CAN总线电能质量监测系统通信的研究

非线性负载的广泛使用导致电能质量日益下降,同时精密电气和电子设备也对电能质量提出了越来越高的要求,因而电能质量问题目前受到广泛关注。电能质量问题已不仅仅关系到用电设备的安全、可靠、经济运行,还关系到供用电市场的规范化。只有对电能质量进行有效地监测与分析,才能为电能质量的改善、供用电双方的协调和供用电市场的规范提供可靠依据。因此,研究与开发一种新型的集测量、分析、控制和通信于一体的电能质量监测系统,对于保证电力系统的安全、经济和可靠运行具有重要意义。通信技术是研究与开发电能质量监测系统的核心技术之一,通信的性能也直接影响着整个电能质量监测系统的性能。本文研究设计了一种基于CAN总线的分布式电能质量监测系统,制定了通信协议,完成了电能质量监测系统的功能,并对系统通信的实时性进行了分析。 首先,分析了电能质量监测系统的功能和通信网络,通过比较,选择具有低成本、高效率与高可靠性等优点的CAN总线作为其通信网络;选择PLX公司的PCI接口芯片PCI9052设计了PCI CAN通信板卡,并利用WinDriver编写了板卡的驱动程序。从而实现了工控机与电能质量分析仪之间的数据通信。 制定了CAN总线的应用层协议,主要包括数据帧格式、标识符具体含义、数据传送策略和数据编码等;依照所制定的应用层协议,编写了数据采集程序,并采用RSview32软件编制了人机界面程序;通过所设计的EXCEL DDE服务器完成了数据采集模块与人机界面模块的连接,实现了电能质量参数的实时显示、趋势分析、录波和事件记录等功能。 根据报文传送延时模型,分析了CAN总线的传输净延时和MAC访问机制。提出了一种CAN MAC延时的数学模型及一种基于动态时分复用的访问策略,已应用于本系统。最后对CAN总线电能质量监测系统实时性进行了分析,分析结果表明系统满足实时性的要求。 系统已投入运行。运行表明系统通信稳定、可靠,效果良好。