一种供电线路失电监测系统设计-design of a power supply line loss monitoring system.docxVIP

第一章绪论随着信息技术的迅速发展，供电线路正逐渐考虑采用无线监测系统来实现对线路 的数据采集和运行状态监测。相比人工方式，无线监测系统具有很多优点：节省了大 量的人力物力，可以随时抽测供电线路的各项运行参数，实时发现环境变化，实现对 供电线路的实时控制等，真正的体现了智能化管理。目前，无线监测系统的数据传送模式大多采用以下三种方式：集群电台、短消息（SM）、GPRS 模式。考虑到所研究的供电线路监测系统所应用的环境、数据特点和生 命周期，我采用 GPRS 模式。因为 GPRS 是一项新兴出现的数据传送业务，费用低，数 据采用网络方式传输，稳定可靠；同时利用现有的 GSM 基站系统，不需组建自己的网 络，大大节省了组网成本。1.1 研究动态评述新一代的线路监测系统注重的是： 方便快捷查找故障点，避免事故进一步扩大；减轻工作人员的劳动强度；节省人力、物力；缩短停电时间，减少用电损失；提高供电可靠性，自动化，信息化水平； 监测系统的研究热点和趋势主要集中于：●分层分布式结构的故障监测系统●集成式故障监测系统●构造大型监测诊断中心●自主闭环监测系统●基于 Internet 的远程故障监测系统1.2 课题主要工作本课题主要工作是设计一个装置来监测供电线路是否正常工作。当供电出现问题 时，系统立即做出反应，并通过无线通讯技术将出错信息发送出去。出错信息将同时 发送用户手机和一个 PC 平台上，让不在现场的用户可以知道供电出现问题，便于立第一章 绪 论一种供电线路失电监测系统的设计即作出应急处理，避免损失增大。基于上述任务，本论文提出了基于芯片 BQ24070、LPC2114、GT900C 的硬件设计 方案。软件方面则是采用 ARM 系列单片机作为系统控制器，结合各类编程语言加以实 现。其中，GSM 模块方面，有一定的创新点。1.3 章节安排全文分为 6 章，内容结构为： 第一章，绪论中重点介绍了供电线路监测系统的发展历史与研究动态，阐述了本工作的意义。第二章，介绍了线路监测系统的硬件设计，重点分析了基于 BQ24070、LPC2114、 GT900C 的电路。第三章，详细介绍了系统的软件设计，提出如何配合硬件完成2路电源信号和装 置得电\失电的监测以及报警短消息发送的方案。第四章，介绍了报警平台软件。 第五章，完成了对系统的功能测试，并验证系统的可靠性。 第六章，梳理前述理论与分析实验结果第二章线路监测系统的硬件设计硬件设计方框图:失电 检测维护系统MCU电源串口GPRS模块图 2.1 系统硬件方框图各部分功能主要如下：MCU:采用 LCP2114 芯片,主要任务检测供电线路是否正常工作； 系统电源:为整个失电监测装置供电； 失电检测部分:用于实现装置电源、交流信号、掉电信号的检测； GPRS 模块：用于当线路失/得电时,发送短信； 维护串口:用于串口通讯,下载程序。2.1 系统电源设计电源是整个系统的基础，这部分的稳定对系统的稳定工作起着至关重要的作用。 而 ARM 处理器也带有先进的系统状态控制和电源管理。在供电方面甚至是同一部件引 脚上的电平值都有可能不同，因此必须在清楚整个系统的电源需求的基础上进行设 计。1、BQ24070 的介绍BQ24070是一款大小为3.5毫米× 4.5毫米QFN封装的电源管理芯片。适用于单节 锂电池充电，能单独对电池充电能减少电池的充电和放电周期延长电池的寿命。自动 的电源选择，功率FET和电流传感器管理，高精度电流和电压调节，在线路供电正常 的时候可以使用线路上的电能，在线路失电的时候又可以使用电池。BQ24070最大可 以支持2A的总电流，还提供充电温度调节控制，并且提供了反向电流，短路及过热保 护。2、利用 BQ24070 给装置的供电设计 我们这里选用的电源管理芯片是BQ24070,这个芯片不仅能够利用线路上的电源为整个装置供电，而且当线路失电的时候可以直接利用与芯片相连的充电电池为装置 供电，非常方便。LPC2114要正常工作需要的是1.8伏和3.3伏的电压供电。图 2.2 装置线性电源部分图 2.33.3V 和 1.8V 的电压图 2.2 和图 2.3 为系统的供电电路，能利用上图最终输出 3.3 伏和 1.8 伏的电压对 芯片 LPC2114 进行供电。由图 2.2 知到，当需要检测的供电线路作为输入，先经过一个磁环。电子设备辐 射和泄漏的电磁波不仅严重干扰其他电子设备正常工作，导致设备功能紊乱、传输错 误、还威胁着人类的健康与安全，危害非常大。因此降低电子设备的电磁干扰(EMI) 已经是必须考虑的问题。它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的 抑制作。与磁环相接的是一个 S20K510 压敏电阻。压敏电阻按用途来分也称为突波 吸收器是一种具有电压电流对称特性之电压属性电