第一篇：技术报告_智能配电设备自动化检测技术研究20131209_图讲解（定稿）
智能配电设备自动化检测技术 开发与应用 项目技术总结报告
项目完成单位:广东电网公司电力科学研究院 2013年12月
第一章智能配电设备自动化检测技术研究 的背景及意义
1、发展现状
目前国内随着电力自动化的发展,实现配电网智能运行和控制是现代电力发展的方向,随着配网自动化建设的铺开,智能配电设备在电网逐渐广泛的使用,但由于智能配网设备涉及众多设备类型种类,生产厂家众多,技术力量参差不齐,各智能配网设备制造厂家在对通信规约的理解和开发及修改上也存在了很大的随意性,因此容易导致智能配网设备和配网自动化系统主站间的互联互通问题上矛盾层出不穷。从现场调研看:各配网自动化主站系统和智能配网设备的互联及扩容都极大的依赖于设备制造厂家,每一次智能配网设备的扩容或新建,都必须要求双方厂家技术人员现场服务,而且,双方的通信规约还存在随意修改的可能,如果配网自动化主站系统已建设多年并超过厂家义务服务时限,要扩容智能配网设备时,各局不得不承担主站厂家拒绝服务或索取高额服务费用的风险。
为很好的解决配网自动化主站系统和智能配网设备的互联互通问题,实现已通过测试的智能配网设备能方便、快速的接入到配网自动化主站系统中,而不需要双方技术人员现场联调测试,实现通过了规约测试的智能配网设备型号能实现无缝的链接,从而简化配网自动化主站系统和智能配网设备联调过程中通信规约的调试过程。
应用在不同环境下的智能配网设备一般都具有智能开关的功能,在线路上实现可控制的分合,如智能柱上开关应用在架空电网中,能快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸,保证无故障部分正常运行,缩小停电范围。
在配网自动化系统出现异常情况时,智能开关的拒动、误动、慢分和三相严重不同期等机械故障都可能造成恶性事故,甚至可能引起设备爆炸,给配网自动化系统的安全稳定带来不利,甚至造成严重的财产损失。大量统计数据表明,开关事故的80%左右是由机械事故造成的。因此保证一次开关稳
定准确的开、合动作,对保障配网自动化系统的安全稳定运行有着重大意义。对一次开关的机械试验进行测试,了解一次开关的各种参数是否正常,从而进行及时的维护和检修。
2、当前国内、外的研究情况
智能配网设备是近几年随着配网自动化系统的推进而快速发展起来的,主要应用在配网自动化系统中,实现如快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸,保证无故障部分正常运行,缩小停电范围等等功能。是一套综合了传统和现代的配网自动控制技术智能设备,智能配网设备自动化检测开发和应用将集在线检测、信息通讯和计算机技术于一体,形成集测量、保护、控制、通讯为一体的先进自动化检测仪器。
目前国内、外对智能配网设备专业性综合测试工具较为缺乏,多数测试工具主要只能针对智能配网设备的开关机械特性进行测试如高压开关机械特性测试仪,使用继保测试仪对智能配网设备的保护动作进行试验,对通信规约的检测手段仅限于现场安装调试,对一个智能配网设备的自动化检测需要多种测试工具配合测试,测试手段和方法较为落后,而现今配网自动化系统已经呈现典型的设备网络化、管理信息化、时间准确统一等特点,只有对配网自动化系统的智能配网设备进行包括通信规约互联互通、机械性能指标测试、测量采集精度等参数的准确测量,用定量测试代替常规的人为定性测试,才能有效提高配网自动化系统的可靠性。
检测工具的完善是细分行业产品走向成熟的重要环节,智能配网设备也有待于能测试各项重要性能指标的专业化检测工具,就如同继电保护测试仪实现对继电保护产品的检测一样,按照ISO9000标准进行智能柱上开关设备的验收维护将是配网自动化系统行业的发展趋势。
3、项目研究及应用的意义
本项目可应用于国内各省市地区电网公司的配网自动化系统运行维护人员,也可用于配网自动化设备生产厂家的研发辅助,各自动化设备安装调试人员以及电力科研机构等,适用于对智能配电设备生产厂家在地区电网的入网检测(自动化部分、生产厂家出厂验收测试、现场安装调试测试、现场验收测试、现场维护测试等。改善国内智能配电设备配网自动化综合测试
工具缺乏的困局。
推进智能配电设备自动化系统运行可靠性的提高,有了一套好的检测手段和检测规范,能整体提升智能配电设备产品质量水平的提高,减少智能配电设备缺陷率;提高智能配电设备的定检质量,及时排除事故隐患,从而提高智能配电设备自动化系统的运行维护水平,减少因智能配电设备故障带来的电网事故损失;提高智能配电设备现场测试质量,利用准确的数据,有利于进行事故后分析,减少事故分析所需的人力、物理和事故分析周期。
降低智能配电设备维护人员的劳动强度,提高其维护水平。第二章智能配电设备自动化检测技术 研究的主要内容
智能配电设备自动化监测技术的研究内容是针对智能配网设备的特点,实现智能配网设备的开关机械性能测试;IO性能指标测试、测量精度指标测试;控制器(FTU传送到配网自动化监控后台的通信规约接入性测试。
1、智能配网设备开关机械性能测试
当电气设备或线路发生故障时,智能配网设备的开关能实现如快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸等功能,保证无故障部分正常运行,缩小停电范围。在配网自动化系统出现异常情况时,开关的拒动、误动、慢分和三相严重不同期等机械故障都可能造成恶性事故,甚至可能引起设备爆炸,给配网自动化系统的安全稳定带来不利,甚至造成严重的财产损失。大量统计数据表明,开关事故的80%左右是由机械事故造成的。因此保证一次开关稳定准确的开、合动作,对保障配网自动化系统的安全稳定运行有着重大意义。对一次开关的机械试验进行测试,了解一次开关的各种参数是否正常,从而进行及时的维护和检修。
智能开关的机械性能测试包括机械特性测试、机械操作测试、机械寿命测试。
A、机械特性测试
一次开关机械特性主要测试开关的分、合闸速度与时间特性,速度和时间特性的测量是鉴定开关调整安装或质量检修的重要指标。
主要测试:分(合闸时间、分、合闸同期性、分—合闸时间、合—分闸时间、分(合闸平均速度等参数。
测试流程如图所示:
图1 开关测试流程图
本项目研究产品向智能开关发送分(合闸启动信号,同时开始计时t1, 并对开关电信号同步采集,当智能开关动作时,记录每项动作时的时间t a、t b、t c;测试原理图如图所示:
图2 开关特性测试原理图 智能开关机械特性参数计算如下: 分、合闸时间:t分(t合= MAX(t a、t b、t c—t1;分、合闸同期性:t同= MAX(t a、t b、t c—MIN(t a、t b、t c;分、合闸平均速度:V分(V合= S / A VG(t a、t b、t c;说明: MAX(t a、t b、t c:取三相动作时间的最大值 MIN(t a、t b、t c:取三相动作时间的最小值 A VG(t a、t b、t c:取三相动作时间的平均值
S:行程,开关技术条件书上给定参数或通过长度测量仪量测值 B、机械操作测试
机械操作测试的目的是检测开关在规定操作条件下的操作性能及合闸、分闸和自动重合闸操作的可靠性。
分别在30%、65%、100%、120%额定操作电压下进行操作试验: 30%额定操作电压下,开关不得分、合闸;65%、100%、120%额定操作电压下,开关应能可靠分、合闸。C、机械寿命测试
机械寿命试验的目的是验证开关在规定的机械特性及不更换零部件的
条件下,能否承受规定的分、合闸空载操作次数的试验;同时,考核产品机械操作的稳定性。
设置分合时间及分合次数参数,在寿命测试功能下可自动完成所设置分、合闸次数的操作。测试过程中检测是否出现拒分、据合、误分、误合等现象来判断开关的寿命。
2、智能配网设备的IO性能指标测试、测量精度测试
智能配电设备具有IO数据采集、遥测数据采集的功能,这些数据采集的精准性将直接影响智能配电设备的质量和运行稳定,从而影响配电自动化系统的安全。本研究课题将实现对智能配电设备的IO性能指标(遥信防抖、SOE分辨率、遥信风暴、遥控输出等进行检测和遥测(电压、电流采集精度进行检测。
A、遥信防抖测试
输出一定的脉冲宽度,并比较通过系统产生的遥信变位事件,检测被测智能配网设备所能识别的遥信脉冲宽度临界值,即遥信防抖参数。
图3 遥信防抖测试示意图 B、SOE分辨率测试
输出一定的时间间隔,并通过通讯规约接收待测系统反馈的带时标SOE 事件,从而检测出待测装置所能分辨的最小遥信变位时间间隔,即SOE最小分辨率。
图4 SOE分辨率测试示意图 C、遥测采集精度测试
输出高精度的三相电压、电流,检测待测系统反馈的电压、电流值并进行比较,计算出智能配电设备遥测采集的精度。
图5遥测采样精度测试示意图 D、保护动作试验功能
智能配电设备一个很重要的功能就是具有保护功能,在不同故障情况下自动对开关进行分闸、合闸动作。
根据不同的开关类型和不同的应用,智能柱上开关的保护配置不同:智能柱上断路器配置下面保护动作(或其中部分: ✧带时限的过流保护 ✧速断保护 ✧零序保护
✧重合闸后加速保护
智能柱上负荷开关配置下面保护动作(或其中部分
✧有压延时合闸动作 ✧无压延时分闸动作
3、智能柱上开关通信规约接入性测试
智能配电设备通过控制器(FTU可灵活配置多种通信模块、开关动作、IO数据采集后控制器(FTU可采用无线、载波、光纤等多种通信方式将告警信号上传至配网自动化监控后台,缩短运行人员的故障查找时间。
为很好的解决各厂家的智能配电设备和配网自动化监控后台的互联互通问题,实现已通过测试的智能配电设备能方便、快速的接入到配网自动化监控后台系统中,而不需要双方技术人员现场联调测试,实现通过了规约测试的智能配电设备型号能实现无缝的链接,从而简化配网自动化监控后台系统和智能配电设备联调过程中通信规约的调试过程。
测试系统具有模拟仿真主站的功能,实现智能配电设备的控制器(FTU传送到配网自动化监控后台的通信规约的接入性测试(通信规约可以根据要求进行定制开发和修改。规约接入性测试过程可以根据配网自动化监控后台的规约规范按需进行测试命令的选择和配置,实现测试任务步进显示,规约命令异常及时报警处理。
第三章智能配电设备自动化检测技术研究平台的原理
1、整机实现框图
图6 智能配电检测装置实现框图
如图6所示,为智能配电检测装置的实现框图。智能配电设备主要由两大部分组成,即一次开关和自动化控制器FTU,而FTU又包括了遥信、遥测模块,智能配电检测装置主要完成对三大主要模块的检测。
智能配电检测装置的高压特性测试模块主要完成一次开关的分(合闸时间、分、合闸同期性、分—合闸时间、合—分闸时间、分(合闸平均速度等参数测试、低电压试验和开关寿命的测试等。
遥信防抖、遥信精度及保护动作测试模块主要完成对FTU的IO及采样精度测试,完成IO的防抖测试、SOE分辨率测试、遥测值精度测试及常见的保护动作测试。
通信规约接入性测试模块主要完成对FTU通信规约的测试,智能配电检测装置担当主站的功能,与被测FTU通信,发送各种报文,验证规约的正确性,并作出评价。
2、硬件结构框图
图7 智能配电检测装置硬件结构框图
如图7所示,为智能配电检测装置的硬件实现框图。装置高度集成,主要由嵌入式控制板、电压、电流产生模块、开关及IO测试模块组成,装置本身体积小,兼容了三大功能,通过外置笔记本经以太网口连接装置并控制输出。
电压、电流产生模块主要产生4路电压,3路电流,输出到FTU,完成遥测量的测试及保护动作测试。该模块选用了开关电源配合线性功放输出。
开关及IO测试模块,主要通过IO输出遥信信号,可用于测试遥信的防抖及SOE分辨率测试,采用了高性能的32位浮点处理器,保证了较小间隔的输出,实现毫秒以下的精度测试。该模块同时输出可调的大电流电压用于驱动一次开关分合闸,提供分合闸信号控制开关分合操作,提供6断口信号采集,支持外部分合闸同步信号的触发。
嵌入式控制板为底层控制的综合控制板,主要实现各种接口的电气连接、数据的上送及下传。对外提供规约接收接口及外置笔记本的控制接口。
装置设计为便携式,无显示屏,通过网口外接笔记本电脑,实现人机界面,在笔记本上运行操作控制界面,实现全部的测试。
3、软件总体结构框图
图8 智能配电检测装置软件整体结构框图
图8所示为智能配电检测设备的整机软件结构框图。由图可知,软件主要由界面模块、规约分析模块及控制模块组成。
A界面模块
界面模块主要提供客户的操作接口具体包含了基本参数配置、规约测试操作、遥信遥测性能测试、开关特性测试及报告的查询和打印功能。
●基本参数设置主要完成通讯接口、存储路径、权限等设置。
●规约测试操作提供标准101及104通讯规约的检测,测试采用模拟主站的 方法对设备进行规约要求的各项功能检测,并提供错误模拟功能查看设 备容错性能。并具备报文记录,报文解析,及编辑发送功能;●遥信遥测性能测试主要包括遥信IO防抖,SOE分辨率测试,遥测精度 及保护动作试验四部分构成;●开关特性测试主要实现一次开关的常规试验,重合闸试验,及低电压试 验。每项测试均提供相应的参数设定功能;●报告打印实现主要提供各种测试数据结果的查询及打印。B规约通讯模块
规约通讯模块主要封装了101及104的通讯规约接口实现,包括链路连接,APDU APCI ASDU等封装,数据的发送,接收,解析,以及通讯异常时处理等功能,其中101通过后台机的USB转串口直接连接待测设备,104规约则直接连接连接到测试仪的控制板上间接和待测设备通讯。规约通讯模块将采用模拟主站的方式和待测设备相连并交互,用来配合需要和设备交互数据的所有测试项目的实现。
C控制模块
此模块主要通过和嵌入控制板进行交互,实现和底层开关测试模块及电压电流产生模块之间的通讯,来实现检测设备对外的所有模拟及开关量的输出控制功能。
第四章智能配电设备自动化检测技术研究平台的实现
1、平台实现框图
图9 智能配电检测装置硬件实现框图
如图9所示,为智能配电检测装置的实现框图。整机由四部分组成:开关特性测试模块、继电保护模块、IO特性测试模块和规约测试模块。
继电保护模块的CPU使用DSP搭配FPGA芯片作为控制处理器,控制线性功放输出电压、电流信号,同时提供了各种传感器信号及保护信号的反馈接入,防止设备操作不当引起设备损坏。继电保护模块通过以太网接收控制指令。
IO特性测试模块主要完成IO输出,由DSP处理器IO口控制信号继电实现,实现消抖及SOE分辨率测试。
开关特性测试模块主要完成智能配电设备的一次开关的各项测试,该模块使用高性能的32位浮点DSP,通过中断信号,接收同步信号,实现定时器的准确计时,使用光电隔离回路采集一次开关断口的状态,使用16 位精度AD芯片采集距离传感器和角度传感器的信号,实现开关位移和角度的测量。同时该模块提供开关分合闸的驱动电压。
规约测试模块主要包含了规约测试和操作控制两大模块,运行在外置笔记本电脑上,提供了对设备操作的人机界面,对装置的控制信息通过以太网口传输到设备。同时完成对被测对象FTU的通信规约测试。
2、继电保护模块的实现
图10 继电保护模块实现框图
如图10所示,为继电保护模块的试验框图。使用CPU作为核心,CPU 采用DDS算法,模拟电压、电流波形,送到数模转换模块,生成需要的波形,经低通滤波及隔离后送入功率放大模块,进行功率放大,输出大功率的电压、电流。
CPU同时对输出的电压电流进行采集(可选,检测电压、电流的输出。由于功率放大模块发热量大,因此在功率放大模块上添加温度传感器,监测功放模块的温度,如果超过一个的范围,可以通过功放开关,关闭功放的输出,起到保护作用。同时也可以接入功放模块自身输出的一些保护信号,监测功放的状态,进行相应的保护。
CPU需要提供一个以太网控制接口,接收上位机的控制信息,并完成做相应操作。
3、开关特性测试模块的实现
图11 开关特性测试实现框图
如图11所示,为开关机械特性测试模块的实现框图,以DSP 处理器为核心,主要完成数据的采集、开入和开出功能。
当需要做开关特性测试时,DSP 控制输出分闸或合闸信号,驱动一次开关的分合闸线圈,其分合闸电源可以由装置直流电源供给或者使用外部交流电源。
同步检测模块检测到分合闸触发信号后(与分合闸控制信号输出同时触发,产生脉冲,以中断的形式送给DSP ,DSP 收到中断信号后,开始采集断口的状态信号,根据断口开闭时间计算一次开关分合闸时间。
断口的状态作为开关量的形式输入,一次开关的断口相当于一对硬接点,整个开关量输入回路由装置提供12v 直流电源驱动。
DSP 使用AD 芯片实现对传感器信号的采集。第五章项目总结 1 样机完成情况
样机已组装完成,目前已对2套成套智能开关及4种控制器进行测试,基本实现了设计要求。
图12 测试仪前视图
图13 测试仪后视图
图14 测试仪面板图 2配套软件完成情况
目前智能配电设备综合测试仪的软件已经开发完毕,正在实际测试中不断完善功能,提高软件的易用性和稳定性。
智能配电设备综合测试仪软件依据功能不同,划分为三大部分,分别是开关机械特性测试、精度测量及IO性能测试和通讯规约测试,其测试内容分别如图
15、图16和图17所示。
图15 开关机械特性测试功能
开关机械特性测试包括了三个子功能,分别是开关机械寿命测试、常规测试-重合闸、电压试验。
图16 精度测量及IO性能测试项
精度测试及IO性能测试包括四个子功能,分别是遥测采集精度测试、保护动作测试、遥信防抖试验和SOE分辨率试验。
图17 通讯规约测试
通讯规约测试包括101通讯测试和104通讯测试。3综合测试情况
目前样机及配套软件已完成了两次联调测试,在测试中坚持发现问题,完善提高的原则,力求提高软件的易用性和稳定性。
已对两套智能开关成套设备完成了测试,测试中发现的问题及时进行了修改和完善;已对4套控制器进行了测试,主要完善了对不同公司产品通讯101、104规约的接入的兼容性。
第二篇：技术报告_智能配电设备自动化检测技术研究20131209
智能配电设备自动化检测技术
开发与应用
项目技术总结报告
项目完成单位：广东电网公司电力科学研究院
2013年12月 第一章 智能配电设备自动化检测技术研究的背景及意义
1、发展现状
目前国内随着电力自动化的发展，实现配电网智能运行和控制是现代电力发展的方向，随着配网自动化建设的铺开，智能配电设备在电网逐渐广泛的使用，但由于智能配网设备涉及众多设备类型种类，生产厂家众多，技术力量参差不齐，各智能配网设备制造厂家在对通信规约的理解和开发及修改上也存在了很大的随意性，因此容易导致智能配网设备和配网自动化系统主站间的互联互通问题上矛盾层出不穷。从现场调研看：各配网自动化主站系统和智能配网设备的互联及扩容都极大的依赖于设备制造厂家，每一次智能配网设备的扩容或新建，都必须要求双方厂家技术人员现场服务，而且，双方的通信规约还存在随意修改的可能，如果配网自动化主站系统已建设多年并超过厂家义务服务时限，要扩容智能配网设备时，各局不得不承担主站厂家拒绝服务或索取高额服务费用的风险。
为很好的解决配网自动化主站系统和智能配网设备的互联互通问题，实现已通过测试的智能配网设备能方便、快速的接入到配网自动化主站系统中，而不需要双方技术人员现场联调测试，实现通过了规约测试的智能配网设备型号能实现无缝的链接，从而简化配网自动化主站系统和智能配网设备联调过程中通信规约的调试过程。
应用在不同环境下的智能配网设备一般都具有智能开关的功能，在线路上实现可控制的分合，如智能柱上开关应用在架空电网中，能快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸，保证无故障部分正常运行，缩小停电范围。
在配网自动化系统出现异常情况时，智能开关的拒动、误动、慢分和三相严重不同期等机械故障都可能造成恶性事故，甚至可能引起设备爆炸，给配网自动化系统的安全稳定带来不利，甚至造成严重的财产损失。大量统计数据表明，开关事故的80%左右是由机械事故造成的。因此保证一次开关稳 定准确的开、合动作，对保障配网自动化系统的安全稳定运行有着重大意义。对一次开关的机械试验进行测试，了解一次开关的各种参数是否正常，从而进行及时的维护和检修。
2、当前国内、外的研究情况
智能配网设备是近几年随着配网自动化系统的推进而快速发展起来的，主要应用在配网自动化系统中，实现如快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸，保证无故障部分正常运行，缩小停电范围等等功能。是一套综合了传统和现代的配网自动控制技术智能设备，智能配网设备自动化检测开发和应用将集在线检测、信息通讯和计算机技术于一体，形成集测量、保护、控制、通讯为一体的先进自动化检测仪器。
目前国内、外对智能配网设备专业性综合测试工具较为缺乏，多数测试工具主要只能针对智能配网设备的开关机械特性进行测试如高压开关机械特性测试仪，使用继保测试仪对智能配网设备的保护动作进行试验，对通信规约的检测手段仅限于现场安装调试，对一个智能配网设备的自动化检测需要多种测试工具配合测试，测试手段和方法较为落后，而现今配网自动化系统已经呈现典型的设备网络化、管理信息化、时间准确统一等特点，只有对配网自动化系统的智能配网设备进行包括通信规约互联互通、机械性能指标测试、测量采集精度等参数的准确测量，用定量测试代替常规的人为定性测试，才能有效提高配网自动化系统的可靠性。
检测工具的完善是细分行业产品走向成熟的重要环节，智能配网设备也有待于能测试各项重要性能指标的专业化检测工具，就如同继电保护测试仪实现对继电保护产品的检测一样，按照ISO9000标准进行智能柱上开关设备的验收维护将是配网自动化系统行业的发展趋势。
3、项目研究及应用的意义
本项目可应用于国内各省市地区电网公司的配网自动化系统运行维护人员，也可用于配网自动化设备生产厂家的研发辅助，各自动化设备安装调试人员以及电力科研机构等，适用于对智能配电设备生产厂家在地区电网的入网检测（自动化部分）、生产厂家出厂验收测试、现场安装调试测试、现场验收测试、现场维护测试等。改善国内智能配电设备配网自动化综合测试 工具缺乏的困局。
推进智能配电设备自动化系统运行可靠性的提高，有了一套好的检测手段和检测规范，能整体提升智能配电设备产品质量水平的提高，减少智能配电设备缺陷率；
提高智能配电设备的定检质量，及时排除事故隐患，从而提高智能配电设备自动化系统的运行维护水平，减少因智能配电设备故障带来的电网事故损失；
提高智能配电设备现场测试质量，利用准确的数据，有利于进行事故后分析，减少事故分析所需的人力、物理和事故分析周期。
降低智能配电设备维护人员的劳动强度，提高其维护水平。第二章 智能配电设备自动化检测技术
研究的主要内容
智能配电设备自动化监测技术的研究内容是针对智能配网设备的特点，实现智能配网设备的开关机械性能测试；IO性能指标测试、测量精度指标测试；控制器（FTU）传送到配网自动化监控后台的通信规约接入性测试。
1、智能配网设备开关机械性能测试
当电气设备或线路发生故障时，智能配网设备的开关能实现如快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸等功能，保证无故障部分正常运行，缩小停电范围。在配网自动化系统出现异常情况时，开关的拒动、误动、慢分和三相严重不同期等机械故障都可能造成恶性事故，甚至可能引起设备爆炸，给配网自动化系统的安全稳定带来不利，甚至造成严重的财产损失。大量统计数据表明，开关事故的80%左右是由机械事故造成的。因此保证一次开关稳定准确的开、合动作，对保障配网自动化系统的安全稳定运行有着重大意义。对一次开关的机械试验进行测试，了解一次开关的各种参数是否正常，从而进行及时的维护和检修。
智能开关的机械性能测试包括机械特性测试、机械操作测试、机械寿命测试。
A)、机械特性测试
一次开关机械特性主要测试开关的分、合闸速度与时间特性，速度和时间特性的测量是鉴定开关调整安装或质量检修的重要指标。
主要测试：分（合）闸时间、分、合闸同期性、分—合闸时间、合—分闸时间、分（合）闸平均速度等参数。
测试流程如图所示：
测试准备开关动作（分、合闸操作）信号采集数据处理及分析 图1 开关测试流程图
本项目研究产品向智能开关发送分（合）闸启动信号，同时开始计时
t1，并对开关电信号同步采集，当智能开关动作时，记录每项动作时的时间ta、tb、tc；
测试原理图如图所示：
图2 开关特性测试原理图
智能开关机械特性参数计算如下： 分、合闸时间：t
分（t合）= MAX（ta、tb、tc）—t1；
ttt
ttt分、合闸同期性：t
同 = MAX（a、b、c）—MIN（a、b、c）；
分、合闸平均速度：V分(V合)= S / AVG（ta、tb、tc）； 说明：
MAX（ta、tb、tc）：取三相动作时间的最大值 MIN（ta、tb、tc）：取三相动作时间的最小值 AVG（ta、tb、tc）：取三相动作时间的平均值
S：行程，开关技术条件书上给定参数或通过长度测量仪量测值 B)、机械操作测试
机械操作测试的目的是检测开关在规定操作条件下的操作性能及合闸、分闸和自动重合闸操作的可靠性。
分别在30%、65%、100%、120%额定操作电压下进行操作试验： 30%额定操作电压下，开关不得分、合闸；
65%、100%、120%额定操作电压下，开关应能可靠分、合闸。C)、机械寿命测试
机械寿命试验的目的是验证开关在规定的机械特性及不更换零部件的 条件下，能否承受规定的分、合闸空载操作次数的试验；同时，考核产品机械操作的稳定性。
设置分合时间及分合次数参数，在寿命测试功能下可自动完成所设置分、合闸次数的操作。测试过程中检测是否出现拒分、据合、误分、误合等现象来判断开关的寿命。
2、智能配网设备的IO性能指标测试、测量精度测试
智能配电设备具有IO数据采集、遥测数据采集的功能，这些数据采集的精准性将直接影响智能配电设备的质量和运行稳定，从而影响配电自动化系统的安全。本研究课题将实现对智能配电设备的IO性能指标（遥信防抖、SOE分辨率、遥信风暴、遥控输出等）进行检测和遥测（电压、电流）采集精度进行检测。A)、遥信防抖测试
输出一定的脉冲宽度，并比较通过系统产生的遥信变位事件，检测被测智能配网设备所能识别的遥信脉冲宽度临界值，即遥信防抖参数。
图3 遥信防抖测试示意图
B)、SOE分辨率测试
输出一定的时间间隔，并通过通讯规约接收待测系统反馈的带时标SOE事件，从而检测出待测装置所能分辨的最小遥信变位时间间隔，即SOE最小分辨率。
图4 SOE分辨率测试示意图
C)、遥测采集精度测试
输出高精度的三相电压、电流，检测待测系统反馈的电压、电流值并进行比较，计算出智能配电设备遥测采集的精度。
图5遥测采样精度测试示意图
D)、保护动作试验功能
智能配电设备一个很重要的功能就是具有保护功能，在不同故障情况下自动对开关进行分闸、合闸动作。
根据不同的开关类型和不同的应用，智能柱上开关的保护配置不同： 智能柱上断路器配置下面保护动作（或其中部分）： 带时限的过流保护 速断保护 零序保护 重合闸后加速保护 智能柱上负荷开关配置下面保护动作（或其中部分） 有压延时合闸动作 无压延时分闸动作
3、智能柱上开关通信规约接入性测试
智能配电设备通过控制器（FTU）可灵活配置多种通信模块、开关动作、IO数据采集后控制器（FTU）可采用无线、载波、光纤等多种通信方式将告警信号上传至配网自动化监控后台，缩短运行人员的故障查找时间。
为很好的解决各厂家的智能配电设备和配网自动化监控后台的互联互通问题，实现已通过测试的智能配电设备能方便、快速的接入到配网自动化监控后台系统中，而不需要双方技术人员现场联调测试，实现通过了规约测试的智能配电设备型号能实现无缝的链接，从而简化配网自动化监控后台系统和智能配电设备联调过程中通信规约的调试过程。
测试系统具有模拟仿真主站的功能，实现智能配电设备的控制器（FTU）传送到配网自动化监控后台的通信规约的接入性测试（通信规约可以根据要求进行定制开发和修改）。规约接入性测试过程可以根据配网自动化监控后台的规约规范按需进行测试命令的选择和配置，实现测试任务步进显示，规约命令异常及时报警处理。第三章 智能配电设备自动化检测技术研究
平台的原理
1、整机实现框图
智能配电设备智能配电设备自动检测装置一次开关高压开关特性测试系统总线遥信、遥测采集模块FTU通信模块遥信防抖、遥测精度及保护动作测试操作控制终端通信规约接入性测试 图6 智能配电检测装置实现框图
如图6所示，为智能配电检测装置的实现框图。智能配电设备主要由两大部分组成，即一次开关和自动化控制器FTU，而FTU又包括了遥信、遥测模块，智能配电检测装置主要完成对三大主要模块的检测。
智能配电检测装置的高压特性测试模块主要完成一次开关的分（合）闸时间、分、合闸同期性、分—合闸时间、合—分闸时间、分（合）闸平均速度等参数测试、低电压试验和开关寿命的测试等。
遥信防抖、遥信精度及保护动作测试模块主要完成对FTU的IO及采样精度测试，完成IO的防抖测试、SOE分辨率测试、遥测值精度测试及常见的保护动作测试。
通信规约接入性测试模块主要完成对FTU通信规约的测试，智能配电检测装置担当主站的功能，与被测FTU通信，发送各种报文，验证规约的正确性，并作出评价。
2、硬件结构框图
网口嵌入式控制板网口控制接口控制用笔记本规约接收外触发信号断口信号（6路）被测对象分合闸控制高压开关驱动输出4路电压输出3路电流输出被测对象遥信输出电压电流产生模块开关及IO测试模块
图7 智能配电检测装置硬件结构框图
如图7所示，为智能配电检测装置的硬件实现框图。装置高度集成，主要由嵌入式控制板、电压、电流产生模块、开关及IO测试模块组成，装置本身体积小，兼容了三大功能，通过外置笔记本经以太网口连接装置并控制输出。
电压、电流产生模块主要产生4路电压，3路电流，输出到FTU，完成遥测量的测试及保护动作测试。该模块选用了开关电源配合线性功放输出。
开关及IO测试模块，主要通过IO输出遥信信号，可用于测试遥信的防抖及SOE分辨率测试，采用了高性能的32位浮点处理器，保证了较小间隔的输出，实现毫秒以下的精度测试。该模块同时输出可调的大电流电压用于驱动一次开关分合闸，提供分合闸信号控制开关分合操作，提供6断口信号采集，支持外部分合闸同步信号的触发。
嵌入式控制板为底层控制的综合控制板，主要实现各种接口的电气连接、数据的上送及下传。对外提供规约接收接口及外置笔记本的控制接口。
装置设计为便携式，无显示屏，通过网口外接笔记本电脑，实现人机界面，在笔记本上运行操作控制界面，实现全部的测试。
3、软件总体结构框图
配电测试仪软件结构界面模块规约通讯模块101规约101通讯规约104通讯规约待测装置基本参数设置规约测试操作遥信遥测测试开关特性试验报告打印实现104规约控制模块功放控制UI开关控制配网测试仪后台CPU 图8 智能配电检测装置软件整体结构框图
图8所示为智能配电检测设备的整机软件结构框图。由图可知，软件主要由界面模块、规约分析模块及控制模块组成。
A)界面模块
界面模块主要提供客户的操作接口 具体包含了基本参数配置、规约测试操作、遥信遥测性能测试、开关特性测试及报告的查询和打印功能。 基本参数设置主要完成通讯接口、存储路径、权限等设置。
规约测试操作提供标准101及104通讯规约的检测，测试采用模拟主站的方法对设备进行规约要求的各项功能检测，并提供错误模拟功能查看设备容错性能。并具备报文记录，报文解析，及编辑发送功能； 遥信遥测性能测试主要包括遥信IO防抖，SOE分辨率测试，遥测精度及保护动作试验四部分构成； 开关特性测试主要实现一次开关的常规试验,重合闸试验，及低电压试验。每项测试均提供相应的参数设定功能；
报告打印实现主要提供各种测试数据结果的查询及打印。
B)规约通讯模块
规约通讯模块主要封装了101及104的通讯规约接口实现，包括链路连接,APDU APCI ASDU等封装，数据的发送，接收，解析，以及通讯异常时处理等功能,其中101通过后台机的USB转串口直接连接待测设备，104规约则直接连接连接到测试仪的控制板上间接和待测设备通讯。规约通讯模块将采用模拟主站的方式和待测设备相连并交互,用来配合需要和设备交互数据的所有测试项目的实现。C)控制模块
此模块主要通过和嵌入控制板进行交互,实现和底层开关测试模块及电压电流产生模块之间的通讯，来实现检测设备对外的所有模拟及开关量的输出控制功能。第四章 智能配电设备自动化检测技术研究
平台的实现
1、平台实现框图
规约测试模块继电保护模块AD输入（8路）温度传感器规约测试模块网口操作控制模块网口Switch网口网口功放保护信号输出电压、电流功率放大（4U+6I）低通滤波及隔离DA输出（8路）IOEMIFDSP+FPGADSP内外同步时产生开始计时脉冲）中断IO30v~267v DC 20A 开关操作电源功放开关分合闸输出控制（2路）IO测试输出4路开出4路信号继电器IO口AD输入6个断口状态采集(6路开关量)IO特性测试模块传感器信号采集12v 断口开关驱动电源开关特性测试模块
图9 智能配电检测装置硬件实现框图
如图9所示，为智能配电检测装置的实现框图。整机由四部分组成：开关特性测试模块、继电保护模块、IO特性测试模块和规约测试模块。
继电保护模块的CPU使用DSP搭配FPGA芯片作为控制处理器，控制线性功放输出电压、电流信号，同时提供了各种传感器信号及保护信号的反馈接入，防止设备操作不当引起设备损坏。继电保护模块通过以太网接收控制指令。
IO特性测试模块主要完成IO输出，由DSP处理器IO口控制信号继电实现，实现消抖及SOE分辨率测试。
开关特性测试模块主要完成智能配电设备的一次开关的各项测试，该模块使用高性能的32位浮点DSP，通过中断信号，接收同步信号，实现定时器的准确计时，使用光电隔离回路采集一次开关断口的状态，使用16 位精度AD芯片采集距离传感器和角度传感器的信号，实现开关位移和角度的测量。同时该模块提供开关分合闸的驱动电压。
规约测试模块主要包含了规约测试和操作控制两大模块，运行在外置笔记本电脑上，提供了对设备操作的人机界面，对装置的控制信息通过以太网口传输到设备。同时完成对被测对象FTU的通信规约测试。
2、继电保护模块的实现
DDS算法DA输出（8路）温度传感器低通滤波及隔离功率放大（4U+3I）输出电压、电流CPU功放保护信号功放开关AD输入（8路）以太网接口
图10 继电保护模块实现框图
如图10所示，为继电保护模块的试验框图。使用CPU作为核心，CPU采用DDS算法，模拟电压、电流波形，送到数模转换模块，生成需要的波形，经低通滤波及隔离后送入功率放大模块，进行功率放大，输出大功率的电压、电流。
CPU同时对输出的电压电流进行采集（可选），检测电压、电流的输出。由于功率放大模块发热量大，因此在功率放大模块上添加温度传感器，监测功放模块的温度，如果超过一个的范围，可以通过功放开关，关闭功放的输出，起到保护作用。同时也可以接入功放模块自身输出的一些保护信号，监测功放的状态，进行相应的保护。
CPU需要提供一个以太网控制接口，接收上位机的控制信息，并完成做相应操作。
3、开关特性测试模块的实现
同步检测模块（内外同步时产生开始计时脉冲）断口信号采集模块（6个断口对应6路开关量采集）中断DSP开出信号开入信号分合闸控制模块（检测当前开关状态，然后做出分合闸控制信号输出）电源模块2（12v 断口开关驱动电源）传感器模拟量采集电源模块1（30v~267v DC 20A 开关操作电源）
图11 开关特性测试实现框图
如图11所示，为开关机械特性测试模块的实现框图，以DSP处理器为核心，主要完成数据的采集、开入和开出功能。
当需要做开关特性测试时，DSP控制输出分闸或合闸信号，驱动一次开关的分合闸线圈，其分合闸电源可以由装置直流电源供给或者使用外部交流电源。
同步检测模块检测到分合闸触发信号后（与分合闸控制信号输出同时触发），产生脉冲，以中断的形式送给DSP，DSP收到中断信号后，开始采集断口的状态信号，根据断口开闭时间计算一次开关分合闸时间。
断口的状态作为开关量的形式输入，一次开关的断口相当于一对硬接点，整个开关量输入回路由装置提供12v直流电源驱动。
DSP使用AD芯片实现对传感器信号的采集。
第五章 项目总结 样机完成情况
样机已组装完成，目前已对2套成套智能开关及4种控制器进行测试，基本实现了设计要求。
图12 测试仪前视图
图13 测试仪后视图
图14 测试仪面板图
2配套软件完成情况
目前智能配电设备综合测试仪的软件已经开发完毕，正在实际测试中不断完善功能，提高软件的易用性和稳定性。
智能配电设备综合测试仪软件依据功能不同，划分为三大部分，分别是开关机械特性测试、精度测量及IO性能测试和通讯规约测试，其测试内容分别如图
15、图16和图17所示。
图15 开关机械特性测试功能
开关机械特性测试包括了三个子功能，分别是开关机械寿命测试、常规测试-重合闸、电压试验。
图16 精度测量及IO性能测试项
精度测试及IO性能测试包括四个子功能，分别是遥测采集精度测试、保护动作测试、遥信防抖试验和SOE分辨率试验。
图17 通讯规约测试
通讯规约测试包括101通讯测试和104通讯测试。综合测试情况
目前样机及配套软件已完成了两次联调测试，在测试中坚持发现问题，完善提高的原则，力求提高软件的易用性和稳定性。
已对两套智能开关成套设备完成了测试，测试中发现的问题及时进行了修改 和完善；
已对4套控制器进行了测试，主要完善了对不同公司产品通讯101、104规约的接入的兼容性。
第三篇：XX电业局配电自动化技术报告
XX电业局配网自动化系统验收资料汇编
技术报告
XX电业局配网自动化工程项目
技术报告
XX电业局 二〇一一年七月
目 录
一、需求分析...................................................................................................................................1
二、技术方案的比较和确定...........................................................................................................1
三、系统建设完成情况...................................................................................................................3
（一）主站系统结构...............................................................................................................3
（二）主站系统功能...............................................................................................................3
1、系统功能简介.....................................................................................................................3
2、SCADA功能..........................................................................................................................4
3、网络拓扑分析功能.............................................................................................................5
4、馈线自动化功能.................................................................................................................5
5、丰富的统计功能.................................................................................................................5
6、配电仿真功能.....................................................................................................................6
（三）系统主要创新点...........................................................................................................6
1、基于IEC标准的信息系统应用集成.................................................................................6
2、完备的馈线自动化功能.....................................................................................................6
四、配网建设建议...........................................................................................................................7
（一）管理方面.....................................................................................错误！未定义书签。
（二）主站系统方面.............................................................................错误！未定义书签。XX电业局配网自动化系统验收资料汇编
技术报告
XX配网自动化系统建设技术报告
一、需求分析
配电网是电力供应链的末端，是直接面向社会和广大客户的重要能源载体之一，也是坚强智能电网中的重要基础和组成部分。配电自动化是以一次网架和设备为基础，综合利用多种通信方式，以配电自动化系统为核心，实现配电系统的监测与控制，并通过与相关应用系统的信息集成，实现配电系统的科学管理。是利用现代电子、计算机、通信及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备在正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电配电管理的现代化。配电自动化是实施智能化配电网的重要手段，是提高城网供电可靠性的必然需要，是电力系统现代化发展的必然趋势。
二、武威配电自动化试点工程的建设必要性
(1)提高供电可靠性的需要。随着经济的快速发展和人们生活的不断改善，人们对供电可靠的要求也越来越高，但目前武威配电网还存在着检修任务繁重、人工查询故障、一点故障全线停电、恢复供电速度慢的问题，供电可靠性已不能满足人们的需要。而实现配电网自动化是提高供电可靠性的最有效手段，它不但可以实现三遥，还可以实现故障自动定位、隔离和对非故障区段的恢复供电，从而减少停电
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技术报告
范围，缩短停电时间，提高经济效益和社会效益。
(2)提高配电网运行管理水平的需要。随着电网规模的不断扩大及城市立体化、复合化进程的迅速发展，传统的电网架构、运行方式及信息表现方式将难以满足现代电力发展的要求。因此，配电网在运行、管理、规划、设计等方面需要更多利用现代电子技术、计算机及网络技术、信息处理及通信等技术，将配电网数据和用户数据、实时数据和历史数据、电网图形和地理图形、图形与数据集成在一起，对配电网的运行进行监视、管理和控制，而这些技术的实现正是配电自动化建设的首要内容。
(3)实现配电网智能调控的需要。目前在设备检修或故障需要转移负荷时，我们只采用简单的静态估算法来计算潮流，并以此来决定负荷转供方式，这种方法并不科学，也不能充分利用设备的容量，所以经常会导致无谓的停电。而实现配电自动化则可有效避免上述问题，它采用先进的负荷预测和仿真技术来模拟实时的动态潮流，并能自动计算出最优运行方式，以为调度人员提供参考。此外，实现配电自动化的遥控功能，还可以满足设备发生故障时进行快速负荷转移的要求，也可以有效解决开关操作人员与检修施工人员不同时，衔接与配合上的问题。
(4)建设智能配电网的基本要求。建设智能电网是国家电网公司的重大战略性目标，也是必然趋势。未来的配电网必然是一个集信息化、自动化、数字化、互动化为一体的智能配电网，而配电网的自动化是智能化的基本要求，配电自动化的建设也正是我们走向智能配电
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技术报告
网的第一步，也是最基础、最关键的一步。
三、系统建设完成情况
建成了一套稳定、可靠、功能齐全的配电主站系统，具有超过80万点的超大数据处理能力，可以满足武威电网未来5到8年的发展需求；实现了配电SCADA、馈线自动化、网络拓扑、配电仿真、统计分析等功能；系统集成实现了和GIS系统、EMS系统的接口与数据交换；，截至2011年__月底，已完成17个配电节点的安装调试。
（一）主站系统结构
1、双网冗余配置，系统服务器采用双机冗余热备用及集群技术相结合，可充分保证系统的可靠性。
2、采用开放的、分布式应用环境，网络管理技术、数据库中间件和通信中间件技术，面向服务架构（SOA）的设计理念，既保证了系统的先进性，又满足了应用的实时性和扩展性要求。
系统结构如下图所示：
（二）主站系统功能
1、系统功能简介
（1）配电自动化平台
系统管理、界面管理、数据库管理、报表管理、系统接口与集成（2）配电SCADA功能
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技术报告
数据采集、数据处理、事项告警、遥控、分区分流（3）馈线自动化功能
故障定位、故障区域隔离、非故障区域恢复供电（4）配网仿真系统
事故反演、控制操作仿真、设备操作模拟、运行状态仿真、馈线故障模拟
（5）实时信息发布
2、SCADA功能
（1）信息告警
目前的告警窗能提供丰富的告警动作和告警行为。告警动作包括推画面报警、打印报警、需人工确认报警等。事故时在指定窗口可以实现人工调图，可正确判断事故信息与正常变位信息，未处理的事故信息一直排在告警记录最前面；发生事项的设备可在画面高亮、变色显示；可以根据责任区及权限对报警信息进行分类、分流；可根据调度员责任及工作权限范围设置事项及告警内容，报警限值及报警死区均可以人机界面方式修改；报警信息显示在专门开辟的窗口位置，且已实现分类、分流告警，既能对信号进行分类分屏显示（分为事故信号、操作信号、告警信号、越限信号、告知信号等七个窗口），也能对信号进行分责任区过滤显示；可以通过告警窗中告警条快捷调出相应接线图画面并快速定位相关设备；可在不同屏幕上分别推出相关的单线图和接线图；事项信息可长期保存并可随时按指定条件查询、打印。
（2）遥控功能
对已改造过的实现“三遥”点的设备，调度员可直接在DMS系统上对该开关进行遥控切合开关操作，遥控响应时间满足调度运行要求。遥控操作的每一步都保存入库，可查询打印；在被控设备、工作
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技术报告
站及人员权限等条件不符合操作要求时，系统拒绝控制请求并显示相关错误信息。主站可在“操作告警窗”即时显示遥控操作是否成功，在遥控失败时会发出告警信息。
3、网络拓扑分析功能
系统能够根据配电网网络拓扑结构，自动判断和推理，直观地用颜色来区分线路、开关状态和配电线路的停电范围、电气岛连接、动态电源分析等；用不同的颜色表示电网元件的运行状态（带电、停电、合环、故障、接地、通信中断、无效数据等），快速实现对配电线路的供电范围及供电路径进行分析。
4、馈线自动化功能
主站根据各配电终端检测到的故障报警，结合变电站、开闭所等的继电保护信号、开关跳闸等故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置，并能在推出的配网单线图上，通过网络动态拓扑着色的方式明确地表示出故障区段。根据需要，主站可根据沿线设备的自动化程度（三遥、二遥），提供事故隔离和恢复供电的一个或两个以上的操作预案，辅助调度员进行遥控操作，达到快速隔离故障和恢复供电的目的。系统的故障诊断、隔离与恢复提供实时运行和模拟研究功能。
5、丰富的统计功能
系统拥有丰富的统计功能，包括配电终端在线率统计、配电线路负载率统计和母线电压、开关电流三相不平衡率统计，可以统计过滤高负载率的线路和配变信息，丰富了配电网的管理手段，提高了配
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电网工作效率。
6、配电仿真功能
利用仿真技术，研究和预演电网运行中的诸多不安全因素，实现事故动态模拟，提供故障应急处理训练，提高调度人员和生产运行人员应对电网突发事故的能力。在仿真态下，既可以通过任意拉合开关，系统自动启动动态拓扑分析，对线路和设备进行动态着色，实现模拟停电范围的分析。也可以人工模拟开关站、环网柜、配电室、配网线路等设备发生的故障，检测系统模型正确性和对各类故障的处理结果的合理性，达到对调度人员和维护人员的培训作用。
（三）系统主要创新点
1、完备的馈线自动化功能
（1）故障准确定位
主站根据各配电终端或故障指示器检测到的故障报警，结合变电站的继电保护信号、开关跳闸等故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置，并能在推出的配网单线图上，通过网络动态拓扑着色的方式明确地表示出故障区段。
（2）故障快速隔离
故障区域定位后，主站推出事故隔离的操作预案，辅助调度员进行遥控操作，达到快速隔离故障。
（3）非故障区域及时恢复供电
故障隔离后，根据主站推出的恢复供电操作预案，辅助调度员进行遥控操作，达到快速恢复非故障区域供电的目的。
（4）并发故障的高效处理机制
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技术报告
DMS系统可以高效处理同时并发的不同馈线的故障，通过先进的多线程技术，同时为每条馈线单独计算故障恢复方案，及时提交给调度人员进行择优处理。
四、配网建设建议
1、管理方面
配网自动化点多面广、维护工作量大，配网自动化系统建设、完善和实用化是一个非常艰辛的过程，为保证配网自动化系统稳定运行和可靠应用，需要特别注重加强系统的运行维护，并积极推进系统的应用。另外，为促进系统的完善和实用化，需积极推进系统的应用工作，如：配网调度运行管理、故障抢修和不停电转供电等方面。
2、进一步完善配电网络结构，提高配电网络的自动化水平
配网自动化系统的建设是一项长期任务，主站系统仅是其中一个环节，其实用性需要强健的配电网络结构、可靠的通讯支持。
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第四篇：基于ARM技术的WIFI无线网络技术研究毕业设计开题报告_图.
毕业论文（设计）开题报告
学生姓
学名
号
教师姓
职名
称
毕设题目 基于ARM技术的WIFI无线网络技术研究
1.查找有关WiFi无线网络的书籍、文章，了解WiFi无线网络技术；
2.调研目前WiFi无线网络的覆盖、应用及教师资发展情况；
料布置
情况 3.在各大网站及数据库中查找有关基于ARM技术的WiFi技术研究的材料；
4.了解目前流行的WiFi技术应用，选择适合题目研究的技术应用。
1.通过对相关资源的搜索，了解什么是WiFi，以及它目前的覆盖和应用状况；
2.查询了解WiFi技术、ARM技术的优缺学生自点，以及相关的研究意义；
主资料查询情3.在数据库中查询到有关基于WiFi技术应
况 用和基于ARM的无线网络应用的相关论文进行参考，通过论文、书籍的相关内容大概了解研究所需的技术方法；
4.搜索最新的WiFi无线网络应用，以找到适合毕设研究的项目。
班
级
系
别
1.研究的意义
随着互联网越来越深入的走进人们的生活，用户对能够随时随地上网的需求越来越迫切，WiFi 无线通信技术也得到了迅速发展。
WiFi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，它可以帮助用户访问电子邮件、Web和流式媒体。它为用户提供了无线的宽带互联网访问。同时，它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。WiFi凭借它覆盖范围广、速度快、可靠性高、无需布线、健康安全及计费便宜等特点已成为当今无线网络接入的主流标准。只要随身携带的电子设备集成了 WiFi 无线通信终端用户就可以在 WiFi覆盖区域内随时拨打或接听电话、快速浏开题综览网页、下载或上传音视频文件、收发电
子邮件，而无需担心花费太高和网速太慢述
等问题。国内外许多地区都提供了WiFi 信号覆盖域，美国等发达国家是目前 WiFi 用户最多的地区，我国的许多大中城市的机场、车站、咖啡厅、酒店、图书馆等公共场也逐渐被 WiFi 信号所覆盖。
随着 WiFi 信号覆盖范围越来越广，WiFi无线通信技术在各种便携式产品上的应用也将变得越来越多。目前具有WiFi功能的手机也越来越普遍，人们对于基于WiFi技术的应用的需求越来越大，随着技术的不断发展，各种电子产品都将提供 WiFi无线接入功能。
ARM 是目前进行便携式电子产品开发的主流芯片，它具有如下特点：
1、体积小、低功耗、低成本、高性能；
2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
3、大量使用寄存器，指令执行速度更快 ；
4、大多数数
据操作都在寄存器中完成；
5、寻址方式灵活简单，执行效率高；
6、指令长度固定。因此，对 ARM 架构下 WiFi 无线技术的研究具有非常重要的意义。
2.研究的现状
Wi-Fi(Wireless Fidelity是无线局域网(WLAN技术——IEEE 802.11系列标准的商用名称。IEEE 802.11系列标准主要包括IEEE 802.11a/b/g 3种。在开放性区域，Wi-Fi的通信距离可达305 m；在封闭性区域，通信距离为76-122 m。Wi-Fi技术可以方便地与现有的有线以太网络整合，组网成本低。
WiFi是由AP(Access Point 和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点, 它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁, 因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源。市场上出现了3种Wi-Fi的应用模式：企业或者家庭内部无线接入模式、电信运营商提供的无线宽带接入服务和“无线城市”的综合服务模式。“无线城市＂是指在城市内架设基本全覆盖的Wi-Fi网络，为公众提供随时随地的移动宽带接入服务。全世界已经有超过600个城市开始或计划建设”无线城市“，越来越多的城市将”无线城市"作为城市的基础建设，并试图通过无线宽带网络来寻求新的经济活力。
随着市场需求的不断变化, 将有更多的业务层出不穷的出现,就目前可能的业务大致归纳有: VoIP话音业务、即时通信业务、上网浏览业务、视频点播、电视直播、搜索、MP3下载、无线视频监控等。从覆盖区域、速率能力、基本业务类别、可移动速率、前向扩展进走向等多方面综合分析WiFi和3G的关系, 可以得出WiFi作为3G 的高效有利补充，与3G形成了良好的互补关系。
所以从总体上看归WiFi 技术的发展方向为：
（1）扩大 WiFi 网络的覆盖范围，实现整个城市的覆盖；
（2）实现 WiFi 手持终端和增值业务的大量应用；
（3）实现不同等级安全方案的提供，使企业或个人用户可以按照不同的性价比来选 择适合自己的应用模式；
（4）实现 WiFi 技术与 3G 技术的融合。在网络高速发展的时代,人们已经尝到了WiFi给我们带来的便利。我们坚信WiFi与3G的融合必定为我们开启一个全新的通信时代。
3.研究方案
研究内容：基于ARM技术，通过WiFi模块实现与无线互联网的连接，并可以通过WiFi访问互联网上的电台，实现无线网络收音机功能。（1）设计硬件组成，并完成硬件的连接，使各芯片、器件、模块间达到匹配；（2）设计软件、开发系统，并完成系统的移植；
（3）测试整个系统，确保各部分正常工作，最终实现基于ARM的WiFi无线网络连接，并可以通过WiFi实现无线网络收音机的收听。
研究目标：（1）通过软硬件的设计、连接与测试，完成基于ARM技术的WiFi无线
网络收音机的设计与实现；（2）完成毕业设计论文；
（3）完成毕业设计的实验演示系统。
4.研究进度安排
2011.11.28—2011.12.12：布置课题要求，调研课题资料，准备开题；
2011.12.13—2012.02.19：课题资料学习与调研，准备毕设研究；
2012.02.20—2012.04.10：完成毕设的前半部分工作，准备中期检查；
2012.04.11—2012.05.06：基本完成毕设工作，完成毕设论文初稿；
2012.05.07—2012.05.20：完善毕业论文工作及课题研究，准备毕设答辩；
5.参考文献
刘芳华 《基于ARM的WiFi无线通信终端的研究与实现》
陈文周 《WiFi技术研究及应用》 徐 玉 《Wi-Fi发展现状和主要应用分析》 张春飞 《WiFi技术的原理及未来发展趋势》
第五篇：电力系统及其自动化新技术课程报告题目智能电网技术专业电力
电力系统及其自动化新技术课程报告
题 目 智能电网技术 专 业 电力系统及其自动化 班 级 研1015 学 生 杨晓玲 学 号 1043010983
2011 年
智能电网技术
--关于15kV SiC IGBT的发展及其对电力应用的影响
摘要： 虽然硅晶体电力设备应用于电力电子工业已经有50多年，但是以硅为基础的技术在功率处理和频率转换方面已受到限制。SiC有着击穿电场特别强，电子饱和漂移速度快，热导率高，耐高温等优势，特别适于制作高频、高速、高压、高功率器件。本文详细介绍了具有高压高频耐高温的SiC IGBT的出现将会对电力应用产生巨大的影响，并着重介绍了基于15kV SiC IGBT的固态变压器的优点。
引言
Si功率半导体器件的发展经历了如下三代[1]：
第一代——Si双极晶体管(BJT)、晶闸管(SCR)及其派生器件。
功率晶闸管用来实现大容量的电流控制，在低频相位控制领域中已得到广泛应用。但是，由于这类器件的工作频率受到dV/dt、di/dt的限制，目前主要用在栅关断速度要求较低的场合(在kHz范围)。在较高的工作频率，一般采用功率双极结晶体管，但是对以大功率为应用目标的BJT，即使采用达林顿结构，在正向导通和强迫性栅关断过程中，电流增益P值一般也只能做到 第二代——功率MOSFET。 MOSFET具有极高的输入阻抗，因此器件的栅控电流极小(IG—100nA数晕级)。MOSFET是多子器件，因而可以在更高的频率下(100kHz以上)实现开关工作，同时MOSFET具有比双极器件宽得多的安全工作区。正是因为这些优点，使功率MSOFET从80年代初期开始得到迅速发展，已形成大量产品，并在实际中得到广泛的应用。 但是，功率MOSFET的导通电阻以至于跨导gm比双极器件以更快的速率随击穿电压增加而变坏，这使它们在高压工作范围处于劣势。 第三代——绝缘栅双极晶体管(IGBT)。 它是一种包括MOSFET以及双极晶体管的复合功率半导体器件，兼有功率MOSFET和双极晶体管的优点。自1982年由美国GE公司提出以来，发展十分迅速。 商用的高压大电流1GBT器件仍在发展中，尽管德国的EUPEC生产的6500V／600A高压大功率IGBT器件已经获得实际应用，但其电压和电流容量还不能完全满足电力电子应用技术发展的需求，特别是在高压领域的许多应用中，要求器件的电压达到10kV以上，目前只能通过IGBT串联等技术来实现。 1、SiC IGBT的优势 SiC是一种具有优异性能的第三代半导体材料，与第一，二代半导体材料 Si和GaAs相比，SiC材料及器件具有以下优势： (1)SiC的禁带宽度大(是Si的3倍，GaAs的2倍)，本征温度高，由此SiC功率 半导体器件的工作温度可以高达600℃。 (2)SiC的击穿场强高(是Si的10倍，GaAs的7倍)，SiC功率半导体器件的最高工作电压比Si的同类器件高得多；由于功率半导体器件的导通电阻同材料击穿电场的立方成反比，因此SiC功率半导体器件的导通电阻比s i的同类器件的导通电阻低得多，结果其开关损耗便小得多。 (3)SIC的热导率高(是Si的2.5倍，GaAs的8倍)，饱和电子漂移速率高(是si及GaAs的2倍)，适合于高温高频大功率工作。SiC同Si一样，可以直接采用热氧化工艺在表面生长热Si02，由此可以同Si一样，采用平面工艺制作各种SiC MOS相关的器件，包括各种功率SiC MOSFET及IGBT。与同属第三代半导体材料的ZnO，GaN等相比，Sic已经实现了大尺寸高质量的商用衬底，以及低缺陷密度的SiC同质或异质结构材料，它们为Sic功率半导体器件的产业化奠定了良好的基础。 如上所述，尽管Si功率半导体器件经过半个世纪的发展取得了令人瞩目的成绩，但是由于Si材料存在难以克服的缺点，它们使Si功率半导体器件的发展受到极大的限制。首先，Si较低的临界击穿场强Ec，限制了器件的最高工作电压以及导通电阻，受限制的导通电阻使Si功率半导体器件的开关损耗难以达到理想状态。Si较小的禁带宽度Eg及较低的热导率入，限制了器件的最高工作温度(200℃)及最大功率。为了满足不断发展的电力电子工业的需求，以及更好地适应节能节电的大政方针，显然需要发展新半导体材料的功率器件。IGBT的新发展方向之一是SiC IGBT【2】。 具有高压高频耐高温的SiC IGBT的出现将会对电力应用产生巨大的影响，首先，以前认为不切实际的观念现在已经成为可能，例如，固态变压器（SST）的观点取代了传统的60HZ分布式变压器。固态变压器的不仅是一台变压器，而且故障电流限制器，一个无功补偿器，并凹陷恢复。这些优点使固态变压器非常有希望应用在未来的动力系统中。虽然SST有很多优点，比如重量轻，体积小，整功率因数等，但是现在SST已经没有发展空间，因为硅晶体半导体设备的转换频率已受到限制。随着15KV,5KHZ的转换频率SiC IGBT的发展，SST将会成为事实，就像20世纪70年代和80年代，开关式电源取代60HZ变压器成为功率转换的标准。固态变压器关键是减小传统变压器的大小和重量。这要通过增加的DCSiC的经验参数，15-kV SiC电压动态雪崩崩溃发生图5所示。SiC IGBT发生动态崩溃点的功率密度约为7 mW/cm2，这比高电压硅器件的理论值超过了20倍。该动态雪崩击穿和关断I-V轨迹曲线在一个正常的运行状态发生的对比表明碳化硅IGBT具有强大的关断功能。结合了开关损耗低，速度快的优势，SiC IGBT强大的关断能力，使他们更适合在高电压电力电子当中应用。 图5 15kV SiC IGBT的静态雪崩击穿，动态雪崩击穿起始线及其典型的关断电流-电压轨迹曲线的比较 3、总结 在未来的发电和配电系统中，很可能涉及更多可再生能源资源和电网的分布。电力发电和存储互连或微电网并网，需通过一个新的能源分配和能源网络。能源互联网将具有双向的能量流的控制能力，使其能够提供重要的即插即用功能和隔离故障的用户端系统。对于具有高电压，高频和高温操作能力的大功率半导体器件的需求是能源互联网所必需的。 SiC IGBT已经广泛应用于中压牵引电机的驱动和传统配电系统。由于SiC材料的优越性能 作为有广泛应用前景的后硅器件，能够突破硅材料的理论局限。大量研究表明，15kV SiC IGBT与 Si器件相比，具有功耗低、开关速度快和关断可靠等优点。因此，在未来电力电子应用中，高压SiC IGBT 是一项具有应用前景的技术。 4、名词解释 1、固态变压器 固态变压器又称电力电子变压器（Electronic Power Transformer，EPT），是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电能的静止电气设备。与常规变压器相比，EPT有很多优点，其突出特点在于可以实现原方电流、副方电压以及功率的灵活控制。EPT应用于电力系统后将会改善电能质量，提高系统稳定性，实现灵活的输电方式以及电力市场下对功率潮流的实时控制。 2、禁带宽度 禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev))，固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带，要导电就要有自由电子存在，自由电子存在的能带称为导带（能导电），被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。 3、软开关技术 软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通), 从而减少开关损耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI 等问题。 当开关频率增大到兆赫兹级范围, 被抑制的或低频时可忽视的开关应力和噪声, 将变得难以接受。谐振变换器虽能为开关提供零电压开关和零电流开关状态, 但工作中会产生较大的循环能量, 使导电损耗增大。为了在不增大循环能量的同时, 建立开关的软开关条件, 发展了许多软开关PWM 技术。它们使用某种形式的谐振软化开关转换过程,开关转换结束后又恢复到常规的PWM 工作方式,但它的谐振电感串联在主电路内, 因此零开关条件与电源电压、负载电流的变化范围有关, 在轻载下有可能失去零开关条件。为了改善零开关条件, 人们将谐振网络并联在主开关管上, 从而发展成零转换PWM 软开关变换器, 它既克服了硬开关PWM技术和谐振软开关技术的缺点, 又综合了它们的优点。目前无源无损缓冲电路将成为实现软开关的重要技术之一, 在直流开关电源中也得到了广泛的应用。 5、我的见解 SiC电力设备可以处理3倍多的功率，同时转换速度比传统的快几倍。在高频率运行时大量功率的损失导致自身发热，使得运行温度更高（大约在225 C左右），所以功率处理和频率转换能力随之提高。因此具有高压高频耐高温的SiC IGBT的出现将会对电力应用产生巨大的影响。 固态变压器具有以下优点：1)体积小，重量轻，无环境污染；2)运行时可保持二次侧输出电压幅值恒定，不随负载变化，且平滑可调；可保证一次侧电压电流和二次侧电压为正弦波形，且一二次功率因数可调；变压器一二次电压、电流和功率均高度可控；兼有断路器的功能，大功率电力电子器件可瞬时(μs级)关断故障大电流，也无需常规的变压器继电保护装置。虽然固态变压器具有很多优点，但是因为硅晶体半导体设备的转换频率已受到限制，固态变压器已经没有什么发展空间，但是随着15kV,5kHZ的转换频率SiC IGBT的发展，SST将会成为事实。 由于SiC功率半导体器件在电力电子应用领域具有节电节能及减小体积方面的巨大优势和应用前景，所以研究其具有极为重要的意义。随着SiC材料及器件工艺的不断进步，SiC功率器件的价将不断下降，SiC功率器件在电力电子工业 中的推用也将是必然的趋势，因此，SiC功率器件的发展前景是十分美好及友人的。 参考文献 【1】SiC功率半导体器件的优势及发展前景，中国科学院半导体研究所，刘忠立 【2】IGBT技术发展综述，南京电子器件研究所，叶小剑，邹勉，杨小慧 【3】Design and investigation of frequency capability of 15kv 4H-SiC IGBT,Woongie Sung,Jun Wang,Alex Q.Huang,B.Jayant Baliga 【4】Smart Grid Technologies，JUN WANG, ALEX Q.HUANG,WOONGJE SUNG, YU LIU, andB.JAYANT BALIGA
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