电力系统监控技术课程设计报告：牵引供电系统的遥信数据采集系统

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1、电力系统监控技术课程设计报告：牵引供电系统的遥信数据采集系统电力系统监控技术课程设计报告题目：牵引供电系统的遥信数据采集系统班级：电气08姓名：学号：200809指导教师：设计时间：2012-3-10自动化与电气工程学院电力系统监控技术课程设计1设计原始资料1.1具体题目说明AT分区所的遥信数据采集系统，设计内容：(1)计算机绘制被控站（RTU端：开闭所）通用系统结构框图,绘出各种数据点的采集通道，控制输出通道，网络通信通道的示意图。(2)设计一个具体的MCS－51单片机数据采集最小系统（开关量输入数据，路数为16路），具体到芯片管脚的

2、连线。(3)选用问答式传输规约，以16路开关量为例，编写上传调度中心的遥信数据报文的帧结构。(4)计算机绘制相应的遥信数据采集程序流程图，编写遥信数据采集程序。1.2要完成的内容针对图1.1所示的AT分区所进行遥信数据采集系统的设计。TA1QS1QS3TA2QS2TV1QF1TV2QS4QF2TV2TV4TA3TA4图1.1AT分区所主接线2硬件设计2.1各开关元件及数据采集点编号2.1.1各开关元件编号隔离开关、断路器的编号如图1.1所示。2.1.2数据采集点定义数据采集主要是个开关量，开关量输入数据类型为各断路器、隔离开关的状-1-

3、自动化与电气工程学院电力系统监控技术课程设计态信息。2.2被控站通用系统结构2.2.1数据采集通道（示意图）遥信信息通常由电力设备的辅助接点提供辅助接点的开合直接反映出该设备的工作状态。无论有源触点还是无源触点，由于他们来自强电系统，直接进入远动装置将会干扰甚至损坏远东设备，因此必须加入信号隔离措施。通常采用继电器和光电耦合器作为遥信信息的隔离器件，如图2.1所示，图2.1（a）采用继电器隔离，当断路器在断开时，其辅助触点QF闭合使继电器K动作，其动合触点K闭合，输出的遥信信息YX为低电平“0”状态。反之，当断路器闭合时，其辅助触点QF

4、断开，使继电器K释放，产生高电平“1”状态的遥信信息YX。图2.1（b）中采用的光电耦合器隔离也有相似的过程。当断路器断开时，集电极输出低电平“0”状态。当短路器闭合时，集电极输出高电平“1”状态。(a)继电器隔离(b)光电耦合隔离图2.1遥信信息的隔离措施图2.2遥信取样电路如图2.2所示的遥信取样电路图，适用于有源和无源接点的实用电路。当遥-2-自动化与电气工程学院电力系统监控技术课程设计信信源连通时，输出YX为高电平；当遥信信源悬空或带有直流正电压时YX为低电平。本系统分别对AT分区所的16个断路器及隔离开关的开关量进行采集，并用

5、光电耦合器进行隔离。2.2.2控制输出通道（示意图）在有些系统中遥信状态是不输出的，在本系统中，我们让每一路遥信对象的状态用发光二极管表示。即断路器和隔离开关的断开与闭合可以通过发光二极管来体现，如图2.3所示。abcdefg2.2.3网络通信信道（示意图）信道是信号传输时经过的通道。传输远动信号的通道称为远动信道。我国常用的远动信道有专用有线信道、复用电力线载波信道、微波信道、光纤信道、无线电信道等。信道质量的好坏直接影响信号传输的可靠性。由于牵引供电系统比较特殊，远动采用专用有线信道。数字通信系统模型如图2.4所示。车站监控系统及变

6、、配电所监控系统所采集的大量信息通过通讯通道送往调度中心，调度中心通过该通道向车站监控系统及变、配电所监控系统下达遥控指令。目前，在铁路内部，通讯通道一般采用公网进行通讯。通讯设备一般采用调制解调器。该种方式优点是通讯通道运营成本较低，但通讯速度较慢。-3-自动化与电气工程学院电力系统监控技术课程设计2.3MCS-51单片机（数据采集或输出）最小系统2.3.1原理框图铁路电力远动系统由远动控制主站、远动终端和通信通道三部分组成，是近年来在国内全面推广的铁路电力新技术，其技术含量高，是涉及铁路电力工程设计、各级电力调度管理模式、远动终端的

7、数据采集和处理、各级远动控制主站与远动终端之间数据通信及计算机系统等多专业的系统工程。如图2.5所示为本设计的系统原理框图。本系统分别对AT分区所的16个断路器及隔离开关的开关量进行采集，并用光电耦合器进行隔离，经过上述信号处理后，遥信状态量进入CPU进行处理并及时显示开关状态。图2.5原理框图2.3.2系统电路图远动装置内的遥信信息为符合TTL电平的“0”、“1”状态信号。每一遥信对象映射到计算机中正好是二进制代码的一位。大量散乱的遥信对象必须通过遥信状态的输入电路的有效组织，才能便于计算机处理。接受遥信量的输入电路可以采用三态门芯片

8、、并行接口芯片和数字多路开关芯片三类接口芯片实现。三态门芯片SN74LS244，当遥信量接至输入端，输出端可直接挂在CPU的数据总线上，选通信号由CPU或译码电路提供。当选通信号为低电平时，输出状态跟踪输入