毕业论文高压开关柜

摘要： 针对我国变电站目前大多采用基于BITBUS总线和RS-485总线构建的监控网络系统所存在的缺点，介绍了一种利用CAN总线的高压开关柜在线检测系统，能更好地完善变电站监控系统的功能，提出了其主要硬件和软件的设计方案和实施并介绍了应用效果。关键词： 在线检测系统 CAN 总线 现场总线由于电子信息技术的进步，现场总线技术已经在高压开关柜功能智能化系统中得到了广泛应用，使高压开关柜的在线检测系统形成了一个分布式的监测系统，并使整个系统较传统的集中监测系统性能增强，功能更为完善。1 CAN总线技术及其特点在传统的变电站监测系统中，一般采用BITBUS总线和RS-485总线，但在实际应用中都有以下缺陷：a. BITBUS总线和RS-485总线上只能有一个主节点，无法构成多主系统，一旦主节点出现故障，系统就不能正常运行，导致整个系统的可靠性较差。b. BITBUS总线和RS-485总线的抗干扰能力较差，不适应在高电磁环境下运行，而且其错误处理能力也很差。c. 数据通信方式是命令响应式，下端节点只有在收到主节点的命令以后，才能响应，从而造成数据不能及时上传，导致整个系统实时性较差，不适用于开关柜在线检测这种要求实时性很高的系统中。本文采用了目前在工业测控系统中常用的控制器局域网络CAN。CAN 总线采用差分驱动，可适用于高噪声干扰的环境且具有较强的纠错能力，目前已形成国际标准ISO11898规范〔1〕。其价格低廉，可靠性高，结构灵活，为最有前途的现场总线之一。CAN采用了OSI/ISO模型全部7层中的2层，即物理层和数据链路层，用户可以这2层为基础，根据实际需要开发相应的应用层通信协议〔1〕。CAN 的主要特点如下：a. 可以多主方式工作，网络上任意节点均可以在任意时刻主动地向总线上其他节点发送信息，因而可以构成多主机系统。b. 当CAN 节点严重错误时，具有自动关闭输出的功能，切断该节点与总线的联系，使总线上的其他节点及通信不受影响，故具有较强的抗干扰能力。c. 采用非破坏性总线仲裁技术，当2个节点同时向总线上发送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，节省了总线冲突仲裁时间，避免了总线冲突。d. 总线上的节点信息可以分成不同的优先级，以满足不同的实时要求。e. 可以用点对点、一点对多点及全局广播等几种方式发送和接收数据。f. CAN 的直接通信距离最远可达10km，此时传输速率只能达到5kbit/s；最高通信速率可达到1Mbit/s，此时最大传输距离为40m；CAN上的节点数实际可达110个。g. CAN 采用短帧结构，每帧信息含有8个字节，并有CRC校验等检错措施，传输时间短，保证了数据出错率低。h. 通信介质采用双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。总之，采用CAN 总线实时性强、可靠性高，用户接口简单，非常适用于变电所中构成高压开关柜故障在线检测系统。2 系统总体设计方案高压开关柜在线检测系统结构如图1所示。整个系统通过CAN总线将各采集单元模块和监控计算机单元连成分布式结构的现场控制网络，网络中计算机和各个检测单元模块分别有自己的ID标志，且保证各自的ID不重复。由数据采集单元模块采集开关柜的各种信号参数，通过CAN总线送至系统监控机单元，建立起全变电站高压开关柜的数据库，计算机对整个CAN 总线系统进行监视管理，具有系统参数（如传输速率、节点地址等）设置、数据发送、数据接收、本机状态查询、节点状态查询、中断状态查询等功能。系统监控机单元采用工业控制机配CAN 总线通信接口卡组成，它接收数据采集单元模块发来的数据，经计算机进行相应的计算处理得出高压开关柜的各个参数的值，根据各种参数及其波形等相关性质，从而具体分析得出高压开关柜的工作状态。CAN 总线通信接口卡使工控机能方便地连接到CAN 总线上，它由CAN 接口电路及其与计算机串口的连接电路组成，确保数据能准确地在CAN 总线和计算机之间流通。3 硬件电路设计由于计算机串口是标准的RS-232接口，发出的数据信号是以字节为单位进行传送，而CAN 总线信号是以帧为单位进行传送的，因此要想在计算机串口与CAN 总线之间进行数据传送，就必须有CAN总线通信接口卡，此卡的作用就是把计算机串口发出的信号和CAN 总线发出的信号进行格式转换，使每一方都能识别对方发送来的信号，实现数据流通。本文CAN 总线通信接口卡硬件电路设计如图2所示，图中省略了振荡电路和复位电路。 CAN 接口电路〔2〕 CAN 控制器的选取①采用SJA1000芯片，它支持通信协议，它与仅支持的CAN控制器PCA82C200在硬件和软件上完全兼容，并在其基础上增加了新功能：标准帧数据结构和扩展帧数据结构，这两种帧格式都有单2 双接收过滤器；64byte的接收FIFO；可读写访问的错误计数器和错误限制报警及只听方式等。 CAN 收发器①PCA82C250是Philips公司的CAN控制器和物理总线间的接口，可提供对总线的差动发送和接收能力。它有三种不同的工作方式：高速、备用和斜率控制。一般采用斜率控制方式。硬件电路中使用PCA82C250是为了增大通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力，保护总线等作用。 光电隔离为了进一步提高系统的抗干扰能力，在控制器SJA1000和收发器PCA82C250之间增加了由高速隔离器件6N137构成的隔离电路。 单片机的选取②装置选用AT89C51为处理器，它是ATMEL公司8位单片机，与MCS51完全兼容，内部集成有4kbit/s的闪速E2PROM，工作频率最高可达20MHz。 电平转换芯片的选取在CAN 接口电路中，AT89C51芯片使用的是TTL电平，而从计算机串口输出的是RS-232电平，因此要想计算机串口与单片机连接，必须进行电平转换。MAXIM公司生产的MAX202芯片是在缺少±12V电源时进行RS-232/TTL双向电平转换芯片，它的供电电源是单+5V，电平转换的速度的最大值不小于120kbit/s。为了使计算机的电源与CAN接口电路的电源互不受干扰，还在MAX202与AT89C51之间采用光电耦合器，以达到电源隔离的目的。 数据采集单元电路采集单元电路一般由微处理器外加显示键盘电路、模拟量输入电路、开关量输入/输出电路、CAN 总线通信接口电路、实时时钟电路等组成。4 软件设计系统采用C语言开发软件。CAN总线各节点与AT89C51要有效、实时地完成数据通信，软件的设计是关键，也是难点。软件设计主要包括计算机串口通信程序、AT89C51通信程序、CAN节点初始化程序、CAN数据发送、接收程序以及CAN总线出错处理程序等。CAN控制器SJA1000的内部寄存器作为AT89C51芯片的片外寄存器，AT89C51和SJA1000之间进行状态、控制和数据的交换都是通过SJA1000在复位模式或工作模式下对这些寄存器的读写完成的。在初始化CAN内部寄存器时，注意使得各节点的位速率必须一致，而且收、发双方必须同步。数据的接收主要有中断和查询接收两种方式。为提高通信的实时性，采用中断接收方式，而且这样也可保证接收缓存器不会出现数据溢出现象。下面给出SJA1000工作在Basic CAN模式下的初始化流程图（图3）及数据接收的源程序。采用CAN总线技术组成的变电站高压开关柜在线检测系统已在中小型变电站中得到应用，经过实际运行，具有很好的可靠性和抗干扰性，能更好地掌握高压开关柜的运行状态，稳定显示出各参数的波形，可以及时对设备进行检修，避免事故发生。5 结束语在变电站高压开关柜在线检测系统中应用了CAN总线技术，设计了主要硬、软件，并得到实际应用。其硬件电路和软件的设计方法同样适合于其他基于CAN总线的分布式控制系统的节点设计。① SJA1000 stand-alone CAN controller, Philips data sheet.② Philips semiconductor-a worldwide company application notes and development tools for 80C51 microcontrollers.参考文献：〔1〕邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计〔M〕.北京：北京航空航天大学出版社，1996.

110kV变电站设计吧，要是以后进电力系统，回用得着的发电厂电气部分、电力工程CAD、电力系统分析都学过的，图书馆这方面的设计手册、图纸也多

毕业设计(论文)是学生毕业前最后一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习、研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。为了保证我校本科生毕业设计(论文)质量，特制定“同济大学本科生毕业设计(论文)撰写规范”。一、毕业设计（论文）资料的组成A．毕业设计(论文)任务书；B．毕业设计(论文)成绩评定书；C．毕业论文或毕业设计说明书（包括：封面、中外文摘要或设计总说明（包括关键词）、目录、正文、谢辞、参考文献、附录）；D．译文及原文复印件；E．图纸、软盘等。二、毕业设计(论文)资料的填写及有关资料的装订毕业设计(论文)统一使用学校印制的毕业设计(论文)资料袋、毕业设计(论文)任务书、毕业设计(论文)成绩评定书、毕业设计(论文)封面、稿纸（在教务处网上下载用，学校统一纸面格式，使用A4打印纸）。毕业设计(论文)资料按要求认真填写，字体要工整，卷面要整洁，手写一律用黑或蓝黑墨水；任务书由指导教师填写并签字，经院长（系主任）签字后发出。毕业论文或设计说明书要按顺序装订：封面、中外文摘要或设计总说明（包括关键词）、目录、正文、谢辞、参考文献、附录装订在一起，然后与毕业设计(论文)任务书、毕业设计(论文)成绩评定书、译文及原文复印件（订在一起）、工程图纸(按国家标准折叠装订)、软盘等一起放入填写好的资料袋内交指导教师查收，经审阅评定后归档。三、毕业设计说明书(论文)撰写的内容与要求一份完整的毕业设计(论文)应包括以下几个方面：1．标题标题应该简短、明确、有概括性。标题字数要适当，不宜超过20个字，如果有些细节必须放进标题，可以分成主标题和副标题。2．论文摘要或设计总说明论文摘要以浓缩的形式概括研究课题的内容，中文摘要在300字左右，外文摘要以250个左右实词为宜，关键词一般以3～5个为妥。设计总说明主要介绍设计任务来源、设计标准、设计原则及主要技术资料，中文字数要在1500～2000字以内，外文字数以1000个左右实词为宜，关键词一般以5个左右为妥。3．目录目录按三级标题编写（即：1……、……、……），要求标题层次清晰。目录中的标题应与正文中的标题一致，附录也应依次列入目录。4．正文毕业设计说明书(论文)正文包括绪论、正文主体与结论，其内容分别如下：绪论应说明本课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求；简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题；说明本课题的指导思想；阐述本课题应解决的主要问题，在文字量上要比摘要多。正文主体是对研究工作的详细表述，其内容包括：问题的提出，研究工作的基本前提、假设和条件；模型的建立，实验方案的拟定；基本概念和理论基础；设计计算的主要方法和内容；实验方法、内容及其分析；理论论证，理论在课题中的应用，课题得出的结果，以及对结果的讨论等。学生根据毕业设计(论文)课题的性质，一般仅涉及上述一部分内容。结论是对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结，对所得结果与已有结果的比较和课题尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论要写得概括、简短。5．谢辞谢辞应以简短的文字对在课题研究和设计说明书（论文）撰写过程中曾直接给予帮助的人员（例如指导教师、答疑教师及其他人员）表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。6．参考文献与附录参考文献是毕业设计(论文)不可缺少的组成部分，它反映毕业设计(论文)的取材来源、材料的广博程度和材料的可靠程度，也是作者对他人知识成果的承认和尊重。一份完整的参考文献可向读者提供一份有价值的信息资料。一般做毕业设计(论文)的参考文献不宜过多，但应列入主要的文献可10篇以上，其中外文文献在2篇以上。附录是对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入毕业设计（论文）的附录中，例如公式的推演、编写的程序等；如果文章中引用的符号较多时，便于读者查阅，可以编写一个符号说明，注明符号代表的意义。一般附录的篇幅不宜过大，若附录篇幅超过正文，会让人产生头轻脚重的感觉。四、毕业设计(论文)要求我校毕业设计(论文)大致有设计类、理论研究类（理科）、实验研究类、计算机软件设计类、经济、管理及文科类、综合类等，具体要求如下：1．设计类（包括机械、建筑、土建工程等）：学生必须独立绘制完成一定数量的图纸，工程图除了用计算机绘图外必须要有1～2张（2号以上含2号图）是手工绘图；一份15000字以上的设计说明书（包括计算书、调研报告）；参考文献不低于10篇，其中外文文献要在2篇以上。2．理论研究类（理科）：对该类课题工科学生一般不提倡，各院系要慎重选题，除非题目确实有实际意义。该毕业设计报告或论文字数要在20000字以上；根据课题提出问题、分析问题，提出方案、并进行建模、仿真和设计计算等；参考文献不低于15篇，其中外文文献要在4篇以上。3．实验研究类：学生要独立完成一个完整的实验，取得足够的实验数据，实验要有探索性，而不是简单重复已有的工作；要完成15000字以上的论文，其包括文献综述，实验部分的讨论与结论等内容；参考文献不少于10篇，包括2篇以上外文文献。4．计算机软件类：学生要独立完成一个软件或较大软件中的一个模块，要有足够的工作量；要写出10000字以上的软件说明书和论文；毕业设计(论文)中如涉及到有关电路方面的内容时，必须完成调试工作，要有完整的测试结果和给出各种参数指标；当涉及到有关计算机软件方面的内容时，要进行计算机演示程序运行和给出运行结果。5．经济、管理及文科类：学生在教师的指导下完成开题报告；撰写一篇20000字以上的有一定水平的专题论文（外国语专业论文篇幅为5000个词以上。）；参考文献不少于10篇，包括1-2篇外文文献。6．综合类：综合类毕业设计(论文)要求至少包括以上三类内容，如有工程设计内容时，在图纸工作量上可酌情减少，完成10000字以上的论文，参考文献不少于10篇，包括2篇以上外文文献。每位学生在完成毕业设计(论文)的同时要求:(1)翻译2万外文印刷字符或译出5000汉字以上的有关技术资料或专业文献（外语专业学生翻译6000～8000字符的专业外文文献或写出10000字符的外文文献的中文读书报告），内容要尽量结合课题（译文连同原文单独装订成册）。(2)使用计算机进行绘图，或进行数据采集、数据处理、数据分析，或进行文献检索、论文编辑等。绘图是工程设计的基本训练，毕业设计中学生应用计算机绘图，但作为绘图基本训练可要求一定量的墨线和铅笔线图。毕业设计图纸应符合制图标准，学生应参照教务处2004年3月印制的《毕业设计制图规范》进行绘图。五、毕业设计(论文)的写作细则1．书写毕业设计(论文)要用学校规定的文稿纸书写或打印（手写时必须用黑或蓝墨水），文稿纸背面不得书写正文和图表，正文中的任何部分不得写到文稿纸边框以外，文稿纸不得随意接长或截短。汉字必须使用国家公布的规范字。2．标点符号毕业设计(论文)中的标点符号应按新闻出版署公布的"标点符号用法"使用。3．名词、名称科学技术名词术语尽量采用全国自然科学名词审定委员会公布的规范词或国家标准、部标准中规定的名称，尚未统一规定或叫法有争议的名称术语，可采用惯用的名称。使用外文缩写代替某一名词术语时，首次出现时应在括号内注明其含义。外国人名一般采用英文原名，按名前姓后的原则书写。一般很熟知的外国人名（如牛顿、达尔文、马克思等）可按通常标准译法写译名。4．量和单位量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB3100～GB3102-93，它是以国际单位制（SI）为基础的。非物理量的单位，如件、台、人、元等，可用汉字与符号构成组合形式的单位，例如件/台、元/km。5．数字毕业设计(论文)中的测量统计数据一律用阿拉伯数字，但在叙述不很大的数目时，一般不用阿拉伯数字，如"他发现两颗小行星"、"三力作用于一点"，不宜写成"他发现2颗小行星"、"3力作用于1点"。大约的数字可以用中文数字，也可以用阿拉伯数字，如"约一百五十人"，也可写成"约150人"。6．标题层次毕业设计(论文)的全部标题层次应有条不紊，整齐清晰。相同的层次应采用统一的表示体例，正文中各级标题下的内容应同各自的标题对应，不应有与标题无关的内容。章节编号方法应采用分级阿拉伯数字编号方法，第一级为"1"、"2"、"3"等，第二级为""、""、""等,第三级为""、""、""等，但分级阿拉伯数字的编号一般不超过四级，两级之间用下角圆点隔开，每一级的末尾不加标点。各层标题均单独占行书写。第一级标题居中书写；第二级标题序数顶格书写，后空一格接写标题，末尾不加标点；第三级和第四级标题均空两格书写序数，后空一格书写标题。第四级以下单独占行的标题顺序采用.…和.两层，标题均空两格书写序数，后空一格写标题。正文中对总项包括的分项采用⑴、⑵、⑶…单独序号，对分项中的小项采用①、②、③…的序号或数字加半括号，括号后不再加其他标点。7．注释毕业设计(论文)中有个别名词或情况需要解释时，可加注说明，注释可用页末注（将注文放在加注页的下端）或篇末注（将全部注文集中在文章末尾），而不可行中注（夹在正文中的注）。注释只限于写在注释符号出现的同页，不得隔页。8．公式公式应居中书写，公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末，公式和编号之间不加虚线。9．表格每个表格应有表序和表题，表序和表题应写在表格上放正中，表序后空一格书写表题。表格允许下页接写，表题可省略，表头应重复写，并在右上方写"续表××"。10．插图毕业设计的插图必须精心制作，线条粗细要合适，图面要整洁美观。每幅插图应有图序和图题，图序和图题应放在图位下方居中处。图应在描图纸或在白纸上用墨线绘成，也可以用计算机绘图。11．参考文献参考文献一律放在文后，参考文献的书写格式要按国家标准GB7714－87规定。参考文献按文中出现的先后统一用阿拉伯数字进行自然编号，一般序码宜用方括号括起，不用园括号括起。