基于国产芯片的安全测控终端设计

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1、赚《謂旅挪图硕±学位论文肇基于国产芯片的安全测控终端设计！作者姓名裴后宣指导教师姓名、职琼赵明英諭授申请学位类别工学硕±ＭＩｗｍｉ抑——西安电子科技大学学位论文独创性（或创新惟）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢中所罗列的内容Ｗ外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书

2、而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实么处一。，本人承担切法律责任本人签名：）后复日期：，Ｉ？西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，目Ｐ；研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查闽，、借阅论文；学校可公布论文的全部或部分内容允许采用影、。印缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，结

3、合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＾本人签名：資导师签名：全０於＇日期：日期：１〇位＇＼ｌ．ｌｊ学校代码10701学号1304122054分类号TP23密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于国产芯片的安全测控终端设计作者姓名：裴后宣一级学科：控制科学与工程二级学科：控制理论与控制工程学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：赵明英副教授学院：机电工程学院提交日期：2015年12月Adesignofsecure

4、monitoringterminalbasedondomesticchipAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControlTheoryandControlEngineeringByPeiHouxuanSupervisor:ZhaoMingyingAssociateProfessorDecember2015摘要摘要电力系统自动化是电力系统一直以来不断努力发展的方向。

5、电力系统自动化包括发电控制自动化、电力调度自动化以及配电网自动化。其中，电力系统的配电环节是面向电力用户的一个重要环节，配电设备性能的高低、质量的好坏决定了电力系统是否可以安全、平稳运行。论文以一种配电自动化远方终端的开发为背景，对远方终端的关键技术进行研究，在基于自主可控的国产芯片的基础上，完成了具有数据加密传输功能的高性能安全测控终端的设计。论文首先介绍了安全测控终端的基本功能、应用环境以及相关的国家电力行业标准。给出了安全测控终端的整体设计方案，重点介绍了安全测控终端的核心处理器-龙芯1B处理器以及终端配置

6、。选择了一款高精度的16位ADC，并设计了合适的交流采样电路，以提高采样精度，减小电力参数的误差。其次，论文介绍了电力系统中直流采样和交流采样两种电量采样方法，分析两种采样方法的优缺点，确定交流采样作为本论文终端设计的采样方法。介绍了交流采样常用的采样算法，包括正弦模型算法，非正弦周期模型算法。其中正弦模型算法主要有最大值算法、单点算法、半周期积分法、两点采样等；非正弦模型算法有均方根算法、付里叶算法等。并介绍如何配置采集芯片及芯片采集流程设计了信号调理电路、开关量输入输出电路，通过MATLAB、Multisim

7、软件进行仿真验证。再其次，论文介绍了安全测控终端的通信接口，首先介绍了电力系统常用的一些通信协议，包括CAN、DNP3.0、Modbus协议、IEC60870-5系列协议（101规约和103规约）。其中两种规约分别对应两种通信接口。一种是采用RS485接口的通信方式，同时介绍了串口通信方式下Modbus通信协议，分析Modbus通信协议数据帧格式，并举例说明Modbus通信协议在安全测控终端上的功能。另一种是采用以太网接口的通信方式，并介绍了Modbus/TCP协议。分析出利用以太网通信接口，可以实现数据更快速，

8、更稳定，更长距离的传输。论文最后部分介绍了安全测控终端的密码子系统，即采用国密算法对数据传输进行加密，分析了数据加密传输的作用和意义。介绍了论文采用的国密算法：SM1、SM2、SM3、SM4算法。以及各个算法的基本原理和作用。仿真测试表明：安全测控终端电力参数采集计算部分准确度高，误差大小控制在《DL/T721-2013配电自动化远方终端》标准要求的范围内，实时性较好，通