地网冲击阻抗测试系统设计人机接口子系统(附件)
本课题是基于迪文DGUS触摸屏设计人机交互界面并实现串口通信，完成地网冲击阻抗测试系统的人机接口模块，具体的研究内容如下查阅资料研究了冲击接地阻抗的意义和背景，对接地电阻的测量发展历史和当下冲击接地阻抗的测量方法进行了深入学习。基于冲击电压的特点，本课题组设计了一套完整的测量方案，本人负责人机接口模块。通过对迪文DGUS的学习，了解了迪文系统的开发体系，和变量配置过程。设计了人机交互界面，包括参数设定界面、实时波形显示界面、谐波分量表界面、频谱图界面、历史数据查询界面，并通过串口助手完成了通信调试。关键词冲击阻抗，人机接口，迪文DGUS，串口通信1.3关键词分析 3
目 录
1 绪论 1
1.1 背景与意义 1
1.2国内外发展限现状 1
1.3关键词分析 3
2设计思路 4
2.1设计概述 4
2.2 人机接口设计思路 6
3 人机接口子系统设计 6
3.1 工业触摸屏的选择 6
3.2 DWIN开发流程与参数配置 8
3.3 界面设计 11
3.4生成配置文件与串口通信 16
3.5串口调试 18
3.6 打印机接口 21
总结 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 背景与意义
雷电是一种常见的自然现象，它可以发出强大的电压电流，对生命体以及建筑物造成严重的破坏[1]。18世纪，富兰克林首先探索了雷电的产生，随后出现了避雷针，避雷针的发明，使得雷击的强大能量安全地引到大地，由此产生了接地的概念并产生了对接地电阻的测量。
对于大型的地网来说，不能仅仅依靠接地电阻来对地网的安全状况来进行评估，还要加入对感性分量的考虑[2]。一般当变电站发生故障时，流入地网的电流一般是随时间变化的交流电，地网对其阻碍作用不仅有电阻成分还有电感成分[3]，统称为接地阻抗。由于在工频、雷击作用时，接地阻抗的容性分量对于阻性和感性分量来说不是很大，只有在高频率的情况下才起作用[4]。在本实验中，我们将阻性分量和感性分量作为我们研究的重点来讨论。
当下，对于接 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
地阻抗的测量研究，主要是针对工频电压电流而言的，而对于电网的发展现状而言，强大的雷电流已经归我们的电力系统带来了极大的破坏。不同于传统的工频短路电流，雷电冲击电流波形的上升沿很陡，幅值更大，频率成分丰富并伴随着一系列复杂的过渡过程[5]，所以对雷击下的冲击电网阻抗的研究就变得尤为重要。冲击接地阻抗的参数也就成为考量变电站安全稳定的重要标准[6]。
由于雷击电压的瞬时性，高幅值，多频段，这给冲击接地阻抗的测量带来的困难如下：
1、模拟冲击电流设计困难，产生的冲击电流波头要足够短，幅值要足够大，对发生器的要求就很高。
2、由于雷电冲击时间极短，持续时间不过几十微秒，这就要就采样频率要足够大，得到的离散信号要基本还原实际的波形。
3、由于高速采样器得到的信息是离散信号，所以要对离散的信号做离散快速傅里叶变换，也就是常说的DFFT,这一系列操作对处理器的要求较高。
4、得出各个频段的分布以及各个频段的阻抗值得实际意义仍然需要进一步研究。
1.2 国内外发展现状
1.2.1 接地电阻的测量
人们刚开始接触接地电阻的时候，使用电压电流法来测量接地电阻的大小。测量时为了避免电流值超过量程范围，可以采用可调电阻对电流进行限流，测量时使用相应的绝缘导线来限流，最后通过电压表和电流表的示数就可以算出接地电阻大小[7]。但是，这种方法有着很大的弊端，它的测量成本太高，测量过程太复杂，而且它只能测量弱电压情况下的接地电阻值，而且具有很大的测量误差所以很快就被淘汰了[8]。
到了20世纪五十年代，出现了手摇式接地电阻测量仪，就是利用了电压落差的方法来测量接地电阻。基本测量方法是在应测地极的同一边插入两根接地棒，深度400mm，应测地极和两根接地棒要求三点一线，三者各相距20m。测量时，测量者要匀速转动手把，侧试仪通过内部磁电机产生电地极Y之间可获得一电压。仪表通过测量该电流和电压值，即可计算出被测接地极的地阻[9]。值得一提的是，为了确保测量值得准确性，需要我们次测量取平均数。这种测量方法简单有效，测量仪简单方便，便于携带，得到了广泛的使用。
到了八十年代往后，出现了钳口式接地电阻测量仪，它是接地电阻测量技术的一个重大突破，具有小巧、便捷、测量精度很高、抗干扰能力强等特点，更关键的是它可以在设备不断电断地线的情况下对其进行直接测量。测量时不需要辅助接地桩，只要用钳口夹住要测量的地线，几秒钟后，就可以得到测量结果，大大的减少了测量的时间[10]。钳口式接地电阻测量仪一般分为单钳式和双钳式两种，单钳式特点是简单快捷，抗干扰能力很强。但是它测量范围不大，无法对1Ω一下的电阻值进行测量，测量精度需要加强。而双钳式在单钳式的基础上做了很大的改进，解决了测量精度和量程的问题，但是由于其本身结构的问题，探头之间很容易形成相互干扰，所以一定程度上影响了测量值的准确性[11]。选用钳口式接地电阻测量仪，尽量用在分布式多点接地系统中，所以在测试之前，要对接地桩依次检查，保证各个接地桩的测量结果相差不大。而对于单点式接地系统，不建议采用钳口式测量法。
1.2.2 冲击接地阻抗的测量
系数法：工频接地电阻指的是在电压220V，频率为50hz下接地体所呈现出的电阻值，由于可以很容易地进行模拟实验，所以工频接地电阻的测量较为简单。而冲击接地电阻是在雷电压的情况下接地体所呈现的电阻值，由于在强大的冲击电压下，土壤导电率是变化的，再加上实验很难模拟出雷电电压，冲击接地电阻值很难直接测量。一般而言，冲击接地电阻值要小于工频接地电阻，因为当强电流流入大地时，产生的火花效应会使得土壤导电率的下降。所以有人通过建立数学模型来分析两种接地电阻之间的比例关系，通过可直接测量的工频接地电阻来得出不可直接测量的冲击接地电阻，这个比例系数被称为冲击系数，于是求的冲击系数成为了的关键。
目 录
1 绪论 1
1.1 背景与意义 1
1.2国内外发展限现状 1
1.3关键词分析 3
2设计思路 4
2.1设计概述 4
2.2 人机接口设计思路 6
3 人机接口子系统设计 6
3.1 工业触摸屏的选择 6
3.2 DWIN开发流程与参数配置 8
3.3 界面设计 11
3.4生成配置文件与串口通信 16
3.5串口调试 18
3.6 打印机接口 21
总结 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 背景与意义
雷电是一种常见的自然现象，它可以发出强大的电压电流，对生命体以及建筑物造成严重的破坏[1]。18世纪，富兰克林首先探索了雷电的产生，随后出现了避雷针，避雷针的发明，使得雷击的强大能量安全地引到大地，由此产生了接地的概念并产生了对接地电阻的测量。
对于大型的地网来说，不能仅仅依靠接地电阻来对地网的安全状况来进行评估，还要加入对感性分量的考虑[2]。一般当变电站发生故障时，流入地网的电流一般是随时间变化的交流电，地网对其阻碍作用不仅有电阻成分还有电感成分[3]，统称为接地阻抗。由于在工频、雷击作用时，接地阻抗的容性分量对于阻性和感性分量来说不是很大，只有在高频率的情况下才起作用[4]。在本实验中，我们将阻性分量和感性分量作为我们研究的重点来讨论。
当下，对于接 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
地阻抗的测量研究，主要是针对工频电压电流而言的，而对于电网的发展现状而言，强大的雷电流已经归我们的电力系统带来了极大的破坏。不同于传统的工频短路电流，雷电冲击电流波形的上升沿很陡，幅值更大，频率成分丰富并伴随着一系列复杂的过渡过程[5]，所以对雷击下的冲击电网阻抗的研究就变得尤为重要。冲击接地阻抗的参数也就成为考量变电站安全稳定的重要标准[6]。
由于雷击电压的瞬时性，高幅值，多频段，这给冲击接地阻抗的测量带来的困难如下：
1、模拟冲击电流设计困难，产生的冲击电流波头要足够短，幅值要足够大，对发生器的要求就很高。
2、由于雷电冲击时间极短，持续时间不过几十微秒，这就要就采样频率要足够大，得到的离散信号要基本还原实际的波形。
3、由于高速采样器得到的信息是离散信号，所以要对离散的信号做离散快速傅里叶变换，也就是常说的DFFT,这一系列操作对处理器的要求较高。
4、得出各个频段的分布以及各个频段的阻抗值得实际意义仍然需要进一步研究。
1.2 国内外发展现状
1.2.1 接地电阻的测量
人们刚开始接触接地电阻的时候，使用电压电流法来测量接地电阻的大小。测量时为了避免电流值超过量程范围，可以采用可调电阻对电流进行限流，测量时使用相应的绝缘导线来限流，最后通过电压表和电流表的示数就可以算出接地电阻大小[7]。但是，这种方法有着很大的弊端，它的测量成本太高，测量过程太复杂，而且它只能测量弱电压情况下的接地电阻值，而且具有很大的测量误差所以很快就被淘汰了[8]。
到了20世纪五十年代，出现了手摇式接地电阻测量仪，就是利用了电压落差的方法来测量接地电阻。基本测量方法是在应测地极的同一边插入两根接地棒，深度400mm，应测地极和两根接地棒要求三点一线，三者各相距20m。测量时，测量者要匀速转动手把，侧试仪通过内部磁电机产生电地极Y之间可获得一电压。仪表通过测量该电流和电压值，即可计算出被测接地极的地阻[9]。值得一提的是，为了确保测量值得准确性，需要我们次测量取平均数。这种测量方法简单有效，测量仪简单方便，便于携带，得到了广泛的使用。
到了八十年代往后，出现了钳口式接地电阻测量仪，它是接地电阻测量技术的一个重大突破，具有小巧、便捷、测量精度很高、抗干扰能力强等特点，更关键的是它可以在设备不断电断地线的情况下对其进行直接测量。测量时不需要辅助接地桩，只要用钳口夹住要测量的地线，几秒钟后，就可以得到测量结果，大大的减少了测量的时间[10]。钳口式接地电阻测量仪一般分为单钳式和双钳式两种，单钳式特点是简单快捷，抗干扰能力很强。但是它测量范围不大，无法对1Ω一下的电阻值进行测量，测量精度需要加强。而双钳式在单钳式的基础上做了很大的改进，解决了测量精度和量程的问题，但是由于其本身结构的问题，探头之间很容易形成相互干扰，所以一定程度上影响了测量值的准确性[11]。选用钳口式接地电阻测量仪，尽量用在分布式多点接地系统中，所以在测试之前，要对接地桩依次检查，保证各个接地桩的测量结果相差不大。而对于单点式接地系统，不建议采用钳口式测量法。
1.2.2 冲击接地阻抗的测量
系数法：工频接地电阻指的是在电压220V，频率为50hz下接地体所呈现出的电阻值，由于可以很容易地进行模拟实验，所以工频接地电阻的测量较为简单。而冲击接地电阻是在雷电压的情况下接地体所呈现的电阻值，由于在强大的冲击电压下，土壤导电率是变化的，再加上实验很难模拟出雷电电压，冲击接地电阻值很难直接测量。一般而言，冲击接地电阻值要小于工频接地电阻，因为当强电流流入大地时，产生的火花效应会使得土壤导电率的下降。所以有人通过建立数学模型来分析两种接地电阻之间的比例关系，通过可直接测量的工频接地电阻来得出不可直接测量的冲击接地电阻，这个比例系数被称为冲击系数，于是求的冲击系数成为了的关键。
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