基于GPS授时定位的配变监测系统设计

摘要

众所周知，电力在我们日常生活中无处不在，在进入21世纪以来，随着经济的迅速发展，人们对供电可靠性和供电质量提出了更高的要求。配电系统作为电力系统中直接与用户相连并为用户分配电能的重要环节，对人们的生活有直接的影响，而时间同步设备对电力系统提供可靠供电和改善供电质量有重要的直接作用。
　　首先，本文从课题的研究意义与背景出发，从电力角度分析了目前我国电网的状况以及配变参数采集自动化在智能电网中的作用，进而提出实时监测在配电自动化中的重要性;通过分析卫星授时、定位技术的发展以及现状，并根据配变监测系统的设计目标等，本文提出以STC12C5A60S2单片机作为核心控制器、以瑞士U-Blox公司生产的NEO-6M-0-001作为GPS接收模块，构建基于GPS授时定位的配电变压器实时监测系统。
　　其次，将整个系统按功能分为配电变压器多参数采集和GPS授时定位两大部分;配电变压器多参数采集包括三相电压/电流采集电路、信号调整电路、ADC0809模数转换电路、SA9105F电能计量电路以及电参量存储等部分;GPS授时定位包括信号接收电路、时间和经纬度LCD12864液晶显示电路、时钟电路等部分;然后分别对以上模块进行电路分析与设计，并对配电变压器多参数采集和GPS授时定位两大部分进行软硬件设计，最后对上述部分电路进行PROTEUS仿真和电路搭建，实现配电变压器多参数采集和GPS授时定位两大模块功能。
　　最后，将配电变压器参数采集模块和GPS授时定位模块进行整合，这里通过CD4052开关结合软件设计进行整个系统参数采集以及和上位机（电脑）的通信，GPS同步授时定位的配电变压器运行参数的监测电路，该电路可以在GPS授时定位的基础上完成配电变压器的三相电压、三相电流及有功电量的采集、计算与控制处理等功能。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 卫星技术的发展

1．2．2 国内外导航定位卫星系统

1．3 论文主要研究内容

2．1 系统总体结构设计

2．1．1 系统构成

2．1．2 系统主要芯片选择

2．2 相关硬件、软件开发工具

3 配电变压器多参数采集系统设计

3．1 电压、电流采样单元设计

3．2 ADC0809模／数转换单元设计

3．2．1 ADC0809采样前置信号调理电路单元

3．2．2 ADC0809模数转换过程

3．2．3 参数存储系统设计

3．3 有功电量处理单元

3．3．1 SA9105F简介

3．3．2 SA9105F前置信号调理电路

3．3．3 SA9105F工作原理

3．4 复位电路设计

3．5．1．配电运行参数采集系统软件流程

3．5．2 配电运行参数采集系统软件程序

3．6 系统模块仿真

3．7 部分电参量显示

4 基于高速STC12C5A60S2的GPS授时定位系统设计

4．1 GPS系统简介

4．1．1 GPS系统定位授时原理

4．1．2 GPS信号接收模块

4．2 GPS接收模块硬件连接

4．3 液晶显示电路设计

4．4 GPS数据采集定时设计

4．5 系统电源设计

4．6 GPS授时定位系统软件设计

4．6．1 GPS授时定位系统数据格式

4．6．2 GPS接收模块程序流程设计

4．6．3 GPS接收模块软件程序设计

4．7 GPS授时定位实验结果

4．7．1 GPS授时定位仿真结果

4．7．2 GPS授时定位模块实验结果

4．8 实验分析

5 基于GPS授时定位的配变监测整体系统设计

5．1 CD4052芯片介绍

5．2 通信模块硬件电路

5．3 程序设计

5．3．1 初始化

5．3．2 CD4052端口选择

5．4 系统调试与实验结果

5．4．1 系统硬件调试

5．4．2 系统软件调试

5．4．3 实验结果

6．1 总结

6．2 展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢