序，通信子程序 ，鍵盤掃描子程序等等。以下介紹其中的A/D轉換子程序模塊。</p><p>　　A/D轉換流程圖如圖3.2所示。每進行一次A/D轉換，則檢測一次INT信號，若INT出現(xiàn)低電平，則轉換結束，否則繼續(xù)進行轉換，直到最后一個通道轉換結束，

49、系統(tǒng)自動給INT端一個低電平信號，表明轉換工作結束，多路A/D轉換的順序是固定的，讀取數(shù)據時也是順序讀取。</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　圖3.2A/D轉換子程序流程圖</p><p><b>　　數(shù)據采集流程圖設計&l

50、t;/b></p><p>　　變電站交流測控系統(tǒng)RTU信號數(shù)據采集模塊主要是對變電站各現(xiàn)場信號進行實時動態(tài)采集，并將各類信號轉換成系統(tǒng)相應的特性電參量數(shù)據進行顯示。</p><p>　　數(shù)據采集模塊軟件功能主要是通過編程實現(xiàn)現(xiàn)場交流信號和運行狀態(tài)等電參量數(shù)據的實時采集和處理。數(shù)據采集流程圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 數(shù)據采集流程圖<

51、;/p><p><b>　　通信流程圖設計</b></p><p>　　變電站交流測控系統(tǒng)RTU系統(tǒng)通信主控模塊電路是配電網系統(tǒng)的通訊中轉站，主要與總線、PC機、疾控中心以及其他現(xiàn)場智能儀器儀表進行數(shù)據通訊。</p><p>　　通信主控模塊軟件功能主要是通過編程構筑連接當?shù)豍C機以及變電站遠程集控中心與各類現(xiàn)場單元信號測量模塊間數(shù)據通信的紐帶。通

52、信流程圖如圖3.4所示。</p><p><b>　　圖3.4通信流程圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)設計與分析</b></p><p><b>　　系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　本設計中的基于AT89C51單片機的配電網自動化遠方終端RTU的系統(tǒng)原理電路

53、圖如圖4.1所示。</p><p>　　如圖4.1配電網自動化遠方終端RTU的系統(tǒng)原理電路圖</p><p><b>　　系統(tǒng)原理綜述</b></p><p>　　本次課程設計主要是以RTU為研究對象，通過模擬量檢測電路實現(xiàn)對回路中的電流、電壓信號等信號進行實時檢測，然后將這些電參量通過RS485接口電路將檢測到的信號通及時上傳給主站，從而達到

54、實時監(jiān)控的功能。</p><p>　　當線路發(fā)生故障時，RTU系統(tǒng)通過故障檢測記錄相關的故障測量信息和故障特征信息，并將這一信息及時地傳遞給主站，同時開關檢測電路將回路中的開關狀態(tài)再次通過通信通道上傳給主站?；?9C51單片機的控制，通過軟件運算故障區(qū)段故障信息之后，向RTU發(fā)出遙控命令，利用斷路器、隔離開關的分斷與重合功能將故障區(qū)段切除，對故障區(qū)段正常供電，完成RTU的四遙功能，即遙測、遙信、遙控和遙調功能。

55、</p><p><b>　　課程設計總結</b></p><p>　　變電站遠方終端 RTU 是變電站自動化的基礎控制單元 對實現(xiàn)變電站自動 化乃至配電自動化起著十分重要的作用。本論文設計了一種以通用型 8 位單片機為 核心處理單元、具有高性能價格比的變電站自動化遠方終端(RTU)的硬軟件設計。</p><p>　　本次課設詳細的介紹了變電站

56、自動化的應用現(xiàn)狀和發(fā)展情況和變電站遠方終端RTU 完成的功能。利用 AT89C51 設計 RTU 控制器 此控制器以CPU為核心，外加模擬量輸入模塊及A/D轉換器。通信接口主要負責與主機的通信將檢測到的一些數(shù)據及時送到主站。開關量輸入模塊和開關量輸出模塊主要是檢測線路上斷路器、隔離開關的狀態(tài)，完成斷路器、隔離開關的投切。軟件系統(tǒng)要求在硬件資源的基礎上, 采用模塊化結構, 利用89C51單片機語言編程，RTU的軟件功能包括交流電壓、電流信

57、號的高速實時采樣和有效值計算，有功、無功、功率因數(shù)計算，各交流量的高次諧波分量及諧波總量計算，遙信量的采集及上送，遙控返校及執(zhí)行等諸多功能。給出了 RTU控制器硬件原理圖、元器件清單和軟件流程圖。同時焊制了硬件電路板 搭建了實驗平臺 完成了電壓電流的采集實驗。實驗結果精度較高 與預期結果相吻合。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]

58、 陳堂等編著 《配電系統(tǒng)及其自動化技術》 中國電力出版社2004.8 </p><p>　　[2] 趙晶 主編《Prote199高級應用》．人民郵電出版社，2000：18-25 </p><p>　　[3] 何仰贊等 編著 《電力系統(tǒng)分析》 武漢：華中理科技學出版社，2002.3</p><p>　　[4] 于海生 編著 《微型計算機控制技術》 清華大學出版社200

59、3.4</p><p>　　[5] 王士政主編 《電網調度自動化與配網自動化技術》中國水利水電出版社2007.3</p><p>　　[6] 梅麗鳳等編著《單片機原理及接口技術》清華大學出版社2009.7 </p><p>　　[7] 許建安 編著 《電力系統(tǒng)微機繼電保護》中國水利水電出版社2003.6</p><p>　　[8] 黃益莊 編

60、著 《變電站綜合自動化技術》 北京：中國電力出版社2000.6</p><p>　　[9] 馬建明 編著 《數(shù)據采集與處理技術》 西安交通大學出版社2005.3</p><p>　　[10] 何立民 編著 《MCS-51單片機應用系統(tǒng)設計》 北京航空航天大學出版社1990.1</p><p>　　[11] 陳汝全 編著 《微機與單片機接口技術及應用》 電子科技大學出