远动课程设计.doc

电力系统监控技术课程设计报告题目： 纽结型开闭所遥测数据采集班级：电气084班 姓名： 尹健宁 学号： 200809307 指导教师： 任丽苗 设计时间：2012年3月10日 评语：成绩自动化与电气工程学院电力系统监控技术课程设计报告1 设计原始资料1.1 具体题目说明对纽结型开闭所的主接线中的TV1，TV3以及TA1-TA6这8个数据点的遥测数据采集。如图1.1。图1.1 纽结型开闭所主接线遥测信息是表征系统运行状况的连续变化量（或称为模拟量），分为电量和非电量两种。电量指的是一次系统中母线电压、支路（输电线和变压器）电流、支路有功和无功等，非电量指的是发电机定子和转子的温度、水库的水位等。不论是电量还是非电量都需要转换成计算机能够处理的弱电信号，如0-+5V或-5-+5V的直流模拟电压。由于电力系统中的电量均为强电信号，因此这些量必须先经过电压互感器（TV）和电流互感器（TA），再经过相应的变送器，转换成弱电信号。这些弱电直流模拟信号受多路开关控制分时接入模/数（A/D）转换电路，经A/D转换电路后转换成一组二进制代码。这组二进制代码与转换的模拟量之间构成线性一一对应关系。1.2 要完成的内容（1）计算机绘制被控站（RTU端：变电所或开闭所或分区亭）通用系统结构框图（A4）。要求：绘出各种数据点的采集通道（模拟量输入），控制输出通道（模拟量输出、开关量输出、脉宽调制输出），网络通信通道的示意图。（2）设计一个具体的MCS51单片机数据采集最小系统,模拟量输入数据为8路，具体数值自行根据对象合理假设，单片机数据采集最小系统中模拟量输入数据直接取A/D转换芯片的标准电压（比如5V），A/D转换为12位，要求用标准图纸，手工绘制（或专用软件protel等），具体到芯片管脚的连线。（3）选用问答式（或者CDT）传输规约，结合题目实际，以部分采集数据为例，编写上传调度中心的遥测数据报文的帧结构；注：主站地址（一般取00H）和子站地址（一般取01H-0FEH）可在符合规约要求的前提下，自行设置。（4）计算机绘制（A4纸）相应的遥测数据采集程序流程图，编写遥测数据采集程序。2 硬件设计2.1 各数据采集点编号2.1.1 各数据采集点编号表2.1 数据采集点编号数据采集点TV1TV3TA1TA2TA3TA4TA5TA6编号00H02H04H05H06H07H08H09H2.1.2 数据采集点定义TV1和TV3分别为上下行线路中牵引侧的电压互感器，用来测上下行线路中牵引侧的电压值；TA1-TA6为电流互感器，用来测量各部分电流值。2.2 MCS-51单片机（数据采集）最小系统2.2.1 原理框图图2.1 遥测量的转换过程图2.2 遥测数据采集系统配置的基本模式2.2.2 系统电路图本文采用的是12位的A/D1674模数转换芯片，此芯片是并行输入和并行输出，A/D1674模数转换的主要性能及技术指标是: 单片一式,全12位,最大转换时间10微秒,全功率带宽IMHz,全线性带宽500MHz；内载采集保持放大器、10V高精度参考电压、时钟和三态输出缓冲器；输出可与8位或12位微机接口。地址扩展采用线选法。图2.3 MCS-51单片机最小系统接线图3 程序设计3.1 数据报文帧结构3.1.1 传输规约当远动信息的传输采用循环传输模式时，信息传输的帧结构、信息字结构和传输规则等各种约定，应遵照部颁的循环式传输规约，也称为循环式远动规约。按1991年11月部颁的循环式传输规约DL451-1991要求，远动信息的帧结构见图3.1。每帧远动信息都以同步字开头，并有控制字，除少数帧外均应有信息字。信息字的数量依实际需要设定，因此帧的长度是可变的。但同步字、控制字和信息字都由48位二进制数组成，字长不变。3.1.2 循环式规约中的帧结构图3.1 循环式远动规约的帧结构同步字标明一帧的开始，它取固定的48位二进制数。为了保证同步字在通道中的传送顺序为三组EB90H(1110101110010000)，写入串行口的同步字为三组D709H(1101011100001001)。控制字由6个字节组成，它们是控制字节、帧类别、信息字数n、源站址、目的站址和校验码字节，见图3.2。图3.2 控制字的组成控制字的第一个字节即控制字节的8位，后四位固定取0001，前四位分别为扩展位E,帧长定义为L，源站址定义位S和目的站址定义位D，见图3.3。前4位用来说明控制字中第2-5字节。图3.3 控制字节的组成扩展位E=0时，控制字中帧类别字节的代码，取本规约已定义的帧类别；E=1表示帧类别代码可以根据需要另行定义，以满足扩展功能的要求。帧长定义位L=0，表示控制字中信息字数n字节的内容为0，即本帧没有信息字；L=1表示本帧有信息字，信息字的个数等于控制字中信息字数n字节的值。源站址定义位S和目的站址定义位D不能同时取0，若同时取0，则控制字中的源站址字节和目的站址字节无意义。在上行信息中，S=1且D=1时，表示控制字中源站址字节的值是信息始发站发站的站号，即子站站号，目的站址字节的值代表主站站号。每个信息字由6个字节组成，见图3.4。其中第一个字节是功能码字节，第2-5字节是信息数据字节，第6字节是校验码字节。图3.4 遥测信息字格式3.1.3 主站和子站地址本设计中主站地址为00H，子站地址为07H。3.1.4 CDT帧结构编码在远动装置中，用一个A/D转换器对多路输入的直流模拟电压，分时地进行迷模拟量到数字量的转换。由于采用一个A/D转换器，因此各个输入量必须经过一系列的转换，变成统一量程 的直流模拟电压，A/D转换结果的数字量只代表其输入模拟量的电压的大小，而不能代表要测量的实际值，要想求得实际值就必须进行标度变换。设TV1和TV3采集的电压为27.5kV，本文仅以此为例对其编码过程如下：本设计采用的是12位A/D1674转换器。单极性0-10V，TV1和TV3额定电压为27.5kV,设最高电压为29kV，根据标度变换27.5kV所对应的输入量A如下：求得A=9.5V求得D=F32H，和仿真结果一致。依图3.4得信息字为7F0F320F32，采用软件表（见附录）对信息字进行编码，将m分成信息段 =7FH， =0FH， =32H， =0FH， =32H。在软件表中，查出对应的中间余数=CBH;求=B4H，查表得=F6H；求=C4H，查表得=E3H；求=ECH，查表得=64H；求=56H，查表得=3CH。对取反得信息字的校验码为C3H。则编出的码字是7F0F320F32C3H。CDT帧结构的同步字为D709D709D709H，控制字为71610107008CH，循环式传输规约的帧结构为：D709D709D70971610107008C7F0F320F32C33.2主要程序设计3.2.1程序清单#include #include #include /* 定义p1.0用来查询 STATUS*/sbit STATUS = P10;unsigned char xdata CTRL _at_ 0x2FFF;unsigned char xdata ADSEL _at_ 0x4FFF;unsigned char hByte;unsigned char lByte;void adc_Convert (void) /*开始转换*/ /*CE为上升沿时开始转换*/ CTRL = 0x00; ADSEL = 0x00; /*等待一次转换完成*/ . while(STATUS=1); /*置R/S,读取A0的低八位*/. CTRL = 0x02; hByte = ADSEL; /*读A0的高八位*/ CTRL = 0x03; lByte = ADSEL; void main(void) unsigned int delay, MSB , LSB, adc_Res; /*初始化设置*/ SCON = 0xDA; /*串行口工作在模式3 */ TMOD |= 0x20; /*设置定时器工作在模式2 */ TH1 = 0xFD; /*设置计数初值，即波特率*/ TR1 = 1; /*启动定时器1 */ TI = 1; /*T1给串口UART发送第一个数据 */ while(1) adc_Convert(); MSB=(unsigned int)(hByte 4); /*计算模数转换完的12位数据*/ adc_Res = MSB + LSB; /*送结果去显示*/ printf(ADC READINGS: %03Xhn, adc_Res); /*延时，等待下一次转换*/ for (delay=0; delay10000; delay+) ; 3.2.2 程序流程图3.2.3仿真结果 U=5V U=9.5V U=10V附 录软件表（行代表高4位，列代表低4位，表中值代表十六进制码）0H1H2H3H4H5H6H7H8H9HAHBHCHDHEHFH0H00070E091C1B1215383F363124232A2D1H70777E796CFB6265484F464154535A5D2HE0E7EEE9FC6BF2F5D8DFD6D1C4C3CACD3H90979E998C8B8285A8AFA6A1B4B3BABD4HC7C0C9CEDBDCD5D2FFF8F1F6E3E4EDEA5HB7B0B9BEABACA5A28F88818693949D9A6H2720292E3B3C353210A7H5750595E4B4C45426F68616673747D7A8H898E878095929B9CB1B6BFB8ADAAA3A49HF9FEF7F0E5E2EBECC1C6CFC8DDDAD3D4AH696E676075727B7C51565F584D4A4344BH191E171005020B0C21262F283D3A3334CH4E49404752555C5B7671787F6A6D6463DH3E39303