馈线远方终端之cpu模块的研制

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1、山东大学硕士学位论文摘要配电自动化是电力系统现代化的必然趋势，因为它可以大大提高配电网运行的可靠性和效率，提高电能的供应质量．馈线自动化(FA～FeederAutomation)是配电自动化中的一个子集，它是指在正常情况下，远方实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路开关的远方合闸和分闸操作；在故障时获取故障记录，并自动判别和隔离故障区域以及恢复对非故障区域供电．馈线远方终端(F1．U—FeederTerminalUnit)是目前馈线自动化系统的核心单元，其主要功能就是远方数据采集和处理以及与主站的通信。F1U

2、一般由CPU模块、互感器模块、咖模块、电源模块、充电器、蓄电池、外壳及各种附件组成。本课题的主要内容是研制CPU模块，包括硬件的设计和软件的算法设计和实现。整个硬件电路的设计采用Protel99SE完成，MAX7128S的内部逻辑实现还采用了MaxPlusII10．3来完成。采用高性能的数字信号处理器TMS320F206作为CPU。提高了整个系统的数据处理能力；采用具有同步采样功能的MAXl25芯片，可以消除各相电压和电流由于非同步测量而带来的相位差；采用一片复杂可编程逻辑器件MAX7128S来实现遥信输入，遥控输出和全部的译码电路，简化

3、了硬件电路的设计；采用硬件测频电路实时跟踪电网的频率，进而实时地改变Ab的采样间隔，最大限度地保证了采样点在一个周期内的均匀分布．软件的开发是在TI公司的集成丌发环境CodeComposor4．2中完成的。除极少数涉及CPU寄存器的部分采用汇编语言外，绝大多数程序采用标准C完成。本课题采用了嵌入式实时操作系统gC／OS．IIV2．52作为整个软件的基础。在成功地将ItC／OS．II移植到1=206上之后，根据FTU应完成的功能将整个的应用软件分解为多个任务，如遥测处理任务、遥信处理任务和保护任务等．其中在保护任务中，本课题采用了基于FFT

4、的全周傅立叶算法(以下简称FFT算法)，提高了故障检测的准确性，同时可以为谐波分析提供原始依掘。通信任务采用目前流行的DNP3．0作为FTU与配网子站或控制中心的通信规约。既大大提高了数据传送的可靠性．又充分保证了产品的兼容性。通过对样板的测试表明，采用DSP作为CPU可以提高有效值计算和FFT等数字信号处理的运算速度和精度。而在FTU中采用RTOS可以大大提高系统的实时性．特别是提高了遥信处理和保护处理等较高优先级任务的响应速度。同时以!uC／OS．II作为整个软件体系的基础，非常方便应用软件的模块化设计．可以山东大学硕士学位论文提高整

5、个软件的可靠性，并且可以缩短丌发周期。通信任务采用增强协议结构的DNP3．0作为通信规约，整个任务的层次结构非常清晰，也体现了软件的模块化设计思想。关键字：馈线远方终端数字信号处理器实时操作系统快速傅立叶变换分布式网络规约山东大学硕士学位论文AbstractDistributionAutomationisaninevitabledirectioninthemodernizationprogressofpowersystem，becauseitcallobviouslyimprovethereliabilityandefficiencyof

6、distributionnetwork，raisethequalityofsuppliedpowerenergy．FeederAutomationisasubsetofDistributionAutomation,whichreferathatincommonconditionbreakers’statusandfeeders’curreutandvoltagearetele-watchedinthecontrolcenterwhilebreakers’breakingorclosingoperationcanbemanipulatedb

7、ythecenterwheninneed，infaultsituationitalsoaquiresthefaultinfomation，decidesandisolatesthefaultarea，andresumesthepowersupplyingofnon-faultarea．FTUs(FeederTerminalUni0arethecoreofDistributionAutomationSystem，whoaremainlyinchargeofboththeremotedataacquisitionandcommunitcati

8、onwithMasterStation．FTUsaremadeupofCPUmodule，和module，powersupplymodule，charger,storagebattery,sh