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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学配电系统及其自动化配电系统及其自动化 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 10kV10kV开闭所监测仪设计开闭所监测仪设计 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间：2015.11.30-2015.12.112015.11.30-2015.12.11 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）： 教研室： 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号 学生姓名
2、专业班级 设计题目 开闭所FTU设计课程设计（论文）任务该 FTU 实时监测 10kV 输电线路的电流电压以及有功等信息，并自动识别运行状态，故障时及时将故障信息上传给主站，并能接受主站遥控命令将故障区段隔离。 设计背景：设计背景：开闭所进线为 10kV，出线为 10kV，每条出线最大输出容量 2000kVA，实时 在线监测开关运行状态及出线电流电压识别出线是否有故障，故障时及时将故障信息上传给 主站，并接受和执行主站发出的遥控命令，断开故障线路。 设计内容：设计内容： 硬件电路设计： 1. 最小系统设计（包括 CPU 选择，存储器，晶振电路，复位电路） 2. 电流电压检测电路设计 3. 电气
3、设备运行状态检测电路设计 4. 电气设备运行状态控制电路设计 5. FTU 与主站通信接口设计6. 软件设计（程序流程图和程序编写及电流电压有效值以及故障识别算法确定）进度计划第 1 天 查阅收集资料 第 2 天 总体设计方案的确定 第 3 天 最小系统设计 第 4 天 电流电压检测电路设计 第 5 天 电气设备运行状态检测电路设计 第 6 天电气设备运行状态控制电路设计 第 7 天 FTU 与主站通信接口设计 第 8 天 软件设计 第 9 天 设计说明书完成 第 10 天 答辩 指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 业 大 学 课
4、程 设 计 说 明 书 （论文）摘 要电力系统由发电系统、输电系统、配电系统构成。配电网自动化远方终端FTU 作为系统的独立工作站点，是监测、监控及数据处理系统的终端单元，它是由大量的发电机、变压器、电力线路和负荷等设备有机的构成，旨在生产、传输、分配、消费电能的各种电气设备按照一定方式连接的整体，可以实现远程数据采集、设备控制和测量、参数调节、信号报警以及与监控中心的远程通信等功能。配电系统和输电系统，实际是按其实现的功能划分的。通常按输电系统的降压开闭所中主变中压侧来划分，高压侧断路器及其连接的系统为输电系统，另一侧为配电系统。本设计中的 FTU 主要实现配电开闭所遥测、遥信、遥控、遥调等
5、四遥功能，并将所遥测的电流电压信息及时上传给主站，并能接受主站命令，实现遥控遥调功能。结合 FTU 在开闭所中的实际应用功能，对开闭所中特征电参量的采集计算方法进行分析，并分别对交流测控 FTU 的总体方案、硬件电路设计和软件设计进行了详细的探讨研究。关键词：FTU；开闭所；遥测；遥信；遥控；遥调辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）目 录第 1 章 绪论.11.1 FTU 综述.11.2 本文研究内容.1第 2 章 FTU 硬件设计.32.1 电气主接线图.32.2 FTU 总体设计方案.22.3 FTU 控制核心模块设计.32.3.1 CPU 的选择.42.3.2 复
6、位电路设计.52.3.3 时钟电路设计.62.3.4 FTU 控制核心模块原题图 .72.4 电流电压检测电路设计.72.5 电气设备运行状态检测电路设计.82.6 电气设备运行状态控制电路设计.92.7 FTU 与主站通信接口电路设计.10第 3 章 FTU 软件设计.113.1 软件实现功能综述.123.2 流程图设计.133.2.1 主程序流程图设计.143.2.2 模拟量检测流程图设计.153.2.3 通信流程图设计.163.3 程序设计.17第 4 章 系统设计与分析.184.1 系统原理图.194.2 系统原理综述.20第 5 章 课程设计总结.21参考文献.22辽 宁 工 业 大
7、 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）第 1 章 绪论1.1 FTU 综述配电网自动化，是一个涵盖面广、用于管理与运行配电网的综合自动化系统，包含了配电网中的变电站、馈线网络、及用户管理、监控、优化运行等功能的系统。开闭所在电能的生产、传输、应用过程中，占有非常重要的地位，因此，开闭所自动化系统在开闭所的改造和新建中得到了普遍的应用。配电网自动化远方终端 FTU 是用于配电网馈线回路的各种馈线远方终端、配电变压器远方终端以及中压监控单元（配电自动化及管理系统子站）等设备的统称。采用通信通道完成数据采集和远方控制功能。开闭所自动化的 FTU 直接监测和控制开闭所的一次设备，它具有监测量大，工
8、作环境恶劣，要求可靠性高等特点，随着技术的进步及开闭所自动化系统本身发展的需要，现有的 FTU 用交直流实时采样和计算代替了传统的变送器的测量方式，测量精度和可靠性方面都有根本性的提高；现有的 FTU 还采用少量的通信电缆(或光缆)取代了大量的信号电缆，控制室内和现场之间的联系变成了通信联系，这样不仅节约了电缆和用地，还大大减少了施工、安装和调试的工作量，提高了可靠性和可维护性，但同时对系统装置的通信方式提出了更高的要求。FTU 体积小、数量多，可安置在户外馈线上，设有变送器，直接交流采样，抗高温，耐严寒，适应户外恶劣的环境；RTU 采集的数据量小，通信速率要求较低，可靠性要求较高；而 FTU
9、 采集的数据量大，通信速率较高，可靠性要求高，有专用通道。根据实际情况调整运行方式，因此实时地获取系统运行的各种参数及运行状态，对运行人员及时准确地了解系统的运行状态，以及进一步的决策是至关重要的，而这一切的实现就依赖于电力系统测控装置对各种数据的采集与处理。1.2 本文研究内容本设计中，配电变电所进线为 10kV，出线为 10kV，每条输电线路最大输出功率为 2000kVA，该 FTU 输出线路的电流电压以及线路上断路器隔离开关的运行状态，并将电流电压的有效值上传给主站，同时能接受主站发出的遥控遥调等开关量输出命令，实现遥控遥调功能。电气设备和系统运行参数的采集和监控系辽 宁 工 业 大 学
10、 课 程 设 计 说 明 书 （论文）统是开闭所自动化监控系统的核心组成部分，而远方终端设备 FTU 是开闭所系统的基本组成单元，负责采集开闭所中各电力设备和系统运行工况的模拟量和状态量，通过监测信号模块将这些数据的实时动态传输给集控中心，并将集控中心的控制和调度命令反送给开闭所。因此，本设计中的 FTU 主要实现配电变电所遥测、遥信、遥控、摇调的四遥功能，即将所遥测的电流电压信息及时上传给主站，并能接受主站命令，实现遥控遥调功能。具体设计内容如下：1. 最小系统设计（包括 CPU 选择，时钟电路，复位电路，通信接口电路）2. 电流电压检测电路设计3. 电气设备运行状态检测电路设计4. 电气设备运行状态控制电路设计5. FTU 与主站通信接口设计辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）TV2第 2 章 FTU 硬件设计2.1 电气主接线图单电源供电方式运行时，Q1、Q3 闭合，Q2 打开；若主电源 S1 故障，则分段器 S1 跳开，隔离故障，所有负荷停电；备用电源 S2 是否正常，若 S2 也无电则等待主电源 S1 来电，若 S2 正常分段器 S2
