10kV典型客户变配电实训系统的设计
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摘要
10kV典型客户供配电实训系统是在10kV变配电系统的基础上改造的一套实训设备,目的是解决10kV供配电相关工作人员及学员,技术培训和能力考核的难题。它解决了实际运行的配电系统难以作为技术实训设备,采用不上电设备,又难以达到理想实训效果的问题,使学员与相关工作人员的学习与实践很好的结合在一起。本系统在10kV供配电设备的基础上加载了一套控制设备,使10kV变配电设备可以在低压状态下,模拟真实现场运行,同时可以对变配电设备设置实际工作中常见的用电故障,实现对学员及相关电力工作人员故障查找与处理能力的培训和考核。
本文通过对10kV供配电系统运行原理的研究,设计了一套控制系统加载方案。加载系统是由上位机、通讯转换器、故障模拟器、虚负荷电源组成的控制网络。其中上位机使用RS232接口通讯,故障模拟器等下位机使用RS485通讯,为提高通讯效率,通讯转换器在完成电平转换功能的同时,通过使用FPGA(可编程逻辑门阵列)的硬件编程功能对通讯转换器的通讯串口进行扩展,实现RS485多路并行通讯。故障模拟器通过继电控制触点接入10kV配电设备二次回路设置二次故障。为模拟真实现场供电回路运行状况,使用了虚负荷电源对主回路电压与电流进行模拟,虚负荷电源采用了DDS直接数字波形频率合成技术,实现了电压与电流的相位、幅值可调功能,模拟用电负荷。
The10kV typical customer supply and distribution training system is a set of training equipment modification based on the real10kV power distribution system, the purpose is to solve the problem of10kV power supply staff and students, technical training and ability examination. It solves the problem like that, as technical training equipment, the actual operation of the distribution system is difficult, and it's difficult to achieve the desired training effect without electrical power. So this system makes the study and practice of students and staff together. This system loads a set of control equipment based on the10kV power supply equipment. It achieves that10kV power distribution equipment can simulate the real field operation at low pressures, at the same time set up power fault in the practical work to transformation and distribution equipment. Realize the training and assessment about fault finding and training ability of trainees and electricity staff.
Through the study on the principle of10kV supply and distribution system, this article designs a control system loading program. The control network of loading program is made up of upper computer, communication converter, fault simulator, virtual load power. Among them the upper computer uses RS232interface communication, the fault simulator as a lower computer uses RS485communication. To improve the efficiency of communication, communication converter finishes the level transformation function, at the same time, communication converter serial communications is extended and RS485multi-channel parallel communication is achieved through the use of FPGA (field programmable gate array) hardware programming. Fault simulator sets up the second fault through accessing the relay control contacts into the second circuit of10kV power distribution equipment. To simulate the distribution ark operation condition with different load in the real workplace, use the virtual load power to simulate the power frequency voltage and current of main loop, virtual load power source adopts the DDS digital waveform synthesis technology, realize the adjustable function of voltage and current's phase and amplitude.
本文通过对10kV供配电系统运行原理的研究,设计了一套控制系统加载方案。加载系统是由上位机、通讯转换器、故障模拟器、虚负荷电源组成的控制网络。其中上位机使用RS232接口通讯,故障模拟器等下位机使用RS485通讯,为提高通讯效率,通讯转换器在完成电平转换功能的同时,通过使用FPGA(可编程逻辑门阵列)的硬件编程功能对通讯转换器的通讯串口进行扩展,实现RS485多路并行通讯。故障模拟器通过继电控制触点接入10kV配电设备二次回路设置二次故障。为模拟真实现场供电回路运行状况,使用了虚负荷电源对主回路电压与电流进行模拟,虚负荷电源采用了DDS直接数字波形频率合成技术,实现了电压与电流的相位、幅值可调功能,模拟用电负荷。
The10kV typical customer supply and distribution training system is a set of training equipment modification based on the real10kV power distribution system, the purpose is to solve the problem of10kV power supply staff and students, technical training and ability examination. It solves the problem like that, as technical training equipment, the actual operation of the distribution system is difficult, and it's difficult to achieve the desired training effect without electrical power. So this system makes the study and practice of students and staff together. This system loads a set of control equipment based on the10kV power supply equipment. It achieves that10kV power distribution equipment can simulate the real field operation at low pressures, at the same time set up power fault in the practical work to transformation and distribution equipment. Realize the training and assessment about fault finding and training ability of trainees and electricity staff.
Through the study on the principle of10kV supply and distribution system, this article designs a control system loading program. The control network of loading program is made up of upper computer, communication converter, fault simulator, virtual load power. Among them the upper computer uses RS232interface communication, the fault simulator as a lower computer uses RS485communication. To improve the efficiency of communication, communication converter finishes the level transformation function, at the same time, communication converter serial communications is extended and RS485multi-channel parallel communication is achieved through the use of FPGA (field programmable gate array) hardware programming. Fault simulator sets up the second fault through accessing the relay control contacts into the second circuit of10kV power distribution equipment. To simulate the distribution ark operation condition with different load in the real workplace, use the virtual load power to simulate the power frequency voltage and current of main loop, virtual load power source adopts the DDS digital waveform synthesis technology, realize the adjustable function of voltage and current's phase and amplitude.
引文
[1]顾文杰LYJD-8000J型供配电智能化仿真教学系统简介[J].中国培训,2006,9(4)：26～28.
[2]周科吉.DDS扩频技术研究[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学,2007.1
[3]李健开.并行DDS激励PLL的微波捷变频综技术研究[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学,2006
[4]胡孟.微波低杂散小步进频综模块研究[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学,2009
[5]房治国.低噪声低杂散微波捷变频率源研究[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学,2004
[6]张波.X波段线性调频频率源研究[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学硕士论文2007
[7]杨帆.W波段连续波相参多普勒雷达前端关键技术研究[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学.2008
[8]王晋杰.基于YIG振荡器的微波超宽带频率综合器研究[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学,2009
[9]罗杰汉,程光伟.基于FPGA的DDS设计[J].电子设计工程,2010,5(1)：22-24.
[10]周凯锋.30A高精度交直流恒流源的研制[D].[硕士学位论文].昆明：昆明理工大学,2002
[11]李佳琦.精密仪器中高可靠存储模块的设计与实现[D].[硕士学位论文].天津：天津大学,2009
[12]赵坚固.基于ARM+FPGA协议转换器的设计与实现[D].[硕士学位论文].北京：北京化工大学,2010
[13]杨波ADSP-BF535与大容量同步动态存储器的高速接口[J].电子技术(上海)2003,11(22)：81～83.
[14]葛洪利LPDDR2 SDRAM控制器的设计与验证[D].[硕士学位论文].合肥：安徽大学,2011
[15]叶正鑫.基于802.11b标准的无线移动终端研制[D].[硕士学位论文].南京：南京航空航天大学,2007.
[16]杨伟锋.基于S3C2440车载定位导航追踪系统的研究与实现[D].[硕士学位论文].广州：广东工业大学,2009.
[17]郝鹃.串口通信协议转换器的研制[J].电脑开发与应用,2002,1(9)：50-54
[18]温嘉斌.基于电涡流的电缆偏心在线测量研究[D].[硕士学位论文].哈尔滨：哈尔滨理工大学,2005.
[19]赵红亮.基于GPRS的远程监控系统的研究[D].[硕士学位论文].保定：华北电力大学,2009
[20]朱凯.时间交错模数转换器设计与校正研究[D].[硕士学位论文].上海：复旦大学,2008
[21]张国成.8位逐次逼近AD转换器的优化设计[D].[硕士学位论文].西安：西安理工大学,2007
[22]陈凡.基于STC11F02E的RS232／RS485转换器设计[J].世界电子元器件,2010,3(10)：50-52
[23]王素娥RS-485/Profibus-DP通信转换器的实现[J].自动化仪表,2007,9(15)：60～62
[24]孔晓彬.基于CMOS工艺的流水线AD转换器的实现[D].[硕士学位论文].杭州：浙江大学,2005
[25]周海涛.S波段Doherty高效率功率放大器的研究[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学,2010
[26]曹曙光.新型功率放大器[J].电测与仪表,2007,,7(20)：33-35
[27]张雪.全自动生化分析仪控制部分的设计[D]-[硕士学位论文].太原：太原理工大学,2010
[28]崔雨佳Doherty功率放大器的设计[D].[硕士学位论文].西安：长安大学,2011
[29]魏华.基于USB总线的单向数据传输系统研究[D].[硕士学位论文].成都：四川大学,2005
[30]王凯.汽车安全自动保护系统主动避撞设计与实现[D].[硕士学位论文].长沙：湖南大学,2010
[31]李文苹.基于单片机控制的剩余电流动作保护器动作特性检测装置的研究[D].[硕士学位论文].天津：河北工业大学,2010
[32]张雪.全自动生化分析仪控制部分的设计[D].[硕士学位论文].太原：太原理工大学,2010
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[36]张维久.基于PLC的东风,11型内燃机车逻辑控制系统的研究[D].[硕士学位论文].西安：西南交通大学,2008
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[43]余曦.毫米波频率综合器的研究与设计[D].[硕士学位论文].成都：电子科技大学,2008
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[46]李巧玲.浅析通信电源系统的备用电源设计[J].通信电源技术,2003,6,(13)：58～62
[47]郑晓光.略谈国产10kV直空断路器及开关柜[J].广东电力,1998,5(11)：29-32
[48]钟汝刚,基于遗传算法的测试生成在FPGA上的研究与实现[D].[硕士学位论文].长沙：湖南大学,2009
[49]陈传虎.基于RTL8019AS的串口与以太网接口转换器的设计[J].电子工程师,2008,3(4)：43～46
[50]陈传虎.一种RS232串口与RJ45以太网接口转换器的设计与实现[J].电气时代,2008.3(22)：39～40
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