某工厂供配电系统运行状态监测系统设计本科论文.docx

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某工厂供配电系统运行状态监测系统设计本科论文

学号：

常州大学

毕业设计（论文）

（2012届）

题目某工厂供配电系统运行状态监测系统设计

学生

学院专业班级

校内指导教师专业技术职务

校外指导老师专业技术职务

二○一二年六月

某工厂供配电系统运行状态监测系统设计

摘要：

随着电力网络智能化程度的提高，智能企业变配电的自动化系统提上了议事日程。

计算机技术在变配电自动化中的应用，使得变配电自动化程度大大提高。

企业变配电自动化程度的提高可以提高供配电的可靠性与安全性，方便了企业工作人员的工作。

本文以工厂供配电自动化监控系统为研究对象，采用VB技术、单片机信号采集技术，设计了一个监控平台，实现了监控系统的基本要求，能够监控工厂供配电网络的运行情况，实现用户管理、数据显示、报警系统等功能。

工厂供配电监控系统的主要设计内容是：

（1）系统主接线。

清晰明了地显示系统的变压器、电容器、馈线的一些技术数据。

（2）数据显示。

显示供配电网的断路器状态，用电设备的状态。

（3）报警系统。

当变配电网参数发生较大变化及主变发生异常时，产生报警信息，提示用户。

（4）用户管理。

可以实现用户密码登录。

用户的权限受到严格的管理。

该监控系统直观、简便地实现了工厂监控系统的自动化管理，满足了系统安全性、实时性的要求。

应用前景广阔。

关键词：

VB技术；信号采集技术；监控系统

Designofmonitoringsystemforfunctionofpowersupplyanddistributioninfactory

Abstract：

Astheelectricpowernetworkintelligentdegreerise,intelligenceenterprisechangeofpowerdistributionautomationsystemhasbeenputontheagenda.Computertechnologyinthechangeoftheapplicationofthepowerdistributionautomation,makechangedistributionautomationdegreeisgreatlyincreased.Theimprovementinthelevelofpowerautomationcanimprovepowersupplyreliabilityandsecurityandmakeslifeconvenient.

Thisdesigninthefactoryfordistributionautomationcontrolsystemastheresearchobject,usingVBtechnologyandsingle-chipmicrocomputersignalcollectiontechnology,designofamonitoringsystem,realizethebasicrequirementsofthemonitoringsystem,canmonitorfactoriesfordistributionnetworkmovementsituation,realizeusermanagement,datashows,alarmsystem,andotherfunctions.

Themaincontentsofthepowerautomaticmonitoringsystemareasfollows:

（1）Themainnetworksystemcandisplaysometechnicaldataclearlyoftransformers,capacitors,feeders,andthecontrolcabinetsinthesystem.

（2）TheautomaticmonitoringsystemcandisplayCircuitbreaker,Electricequipmentstateandotherdataoftheelectricitynetwork.

（3）Whentheelectricitynetworkparametersarechangedgreatlyandwhenthe

transformersareabnormalthealarminformationisgeneratedtotelltheusers.

（4）Intheusermanagementmoduleyouareallowedtoaddusers,changeyourpasswordandpermission.Theuser’spermissionisstrictlymanaged.

Themonitoringsystemisintuitiveandeasilyautomatethemanagementoftheplantmonitoringsystemtomeettherequirementsofthesystemsecurity,real-time，andhasabrightfuture.

Keywords:

VB;signalcollectiontechnology;monitoringsystem

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

目录Ⅲ

1引言1

1.1课题的意义1

1.2国内外研究现状1

2监控系统框架模型3

2.1监控系统整体方案3

2.2监控中心4

2.3监控子站5

3监控系统通信方案6

3.1监控系统通信网络拓扑结构分析6

3.2监控系统通信方式分类及选择8

3.3监控系统信息的采集12

4系统的硬件设计14

4.1硬件结构14

4.2下位机信号采集模块14

4.2.1断路器状态采集14

4.2.1STC89C52RC处理器15

4.2.2按键模块17

4.3通信模块19

4.3.1PL2303芯片的介绍20

4.3.2通信接口电路的设计21

5系统的软件设计22

5.1下位机的软件设计22

5.1.1下位机软件的设想22

5.1.2下位机软件的流程图22

5.2上位机的软件设计25

5.2.1上位机软件的设想25

5.2.2上位机的串口通信25

5.2.3上位机的图形界面27

6结论与展望31

6.1结论31

6.2展望31

参考文献32

致谢33

附录A34

1引言

电力是国民经济的基础，它为现代工业、农业以及人们的日常生活提供必不可少的能量。

随着社会的进步，生产和生活对电能的供应要求越来越高，供电事故有可能造成重大的经济损失和人员伤亡。

因此设计一个工厂供配电运行状态的计算机监测系统对企业具有重要意义。

通过对此次设计能掌握一些基本的供配电设计方法和要求以及供配电系统的安全保护措施，因此还具有很好的锻炼意义。

近几年，一些地区发生电网事故导致重要用户停电，其主要原因是：

电网结构薄弱、可靠性低、自动化程度低以及管理不善[1]。

加强电网建设、配电网建设，强化输电网是当务之急。

因此，对供配电系统设备的改造和实现供配电自动化成为亟待解决的问题。

随着大型供配电站的发展，智能工厂的兴起，以及工业自动化水平的提高，智能化供配电系统需求量必将大大增加。

从国内外产品来看，智能型供配电系统将会向着以下几个方面发展：

功能更强，可靠性更高，系统更完善。

随着单片机技术的不断完善，监控技术的不断发展，以及其他相关技术的不断进步，智能化供配电系统将会向着更智能，更快捷，更人性化的方向发展。

因此，供配电监控系统必将走向供配电的综合自动化：

功能上的综合化、运行管理的智能化、结构上的计算机化、操作监视的屏幕化。

供配电系统的综合自动化同智能楼宇系统（BAs）、企业资源计划（ERP）融合在一起，达到良好管理，这已成为一种必然的趋势和发展方向[2]。

1.1课题的意义

①提高工厂供配电的经济性

工厂供配电监控系统可以实时监控供配电的运行状态，及时调整、优化工厂变配电网的运行方式，从而降低整个电网上的线损，提高工厂供电的经济性。

②提高工厂供配电的可靠性

如果在工厂供配电中某处出现故障，监控系统可以及时检测出故障位置，并将故障部分隔离，然后迅速恢复非故障区域的供电。

监控系统迅速及时的反应有效缩短了工厂的停电时间，提高了工厂供配电的可靠性。

③提高了工厂车间使用电压的质量

工厂供配电监控系统通过对车间内的电网进行实时监控，能够对车间电网电压进行有效控制，使得关键区域的电网电压维持在期望的范围内，从而提供给车间稳定、良好的电压，提高了车间所使用电压的质量。

④降低了工作人员的劳动强度

工厂供配电监控系统的采用，有效的降低了工作人员的劳动强度，并且极大地提高了工厂的管理水平和服务质量。

1.2国内外研究现状

从上个世纪八十年代开始，西方发达国家和亚洲的日韩国家已经开始形成了

智能化的配电网。

这种配电网监控系统集成了终端用户负荷控制、远程抄表、电容器投切、开闭所自动化及馈线开关控制等多达上百种的功能。

这种先进的监控系统中大量采用了数字计算机、通信设备与远端监控设备，这极大的有利于实现设备间的联网与设备的远方操控[3]。

但是，从实际使用情况来看，通信系统均是由多种通信方式和通信技术组成，来满足不同通信层次的需求。

目前，这些国家花大力气在研究专家系统和高仿真培训系统。

这些系统具有优化系统负荷分配、充分利用变压器容量、降低系统有功损耗、管理系统用户等功能。

随着配电网自动化程度的提高，与之相配套的智能工厂供配电监控系统开发也迫在眉睫。

就在智能化配电网形成的同一个时代，一些知名的公司像西门子、ABB等都推出了自己的智能开关柜产品，并在当时很流行[4]。

由于新产品的特色和优势，在很多场合已经开始广泛应用，如大型的体育馆、高档的办公大楼、商业中心等。

虽然这些产品的性能较佳，较当时的其他产品优越，但是价格相对昂贵，在我国大面积的推广使用，还是相当的困难。

过去很长的时间内，我国配电网一直相对落后，主要表现在以下一些方面，如设备陈旧落后、供电可靠性低，网络混乱、维护维修工作量大等。

上个世纪九十年代，国内才能实现变电所的“四遥”功能，先进的配电网自动化的形成是最近几年来才迅速发展起来的。

我国智能工厂供配电的监控系统起步就更晚，目前尚处于初步阶段。

上个世纪九十年代，我国的工厂供配电系统仍采用人工的方式，但是在一些由国外设计的工厂开始使用智能监控的供配电系统。

在当时出台相关的文件后，地方政府开始重视智能工厂的建设。

在设计一些重大的项目时，也逐渐考虑和加入智能化的变配电系统。

在国内，工厂供配电监控系统出现之前已经存在基于工业计算机的配电监测系统。

这种系统能够采集到电流、电压等参数，开关状态等信息，也可以将多台工业计算机连接形成局域网。

但是这种系统稳定性与可靠性差强人意，也不能够远传操作。

可以说，功能有限，局限性大。

可见，开发一种更高级的工厂供配电监控系统是一种现实需要。

随着这几年网络技术的飞速发展和监控范围的扩大，我国配电监控系统由过去的单机监控过渡到网络监控己成为