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10kV铁路贯通/自闭线的智能控制器FTU的研制

10kV铁路贯通/自闭线的智能控制器FTU的研制

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作者：毛艳华中科技大学

学位级别：硕士

传统的铁路管理模式存在种种弊端,已严重制约了铁路运输向高速度、高密度方向发展。铁路供电部门迫切需求一种安全、可靠且能实现铁路沿线开关日常运行监控功能,即遥信、遥测、遥控“三遥”远动功能和管理功能的技术。目前,一种具有上... 详细信息

传统的铁路管理模式存在种种弊端,已严重制约了铁路运输向高速度、高密度方向发展。铁路供电部门迫切需求一种安全、可靠且能实现铁路沿线开关日常运行监控功能,即遥信、遥测、遥控“三遥”远动功能和管理功能的技术。目前,一种具有上述功能的线路自动化技术已逐步发展成熟,但目前这种技术还没有很好的应用于铁路配电网中。馈线终端单元FTU (Feeder Terminal Unit)作为实现馈线自动化技术的基础控制单元,因此我们有必要研制一种适用于铁路贯通/自闭线的高性能FTU。本文在参考了各种馈线自动化方案后,阐述了自己对铁路贯通/自闭线自动化技术的理解,在比较和参照了国内外同类装置的基础上,设计研制了一种以80C196KC为核心的FTU,通过与变电站监控管理单元STU组成专用的通信网络,实时监测负荷开关的三相电流和零序电流来实现铁路故障区段的定位、隔离和恢复非故障区段的供电,从而克服了过去通过断路器切断故障线路的无通信信道方案造成的出线开关多次重合,对开关、线路设备有冲击等不良后果的影响。本文首先分析了FTU应具有的基本功能,包括测量、监控、保护、通信等,在此基础上重点确定了装置的硬件框架结构和软件系统方案。硬件上详细给出了系统主要功能模块的工作原理和设计内容,包括模拟信号输入电路、数字信号输入输出电路、看门狗及系统复位电路、通信接口和人机接口等。软件上采用汇编语言编程、模块化的设计思想,具体划分了系统的任务模块,并根据任务的性质赋予不同的优先级,既满足了铁路配电系统对实时性的要求,又极大地提高了软件系统的灵活性,主要涉及的任务模块包括:数据采集模块、数据处理(FFT)模块、通信模块等。同时,本装置为提高FTU可靠性还进行了电磁兼容性设计。研制结果表明:本FTU铁路馈线自动化方案在实验室模拟试验条件下证明只要零序电流大于0.1A就能可靠处理并识别单相接地故障的故障段,且相间短路故障能按设定时间和动作电流发跳闸信号,达到非故障区段基本不停电、隔离仅限于故障区段的目标。

关键词：铁路贯通/自闭线馈线自动化馈线远方终端(FTU) 80C196KC微处理器故障区段定位隔离

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铁路自动配电开关数据通信系统的设计

铁路自动配电开关数据通信系统的设计

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作者：谢会敏华中科技大学

学位级别：硕士

传统的铁路贯通/自闭线故障检测定位算法存在着种种弊端,严重制约着铁路运输向高速度、高密度方向发展。本DKHK型铁路贯通/自闭线配电自动化系统将应用华中科技大学的发明专利,完善铁路贯通/自闭线配电开关的在线监测与故障定位隔离算法... 详细信息

传统的铁路贯通/自闭线故障检测定位算法存在着种种弊端,严重制约着铁路运输向高速度、高密度方向发展。本DKHK型铁路贯通/自闭线配电自动化系统将应用华中科技大学的发明专利,完善铁路贯通/自闭线配电开关的在线监测与故障定位隔离算法,从而实现铁路贯通/自闭线配电自动化。本文简单介绍了DKHK型铁路贯通/自闭线配电自动化系统。结合本系统的分布式结构特点和铁路专用通信网络,本文对系统的通信方案做了详细的分析和讨论。根据远动通信的主要技术方案的比较提出该系统采用2层总线通信方式,阐述了现场总线的优越性,并根据各层的特殊情况和要求制定出每层的通信方案和通信介质。该通信系统3层设备采用2级通信,在每个区域中,由一个工控机组成最上层,中间层由四台PC104组成,每台PC104管理10台左右的下位机。上层工控机与PC104之间采用CAN总线协议,PC104和下位机之间采用RS485总线。论文重点论述了通信系统的实现,介绍了2级通信中采用的通信协议,3层通信装置中的软件实现,另外,论文针对铁路专用通信网络接入网的不同接口类型,给出了各种接口情况下的系统通信物理连接方案。各通信设备之间独立运行,彼此之间只由通信网络联系,部分设备故障不影响其它设备的正常运行,也不会降低速度。在系统装置（FTU）数量大,分布地域广的基础上实现大量数据远距离传输的完整和准确、实时性高,并按故障优先级别来传输信息。

关键词：铁路贯通/自闭线配电自动化通信总线 CAN总线 RS485总线

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