本文關(guān)鍵詞：基于短距無線通信的農(nóng)網(wǎng)用戶剩余電流在線監(jiān)測技術(shù)研究及應(yīng)用

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【摘要】：近年來,我國農(nóng)村地區(qū)低壓電網(wǎng)剩余電流故障頻發(fā),這一方面影響了農(nóng)村供電穩(wěn)定性和可靠性,同時給農(nóng)戶的生命財產(chǎn)安全帶來巨大威脅。剩余電流監(jiān)測技術(shù)可以在線檢測剩余電流的大小,并在剩余電流故障發(fā)生后為農(nóng)電管理人員提供故障信息幫助快速恢復(fù)農(nóng)戶供電。本文研究了一種農(nóng)網(wǎng)低壓剩余電流在線監(jiān)測技術(shù),包括剩余電流采集器、數(shù)據(jù)集中器、剩余電流監(jiān)測軟件三大部分。農(nóng)網(wǎng)管理人員可通過監(jiān)測軟件實時查詢臺區(qū)內(nèi)農(nóng)戶剩余電流和末端電壓情況,并根據(jù)上傳信息排查故障和處理事故。本文首先介紹了課題的研究背景,并對剩余電流檢測和在線監(jiān)測技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進行綜述。接著,介紹了電磁式、霍爾式、磁調(diào)制式三種剩余電流檢測方法和最大值、平均值、RMS三種幅值量化方法,提出了“改進型最大值”剩余電流幅值量化方法。利用NS2軟件從路由路徑、傳輸延時、丟包率三個方面對短距無線通信技術(shù)進行仿真研究,得出了ZigBee技術(shù)在農(nóng)網(wǎng)供電臺區(qū)部署的可行性和可靠性。在系統(tǒng)功能和性能需求分析的基礎(chǔ)上給出了農(nóng)網(wǎng)低壓剩余電流在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,將系統(tǒng)分成剩余電流采集器、數(shù)據(jù)集中器、剩余電流監(jiān)測軟件三大部分。隨后,根據(jù)系統(tǒng)中剩余電流采集器設(shè)計需求,將其分成主控芯片、剩余電流采集、電壓采集、ZigBee、電源和備用電源等功能模塊,分別給出各模塊的電路原理圖,并利用Altium Designer設(shè)計出4cm X 5cm大小的剩余電流采集器PCB圖并予以實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上,給出了采集器在數(shù)據(jù)通信協(xié)議、主程序的軟件設(shè)計,以及ZigBee模塊的軟件配置。參考C45剩余電流保護器尺寸和機械接口規(guī)格設(shè)計了剩余電流采集器的機械結(jié)構(gòu)。根據(jù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)集中器的功能需求,將集中器分為ZigBee模塊、電源模塊、存儲模塊、時鐘模塊、多模式(GPRS、藍牙、RS485)通信模塊等模塊,給出各模塊的電路原理圖,并利用Altium Designer設(shè)計出其PCB圖,并完成硬件測試。在此基礎(chǔ)上,從數(shù)據(jù)存儲管理、GPRS和藍牙通信協(xié)議、RS485總線通信協(xié)議、集中器主程序等方面進行數(shù)據(jù)集中器的軟件設(shè)計。此外,設(shè)計完成了基于B/S結(jié)構(gòu)云端數(shù)據(jù)庫的剩余電流在線監(jiān)測軟件和基于Android系統(tǒng)APP的移動智能終端剩余電流監(jiān)測軟件�；贐/S結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測軟件包含Socket數(shù)據(jù)通信軟件和Web在線監(jiān)測軟件兩部分,完成了基于Socket和IPC機制的Socket數(shù)據(jù)通信軟件的程序設(shè)計,并分別從前端Web界面、后端MySQL數(shù)據(jù)庫、后端PHP腳本完成了Web在線監(jiān)測軟件的前端和后端程序設(shè)計,其中PHP腳本通過IPC機制與Socket數(shù)據(jù)通信程序通信實現(xiàn)了在Web界面上的實時數(shù)據(jù)查詢和參數(shù)配置讀取功能。完成了Android在線監(jiān)測APP的設(shè)備掃描連接和數(shù)據(jù)監(jiān)測兩大UI的設(shè)計,以及與UI對應(yīng)的Activity類和一些工具類(藍牙連接處理、SQLite數(shù)據(jù)庫操作等)的設(shè)計,給出這些類的UML類圖。最后,完成了系統(tǒng)的總體聯(lián)調(diào)測試和現(xiàn)場安裝試用。對剩余電流采集器進行充放電測試、標(biāo)定測試、功耗測試,完成剩余電流采集器和數(shù)據(jù)集中器的組網(wǎng)測試,并進一步完成系統(tǒng)在浙江義烏和湖北棗陽臺區(qū)的現(xiàn)場安裝和試用。通過基于B/S結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測軟件、Android在線監(jiān)測/PP、Commix串口通信軟件對系統(tǒng)進行功能測試。測試結(jié)果表明,剩余電流在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠記錄下供電臺區(qū)內(nèi)剩余電流故障和電壓超限報警,同時提供實時數(shù)據(jù)查詢、剩余電流末端和電壓監(jiān)測等功能,可幫助農(nóng)電工隨時臺區(qū)農(nóng)戶的剩余電流、末端電壓情況,為農(nóng)電工排查農(nóng)網(wǎng)剩余電流故障提供幫助。
【關(guān)鍵詞】：剩余電流 ZigBee技術(shù) 在線監(jiān)測 B/S結(jié)構(gòu) Android APP
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92;TM76
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 剩余電流檢測技術(shù)11-12
• 1.2.2 在線監(jiān)測技術(shù)12-15
• 1.3 論文內(nèi)容及章節(jié)安排15-16
• 1.3.1 本文研究內(nèi)容15
• 1.3.2 本文章節(jié)安排15-16
• 第二章 農(nóng)網(wǎng)剩余電流在線監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計16-34
• 2.1 剩余電流檢測16-24
• 2.1.1 剩余電流及其形成16
• 2.1.2 剩余電流檢測16-22
• 2.1.3 改進型最大值法22-24
• 2.2 ZigBee技術(shù)在農(nóng)網(wǎng)剩余電流監(jiān)測應(yīng)用分析24-30
• 2.2.1 ZigBee技術(shù)簡介24-25
• 2.2.2 NS2仿真軟件簡介25-26
• 2.2.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)部署可行性分析26-29
• 2.2.4 ZigBee網(wǎng)絡(luò)部署可靠性分析29-30
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)分析30-31
• 2.4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 剩余電流采集器和數(shù)據(jù)集中器設(shè)計34-60
• 3.1 剩余電流采集器設(shè)計34-47
• 3.1.1 剩余電流采集器技術(shù)需求34-35
• 3.1.2 剩余電流采集器硬件設(shè)計35-41
• 3.1.3 剩余電流采集器軟件設(shè)計41-47
• 3.1.4 剩余電流采集器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計47
• 3.2 數(shù)據(jù)集中器設(shè)計47-58
• 3.2.1 數(shù)據(jù)集中器需求分析47-48
• 3.2.2 數(shù)據(jù)集中器硬件設(shè)計48-53
• 3.2.3 數(shù)據(jù)集中器軟件設(shè)計53-58
• 3.3 本章小結(jié)58-60
• 第四章 剩余電流監(jiān)測軟件設(shè)計60-84
• 4.1 剩余電流監(jiān)測軟件總體設(shè)計60-61
• 4.2 基于B/S結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測軟件設(shè)計61-73
• 4.2.1 基于B/S結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測軟件需求分析61
• 4.2.2 環(huán)境搭建61-62
• 4.2.3 Socket數(shù)據(jù)通信軟件設(shè)計62-66
• 4.2.4 Web在線監(jiān)測軟件設(shè)計66-73
• 4.3 Android在線監(jiān)測APP設(shè)計73-82
• 4.3.1 Android在線監(jiān)測APP需求分析73-74
• 4.3.2 Android應(yīng)用程序開發(fā)簡介74-76
• 4.3.3 Android在線監(jiān)測APP UI設(shè)計76-78
• 4.3.4 Android在線監(jiān)測APP程序設(shè)計78-82
• 4.4 本章小結(jié)82-84
• 第五章 系統(tǒng)測試84-98
• 5.1 剩余電流采集器測試84-86
• 5.1.1 超級電容充放電測試84-85
• 5.1.2 剩余電流和電壓標(biāo)定測試85-86
• 5.1.3 功耗測試86
• 5.2 系統(tǒng)安裝試用86-89
• 5.3 基于B/S結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測軟件功能測試89-92
• 5.4 Android在線監(jiān)測APP功能測試92-95
• 5.5 RS485總線通信功能測試95-96
• 5.6 本章小結(jié)96-98
• 第六章 總結(jié)與展望98-100
• 6.1 工作總結(jié)98
• 6.2 工作展望98-100
• 致謝100-102
• 參考文獻102-106
• 作者簡介(包括論文和成果清單)106

【參考文獻】

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本文編號：733990