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1、课 程 设 计题 目开关量采集板和变电所点表设计专 业电气工程及其自动化班 级学 号（2）封面、任务书、电路图必须打印，电路图不能复印，电路图右下角必须有自己的名字和学号、除了封面，目录，其他双面打印；（3）学号为单号、双号分别设计主接线图左侧、右侧，公共部分均需要纳入设计。课程设计（实训）主要任务：开关量采集板要求采集32路开关量，通过通信接口与主板通信；变电所点表设计。课程设计（实训）进度安排：（共7周）序号内容安排时间1教学，介绍本课程设计的内容与要求。第1周2准备材料，阅读相关知识。第24周3完成任务要求。第56周4上交，答辩和质疑第7周 课程设计（实训）参考文献：1 钱清泉，电气化铁
2、道微机监控技术，中国铁道出版社，2001年2 盛寿麟，电力系统远程监控原理（第2版），中国电力出版社，1998年3 柳永智，刘晓川，电力系统远动，中国电力出版社，20034 白马衍，雷晓平，单片计算机及其应用，电子科技大学出版社，19985 标准集成电路数据手册TTL电路，电子工业出版社 6 周立功，ARM嵌入式系统基础教程，北京航空航天大学出版设，2006指导教师签字系主任审核签字指导老师评语第1章 总体设计课程设计目的：在掌握远动监控技术或电力系统调度自动化课程基本内容的基础上，通过课程设计理解远动监控系统的应用情况，加深课本知识的理解。掌握远动执行端的功能、硬件结构、软件结构，了解远动通
3、信规约的基本内容和实现。课程设计要求：根据电气主接线图的左半部分，设计一个32路开关量采集板，设计任务包括软件设计、制定点表以及硬件设计三大部分，具体要求如下：1、硬件要求（1）优先选择89C51作为主CPU、开关量采集板CPU，指出其与本次设计有关的外围接口资源；（2）基于电路绘图软件画出8路开关量的采集电路；（3）基于分离器件构建开关量采集电路和CPU的接口电路；（4）给出端口地址分配；（5）整个变电所开关量采集板为4块，最后通过RS485总线与主CPU通信接口，由主CPU汇总所有开关量信息，设计出4块开关量采集板与主CPU采用的通信接口。2、制定点表 根据给定的主接线图按照IEC6087
4、0-5-101规约制定点表（1）遥测：主接线图上所有需要采集的电量；（2）遥信：所有开关的位置信号；（3）遥控：主接线图上所有的断路器、电动开关的遥控编号，同时指明与遥信点号的关联关系。3、软件设计（1）开入采集板的主程序流程图；（2）开关量采集中断流程图，为1ms中断（1ms中断流程图，包括消抖、采集判断、时标）；（3）用C语言完成1ms中断程序设计。 第2章 硬件设计2.1 CPU选择及其外围资源 考虑到所选用的CPU用于开关量采集板的控制，它的主要任务是对开关量采集过程以查询方式进行控制并将采集的数据传送给主CPU，工作负担比较轻，因而可以选用性能较低，价格较便宜的单片机来完成。故选用目
5、前广泛使用的51系列单片机。51系列单片机是一种8位的单片机，其性能已经能满足实际需要，其中DIP封装形式的51单片机的引脚如图2-1：图2-1 51系列单片机引脚图89C51单片机共有40个引脚，包含四个8位的I/O并行输入输出端口P0P3，其中P0，P2口可以用于访问外部存储器的地址输出，P0用于外部存储器的数据输入输出。此外还有一对串行通信输入、输出端口，两个外部中断输入端口，两个定时器的计数脉冲输入端口，以及外部存储器读脉冲和写脉冲输出端口，这些端口与P3端口共用引脚。其中P3口第二功能如表1所示。表2-1 P3口引脚第二功能位线引脚号第二功能P3.010RXD（串行口输入端0）P3.
6、111TXD（串行口输出）P3.212INT0（外部中断0，低电平有效）P3.313INT1（外部中断1请求输入端，低电平有效）P3.414T0（定时器0的计数输入）P3.515T1（定时器1的计数输入）P3.616WR（外部数据存储器写选通信号输出端）P3.717RD（外部数据存储器读选通信号输出端）2.2 8路开关量的采集电路设计电路图如图2-2所示，图中开关S1S8的开合情况表示开关量的开合状态，8路开关量的状态经过光耦隔离之后送入了51单片机P1口中。这样的采集电路一共有四块，每块可实现对应8位开关量的采集，总共实现对32位开关量的实时采集。相应的8路开关采集电路如图2-2所示。图2-
7、2 8位开关量采集电路图2.3 开关量采集装置设计2.3.1 开关量采集板与CPU接口及端口地址分配该开关量采集电路由四块8位的采集板构成，能够对32个开关量的状态进行采集。采集板的8个数据端口接到系统的数据总线上，然后接入51单片机的P1输入端口。经过软件程序识别，将对应的的采集板采集到的数据传送给主CPU。各采集电路端口地址分配如下：0#采集电路：1H1#采集电路：2H2#采集电路：3H3#采集电路：4H2.3.2 开关量采集板与主CPU接口 当开关量采集板检测到开关量的状态发生变化之后，就会将变化的状态传递给系统的主CPU，供其处理。这是通过采集板上的CPU和主CPU通信完成的。而采集板
8、和主CPU之间是通过RS-485串行总线进行连接。其主从CPU系统框图如图2-3所示：图2-3 开关量采集板与主CPU接口原理第3章 点表设计3.1 遥测点表设计遥测：主接线图上所有需要采集的电压、电流、功率序号信息体地址信息点名称单位备注14001H1#进线电流IAA24002H1#进线电流IBA34003H1#进线电流ICA44004H1#进线电压UABkV54005H1#进线电压UBCkV64006H1#进线电压UCAkV74007H220KV进线有功kW84008H220KV进线无功kVar94009H27.5KV进线有功kW11400BH27.5KV进线无功kVar13400DH变压
9、器4B，T线电流ITA15400FH变压器4B，F线电流IFA204014H变压器3B，T线电流ITA214015H变压器3B，F线电流IFA254019H27.5KV母线，F2线电压UF2kV27401BH27.5KV母线，T2线电压UT2KV28401CH大塘上行，T线电流ITA29401DH大塘上行，F线电流IFA30401EH大塘下行，T线电流ITA31401FH大塘下行，F线电流IFA324020H1B轨回流A334021H2B轨回流A344022H3B轨回流A354023H4B轨回流A3.2遥信点表设计遥信：所有开关的位置及非位置信号序号信息体地址信息点名称备注11H1021电动隔
10、离开关位置信号22H1021电动隔离开关机构故障33H1021电动隔离开关控制回路断线44H1022电动隔离开关位置信号55H102断路器位置信号66H102断路器机构故障77H102断路器控制回路断线88H202断路器位置信号99H202断路器机构故障10AH202断路器控制回路断线11BH204断路器位置信号12CH204断路器机构故障13DH204断路器控制回路断线14EH2021电动隔离开关位置信号15FH2021电动隔离开关机构故障1610H2021电动隔离开关控制回路断线1711H2041电动隔离开关位置信号1812H2041电动隔离开关机构故障1913H2041电动隔离开关控制回
11、路断线2014H2521隔离开关位置信号2115H2522隔离开关位置信号2216H2131隔离开关位置信号2317H213断路器位置信号2418H213断路器机构故障2519H213断路器控制回路断线261AH2132电动隔离开关位置信号271BH2132电动隔离开关机构故障281CH2132电动隔离开关控制回路断线291DH2002隔离开关位置信号301EH2004隔离开关位置信号311FH2133电动隔离开关位置信号3220H2133电动隔离开关机构故障3321H2133电动隔离开关控制回路断线3422H2141隔离开关位置信号3523H214断路器位置信号3624H214断路器机构故障
12、3725H214断路器控制回路断线3826H2142电动隔离开关位置信号3927H2142电动隔离开关机构故障4028H2142电动隔离开关控制回路断线4129H2541隔离开关位置信号422AH2542隔离开关位置信号432BH2801隔离开关位置信号442CH1021地刀位置信号3.3 遥控点表设计遥控：主接线图上所有的电动开关的遥控编号序号信息体地址信息点名称备注16001H1021电动隔离开关1H26002H102断路器5H36003H204断路器BH46004H202断路器8H56005H2041电动隔离开关11H66006H2021电动隔离开关EH76007H213馈线断路器装置复归86008H213馈线断路器重合闸投退96009H213断路器17H10600AH214断路器23H11600BH2132电动隔离开关1AH12600CH214馈线断路器装置复归13600DH214馈线断路器重合闸投退14600EH2142电动隔离开关26H15600FH变压器测控装置进线自投166010H变压器测控装置主变自投176011H变压器测控装置自投复归186012H1021接地刀闸2CH第4章 软
