变电站微机闭锁系统的设计
变电站微机闭锁系统的设计[20191213105135]
摘 要
随着科学技术的不断进步、国民经济的快速发展以及人民生活水平的逐渐提高，人们对电力的需求和依赖性越来越强，对安全、稳定供电的要求也越来越高。如果电网发生事故，不仅会令电网经营企业的经济效益蒙受损失，而且对电力用户和整个社会都将造成严重影响。变电站是电力系统中不可或缺的组成部分，担负着转换和重新分配电能的任务，对电网安全、经济的运行起着极其重要的作用。近年来，随着微机防误技术的应用和发展，微机五防已被广大的电力系统的用户所接受，并且随着自动化水平的提高，已越来越成为变电站建设中不可缺少的一部分，同时，许多老站也在进行微机五防系统的加装或改造，其防止电气误操作在电力运行的安全中起着越来越重要的作用。
本文采用理论分析和试验研究相结合的技术路线，依据微处理器技术、自动控制理论、电路电子理论和计算机通信技术，对微机“五防”闭锁系统进行深入研究。主要工作：论证系统方案并分析系统总体结构，为系统软硬件分析奠定基础；设计了基于界面编程软件Delphi和交互图形开发软件Visual Graph的微机“五防”操作系统，实现用户登录、操作票管理和“五防”功能；设计了基于AT89C52单片机的下位机，实现与上位机的串口通信并模拟实际中对锁具的操作；总结系统运行结果，验证理论分析的正确性，并对系统性能和未来发展进行分析。通过测试，下位机能正确接收微机“五防”操作系统产生的操作票信息，并正确模拟开锁操作。
微机“五防”闭锁系统可以在“五防”主机上模拟开具操作票，实现电气倒闸操作，功能强大、操作方便，适用于各电压等级变电站的综合自动化管理。本课题的研究必将为电气倒闸操作的研究提供理论和实践指导，具有广阔的推广前景。
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关键字:变电站；闭锁；微机“五防”操作系统；下位机；串口通信
目 录
第一章 绪论 1
1.1防止电气误操作的重要意义 1
1.2国内外研究现状与发展方向 3
1.3论文主要内容和结构安排 4
第二章 系统总体结构及方案论证 5
2.1系统总体结构划分 6
2.2微机“五防”闭锁系统方案论证 6
2.2.1图形化操作票系统的方案论证 7
2.2.2通信方式的方案论证 10
2.2.3下位机的方案论证 13
2.2.4方案论证结果 15
2.3本章小结 17
第三章 变电站微机“五防”闭锁系统硬件设计 18
3.1系统总体结构设计 18
3.2下位机硬件设计 19
3.2.1下位机结构划分 19
3.2.2微处理器的选择 20
3.3下位机模块设计 21
3.3.1数据通信模块 21
3.3.2存储模块 22
3.3.3语音模块 23
3.3.4液晶显示和键盘输入模块 24
3.4锁具及开锁电路介绍 27
3.5本章小结 28
第四章 变电站微机“五防”闭锁系统下位机软件设计 29
4.1软件设计总体要求 29
4.2下位机软件设计 29
4.2.1液晶显示和按键程序 30
4.2.2语音程序 32
4.2.3 EEPROM程序 33
4.2.4系统通信程序 34
4.3本章小结 35
第五章 变电站微机“五防”操作系统设计 36
5.1微机“五防”闭锁系统编程原则 36
5.1.1开关的编程原则 37
5.1.2刀闸的编程原则 37
5.1.3接地刀闸或临时地线的编程原则 38
5.1.4旁母充电的编程原则 38
5.1.5电容器组的编程原则 38
5.2上位机软件开发平台 38
5.3图形化操作票系统设计 39
5.3.1生成操作票 39
5.3.2预演操作票 42
5.3.3传输操作票 43
5.3.4保存操作票 46
5.3.5历史票查询 46
5.3.6打印操作票 46
5.4用户管理模块设计 47
5.4.1添加/删除用户 47
5.4.2修改密码 48
5.4.3设置权限 49
5.5本章小结 50
第六章 变电站微机“五防”闭锁系统总体调试 51
6.1下位机调试 51
6.2上位机软件调试 52
6.3系统可靠性分析和性能特点 55
6.3.1系统可靠性分析 55
6.3.2系统性能特点 55
第七章 总结与展望 56
7.1 总结 56
7.2 展望 57
致谢 60
参考文献 64
附录A电路原理图及PCB板 67
附录B实物 70
第一章 绪 论
随着我国电力事业的蓬勃发展，综合自动化技术在各电压等级的变电站得到了普遍的应用，这在一定程度上提高了电网的供电质量和可靠性，同时对变电站中防止电气误操作闭锁装置的使用产生了重大影响，并提出了新的闭锁要求，力求完善系统的防误操作装置，从装置上杜绝操作事故的发生[1]。
1.1防止电气误操作的重要意义
电气误操作事故是电力行业的大敌。发生了电气误操作事故，轻则造成企业损失电量、烧毁电气设备，让企业蒙受经济损失，重则造成大面积停电，甚至侵害人们的生命安全，给企业带来无法估量的经济损失和不可挽回的恶劣社会影响[2]。近几年来华东电网变电事故及误操作事故统计如表1.1所示。
表1.1近几年华东电网变电事故及误操作事故统计
年份 2002 2003 2004
变电事故总次数(次) 64 94 82
误操作事故次数(次) 15 10 5
误操作事故比例 23.4% 10.6% 6.1%
由表1.1中数据可以看出，电气误操作事故在电力事故中占了相当大的比例，据有关部门统计，该类事故约占全部电气事故的12%左右，严重威胁着电力系统的安全运行。
我国电力系统在无数次血的教训面前，结合中外电气运行的实践，为了有效防止运行电气设备误操作引发的人身和重大设备事故,早在1990 年就提出了电气设备“五防”的要求，并以法规形式（能源安保[1990] 1110 号文）明文规定了电气防误的管理、运行、设计和使用原则。可见，变电站防误闭锁装置的研究具有重大意义。
1.2国内外研究现状与发展方向
由于各国电力系统部门的工作管理方式不同，国外关于微机“五防”闭锁系统，特别是电气操作票管理系统的研究较少，就目前已经报道的研究成果来看，他们所考虑的问题通常比较简单，操作任务种类少，实现方式比较容易，其中较早出现的操作票系统是日本的 TakashiAbe 等人开发的 Virgo操作票系统[3]。该系统采用知识描述语言 KDL 实现，所涉及的电气设备类型仅限于母线、线路和变压器三种，而且形成的操作票不涉及安全自动装置的运行管理。
我国防误闭锁装置的研究起步于20世纪90年代初，当时220kV及500kV变电站都采用综合自动化系统，全站防误闭锁系统的设计模式是独立的微机“五防”。但经过用户近几年的实际应用后发现该种模式存在诸多问题。
近几年国内的防误闭锁系统又有了新的发展，主要体现在：
1．仅装设独立微机“五防”：仅采用微机“五防”附带相应的电脑钥匙和锁具作为全站防误闭锁系统。
2．取消独立微机“五防”：设置与计算机监控系统一体化的软件闭锁，在监控主机安装“五防”闭锁软件，为防止软件出错时造成误操作，对电动隔离开关和手动隔离开关分别配备电气闭锁回路和电磁锁，这样，在变电站正常运行时电器操作必须满足两套“五防”闭锁要求。
3．间隔层“五防”应用：利用可编程控制器(PLC)作为测控单元，通过测控单元间的直接通讯完成间隔层“五防”。测控单元采用模块化结构设计，通过用户定义闭锁逻辑功能完成全站“五防”闭锁。
4．利用GIS(Gas Insulated Substation)组合电器已有的电气闭锁回路：采用GIS组合电器时，所有相关联锁都设有电气闭锁，在线路侧装设带电显示装置具有自检功能同时输出硬接点与线路侧接地刀闸实现联锁，配电装置有倒送电源时，间隔网门应装设带电显示装置的强制闭锁[4]。
5．实现监控“五防”一体化：“五防”工作站包括操作票系统作为监控系统的一个节点，模块化软件配置不受操作平台的限制，可配置专用的“五防”工作站，也可集成到操作员站。
微机“五防”闭锁系统必须满足电网安全、稳定的需要，要求功能可靠，易于运行，其发展方向从技术和实用角度有以下几个方面：
第一，可靠性。随着变电站综合自动化的发展和减人增效的需要，无人值守及集控中心综合自动化将成为微机闭锁的发展方向，这就对可靠性提出了更高的要求，可靠性决定了微机闭锁产品的市场竞争力。
第二，智能化。近年来，随着人工智能技术在各行各业的不断渗透，如神经网络、遗传算法、模糊逻辑等也在电力系统的各个领域都得到了应用[5]，很多难以求解的复杂的非线性问题，应用人工智能技术则能轻而易举的实现，未来我国的“五防”闭锁系统也将向智能化方向发展[6]。
第三，开放性。采用标准化和模块化程序设计，维护、升级方便，可与其他相关系统进行有效的连接，扩大系统的应用范围[7]。
第四，网络化。计算机网络作为信息传输和数据通信的主要工具已经成为当今信息时代的技术支柱。由于继电保护的作用不仅仅局限于切除故障元件和限制事故影响的范围，更重要的是要保证全系统的可靠运行。这就要求实现微机保护装置的网络化。而且，继电保护装置还要求对系统故障性质、故障位置和故障距离有准确的检测，装置得到的系统故障信息越多，检测要求越精确，这就是自适应[8]。但是，真正实现继电保护对系统运行方式和故障状态的自适应，就必须获得尽可能多的系统运行和故障信息。微机保护装置的网络化可以大大提高系统可靠性和保护性能，是微机保护发展的必然趋势[9]。
1.3论文主要内容和结构安排
实际的“五防”闭锁系统主要包括“五防”主机、工控主机、电脑钥匙和锁具。本设计中用MCU模拟电脑钥匙和锁具的功能。“五防”主机实现图形开票、传输操作票、保存操作票和打印操作票等功能；工控主机主要负责将模拟完成的操作票信息传输给电脑钥匙；电脑钥匙主要负责接收从“五防”主机产生的操作票并执行控制与操作闭锁功能。锁具主要实现对各类设备的闭锁。根据系统的实际需要，结合技术可行性和经济合理性，系统具体功能如下：
1．“五防”主机：即图形化操作票系统，包括刷新操作票信息，图形开票，显示操作票，传输操作票，清除操作票等功能；
2．控制与操作闭锁：当电脑钥匙内的操作票信息与锁具编码匹配时，打开相应锁具，从而完成相应的操作功能，本设计中当上位机传输的操作票信息与锁具编码匹配时，点亮或关闭相应的LED灯；
3．人机交互：实现液晶显示、查询和打印操作票等功能；
4．数据通信：实现“五防”主机与下位机之间的数据通信；
5．数据库：存储图形开票后产生的操作票信息，同时保存用户登录信息，包括登录账号和密码。
1.4 论文主要内容和结构安排
根据实际的企业要求，参考国内外同类产品的特点，对微机“五防”闭锁系统的主要研究工作分析如下：
1．五防主机的设计
基于图形化的操作票生成系统是一个实用性的应用程序系统，界面友好、操作方便、开票正确，具有界面登录、模拟开票、生成操作票、打印操作票、发送操作票等功能，可通过界面编程软件实现。由于模拟图形开票时必须有电气系统接线图，该图可使用Visual Graph画图软件绘制，在此基础上用编程语句设置“五防”规则，从而对电气设备进行操作，生成相应的操作票。利用Visual Graph画图软件绘制的电气系统接线图可以通过界面编程软件的第三方控件将图导入图形化操作票生成系统使用。
2．下位机的分析与设计
下位机是微机“五防”闭锁系统中一个重要组成部分，从“五防”主机上获得操作票信息，并根据操作票信息提示逐一进行操作，解开现场防误锁具，对设备进行操作。下位机的设计主要包括主控制器、液晶显示、实时时钟、信息存储和数据通信等电路。
结合课题研究的具体工作和系统结构的具体功能，将论文内容分7个章节，具体如下：
第一章 分析课题应用的背景和意义，阐述变电站微机“五防”闭锁系统目前的研究现状和发展方向，提出课题研究的系统功能要求，并阐述论文主要工作内容。
第二章 对传统电气闭锁和现代微机“五防”闭锁技术进行分析和比较，在此基础上对系统的总体结构进行划分和设计，总结系统各个模块的方案，并对方案进行论证，得出本课题研究的设计方案。
第三章 分析系统总体结构，分模块对系统各功能进行详细硬件设计，重点设计下位机硬件和通信协议。
第四章 详细设计微处理器控制程序，分析下位机各个模块在软件上的具体实现方式。
第五章 在微机“五防”闭锁编程原则的基础上，详细阐述上位机软件的实现和设计方法，重点设计图形化操作票系统。
第六章 给出系统软硬件测试结果，分析系统性能，提出对系统的改进意见。
第七章 总结目前研究工作并对课题将来研究方向进行展望。
摘 要
随着科学技术的不断进步、国民经济的快速发展以及人民生活水平的逐渐提高，人们对电力的需求和依赖性越来越强，对安全、稳定供电的要求也越来越高。如果电网发生事故，不仅会令电网经营企业的经济效益蒙受损失，而且对电力用户和整个社会都将造成严重影响。变电站是电力系统中不可或缺的组成部分，担负着转换和重新分配电能的任务，对电网安全、经济的运行起着极其重要的作用。近年来，随着微机防误技术的应用和发展，微机五防已被广大的电力系统的用户所接受，并且随着自动化水平的提高，已越来越成为变电站建设中不可缺少的一部分，同时，许多老站也在进行微机五防系统的加装或改造，其防止电气误操作在电力运行的安全中起着越来越重要的作用。
本文采用理论分析和试验研究相结合的技术路线，依据微处理器技术、自动控制理论、电路电子理论和计算机通信技术，对微机“五防”闭锁系统进行深入研究。主要工作：论证系统方案并分析系统总体结构，为系统软硬件分析奠定基础；设计了基于界面编程软件Delphi和交互图形开发软件Visual Graph的微机“五防”操作系统，实现用户登录、操作票管理和“五防”功能；设计了基于AT89C52单片机的下位机，实现与上位机的串口通信并模拟实际中对锁具的操作；总结系统运行结果，验证理论分析的正确性，并对系统性能和未来发展进行分析。通过测试，下位机能正确接收微机“五防”操作系统产生的操作票信息，并正确模拟开锁操作。
微机“五防”闭锁系统可以在“五防”主机上模拟开具操作票，实现电气倒闸操作，功能强大、操作方便，适用于各电压等级变电站的综合自动化管理。本课题的研究必将为电气倒闸操作的研究提供理论和实践指导，具有广阔的推广前景。
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关键字:变电站；闭锁；微机“五防”操作系统；下位机；串口通信
目 录
第一章 绪论 1
1.1防止电气误操作的重要意义 1
1.2国内外研究现状与发展方向 3
1.3论文主要内容和结构安排 4
第二章 系统总体结构及方案论证 5
2.1系统总体结构划分 6
2.2微机“五防”闭锁系统方案论证 6
2.2.1图形化操作票系统的方案论证 7
2.2.2通信方式的方案论证 10
2.2.3下位机的方案论证 13
2.2.4方案论证结果 15
2.3本章小结 17
第三章 变电站微机“五防”闭锁系统硬件设计 18
3.1系统总体结构设计 18
3.2下位机硬件设计 19
3.2.1下位机结构划分 19
3.2.2微处理器的选择 20
3.3下位机模块设计 21
3.3.1数据通信模块 21
3.3.2存储模块 22
3.3.3语音模块 23
3.3.4液晶显示和键盘输入模块 24
3.4锁具及开锁电路介绍 27
3.5本章小结 28
第四章 变电站微机“五防”闭锁系统下位机软件设计 29
4.1软件设计总体要求 29
4.2下位机软件设计 29
4.2.1液晶显示和按键程序 30
4.2.2语音程序 32
4.2.3 EEPROM程序 33
4.2.4系统通信程序 34
4.3本章小结 35
第五章 变电站微机“五防”操作系统设计 36
5.1微机“五防”闭锁系统编程原则 36
5.1.1开关的编程原则 37
5.1.2刀闸的编程原则 37
5.1.3接地刀闸或临时地线的编程原则 38
5.1.4旁母充电的编程原则 38
5.1.5电容器组的编程原则 38
5.2上位机软件开发平台 38
5.3图形化操作票系统设计 39
5.3.1生成操作票 39
5.3.2预演操作票 42
5.3.3传输操作票 43
5.3.4保存操作票 46
5.3.5历史票查询 46
5.3.6打印操作票 46
5.4用户管理模块设计 47
5.4.1添加/删除用户 47
5.4.2修改密码 48
5.4.3设置权限 49
5.5本章小结 50
第六章 变电站微机“五防”闭锁系统总体调试 51
6.1下位机调试 51
6.2上位机软件调试 52
6.3系统可靠性分析和性能特点 55
6.3.1系统可靠性分析 55
6.3.2系统性能特点 55
第七章 总结与展望 56
7.1 总结 56
7.2 展望 57
致谢 60
参考文献 64
附录A电路原理图及PCB板 67
附录B实物 70
第一章 绪 论
随着我国电力事业的蓬勃发展，综合自动化技术在各电压等级的变电站得到了普遍的应用，这在一定程度上提高了电网的供电质量和可靠性，同时对变电站中防止电气误操作闭锁装置的使用产生了重大影响，并提出了新的闭锁要求，力求完善系统的防误操作装置，从装置上杜绝操作事故的发生[1]。
1.1防止电气误操作的重要意义
电气误操作事故是电力行业的大敌。发生了电气误操作事故，轻则造成企业损失电量、烧毁电气设备，让企业蒙受经济损失，重则造成大面积停电，甚至侵害人们的生命安全，给企业带来无法估量的经济损失和不可挽回的恶劣社会影响[2]。近几年来华东电网变电事故及误操作事故统计如表1.1所示。
表1.1近几年华东电网变电事故及误操作事故统计
年份 2002 2003 2004
变电事故总次数(次) 64 94 82
误操作事故次数(次) 15 10 5
误操作事故比例 23.4% 10.6% 6.1%
由表1.1中数据可以看出，电气误操作事故在电力事故中占了相当大的比例，据有关部门统计，该类事故约占全部电气事故的12%左右，严重威胁着电力系统的安全运行。
我国电力系统在无数次血的教训面前，结合中外电气运行的实践，为了有效防止运行电气设备误操作引发的人身和重大设备事故,早在1990 年就提出了电气设备“五防”的要求，并以法规形式（能源安保[1990] 1110 号文）明文规定了电气防误的管理、运行、设计和使用原则。可见，变电站防误闭锁装置的研究具有重大意义。
1.2国内外研究现状与发展方向
由于各国电力系统部门的工作管理方式不同，国外关于微机“五防”闭锁系统，特别是电气操作票管理系统的研究较少，就目前已经报道的研究成果来看，他们所考虑的问题通常比较简单，操作任务种类少，实现方式比较容易，其中较早出现的操作票系统是日本的 TakashiAbe 等人开发的 Virgo操作票系统[3]。该系统采用知识描述语言 KDL 实现，所涉及的电气设备类型仅限于母线、线路和变压器三种，而且形成的操作票不涉及安全自动装置的运行管理。
我国防误闭锁装置的研究起步于20世纪90年代初，当时220kV及500kV变电站都采用综合自动化系统，全站防误闭锁系统的设计模式是独立的微机“五防”。但经过用户近几年的实际应用后发现该种模式存在诸多问题。
近几年国内的防误闭锁系统又有了新的发展，主要体现在：
1．仅装设独立微机“五防”：仅采用微机“五防”附带相应的电脑钥匙和锁具作为全站防误闭锁系统。
2．取消独立微机“五防”：设置与计算机监控系统一体化的软件闭锁，在监控主机安装“五防”闭锁软件，为防止软件出错时造成误操作，对电动隔离开关和手动隔离开关分别配备电气闭锁回路和电磁锁，这样，在变电站正常运行时电器操作必须满足两套“五防”闭锁要求。
3．间隔层“五防”应用：利用可编程控制器(PLC)作为测控单元，通过测控单元间的直接通讯完成间隔层“五防”。测控单元采用模块化结构设计，通过用户定义闭锁逻辑功能完成全站“五防”闭锁。
4．利用GIS(Gas Insulated Substation)组合电器已有的电气闭锁回路：采用GIS组合电器时，所有相关联锁都设有电气闭锁，在线路侧装设带电显示装置具有自检功能同时输出硬接点与线路侧接地刀闸实现联锁，配电装置有倒送电源时，间隔网门应装设带电显示装置的强制闭锁[4]。
5．实现监控“五防”一体化：“五防”工作站包括操作票系统作为监控系统的一个节点，模块化软件配置不受操作平台的限制，可配置专用的“五防”工作站，也可集成到操作员站。
微机“五防”闭锁系统必须满足电网安全、稳定的需要，要求功能可靠，易于运行，其发展方向从技术和实用角度有以下几个方面：
第一，可靠性。随着变电站综合自动化的发展和减人增效的需要，无人值守及集控中心综合自动化将成为微机闭锁的发展方向，这就对可靠性提出了更高的要求，可靠性决定了微机闭锁产品的市场竞争力。
第二，智能化。近年来，随着人工智能技术在各行各业的不断渗透，如神经网络、遗传算法、模糊逻辑等也在电力系统的各个领域都得到了应用[5]，很多难以求解的复杂的非线性问题，应用人工智能技术则能轻而易举的实现，未来我国的“五防”闭锁系统也将向智能化方向发展[6]。
第三，开放性。采用标准化和模块化程序设计，维护、升级方便，可与其他相关系统进行有效的连接，扩大系统的应用范围[7]。
第四，网络化。计算机网络作为信息传输和数据通信的主要工具已经成为当今信息时代的技术支柱。由于继电保护的作用不仅仅局限于切除故障元件和限制事故影响的范围，更重要的是要保证全系统的可靠运行。这就要求实现微机保护装置的网络化。而且，继电保护装置还要求对系统故障性质、故障位置和故障距离有准确的检测，装置得到的系统故障信息越多，检测要求越精确，这就是自适应[8]。但是，真正实现继电保护对系统运行方式和故障状态的自适应，就必须获得尽可能多的系统运行和故障信息。微机保护装置的网络化可以大大提高系统可靠性和保护性能，是微机保护发展的必然趋势[9]。
1.3论文主要内容和结构安排
实际的“五防”闭锁系统主要包括“五防”主机、工控主机、电脑钥匙和锁具。本设计中用MCU模拟电脑钥匙和锁具的功能。“五防”主机实现图形开票、传输操作票、保存操作票和打印操作票等功能；工控主机主要负责将模拟完成的操作票信息传输给电脑钥匙；电脑钥匙主要负责接收从“五防”主机产生的操作票并执行控制与操作闭锁功能。锁具主要实现对各类设备的闭锁。根据系统的实际需要，结合技术可行性和经济合理性，系统具体功能如下：
1．“五防”主机：即图形化操作票系统，包括刷新操作票信息，图形开票，显示操作票，传输操作票，清除操作票等功能；
2．控制与操作闭锁：当电脑钥匙内的操作票信息与锁具编码匹配时，打开相应锁具，从而完成相应的操作功能，本设计中当上位机传输的操作票信息与锁具编码匹配时，点亮或关闭相应的LED灯；
3．人机交互：实现液晶显示、查询和打印操作票等功能；
4．数据通信：实现“五防”主机与下位机之间的数据通信；
5．数据库：存储图形开票后产生的操作票信息，同时保存用户登录信息，包括登录账号和密码。
1.4 论文主要内容和结构安排
根据实际的企业要求，参考国内外同类产品的特点，对微机“五防”闭锁系统的主要研究工作分析如下：
1．五防主机的设计
基于图形化的操作票生成系统是一个实用性的应用程序系统，界面友好、操作方便、开票正确，具有界面登录、模拟开票、生成操作票、打印操作票、发送操作票等功能，可通过界面编程软件实现。由于模拟图形开票时必须有电气系统接线图，该图可使用Visual Graph画图软件绘制，在此基础上用编程语句设置“五防”规则，从而对电气设备进行操作，生成相应的操作票。利用Visual Graph画图软件绘制的电气系统接线图可以通过界面编程软件的第三方控件将图导入图形化操作票生成系统使用。
2．下位机的分析与设计
下位机是微机“五防”闭锁系统中一个重要组成部分，从“五防”主机上获得操作票信息，并根据操作票信息提示逐一进行操作，解开现场防误锁具，对设备进行操作。下位机的设计主要包括主控制器、液晶显示、实时时钟、信息存储和数据通信等电路。
结合课题研究的具体工作和系统结构的具体功能，将论文内容分7个章节，具体如下：
第一章 分析课题应用的背景和意义，阐述变电站微机“五防”闭锁系统目前的研究现状和发展方向，提出课题研究的系统功能要求，并阐述论文主要工作内容。
第二章 对传统电气闭锁和现代微机“五防”闭锁技术进行分析和比较，在此基础上对系统的总体结构进行划分和设计，总结系统各个模块的方案，并对方案进行论证，得出本课题研究的设计方案。
第三章 分析系统总体结构，分模块对系统各功能进行详细硬件设计，重点设计下位机硬件和通信协议。
第四章 详细设计微处理器控制程序，分析下位机各个模块在软件上的具体实现方式。
第五章 在微机“五防”闭锁编程原则的基础上，详细阐述上位机软件的实现和设计方法，重点设计图形化操作票系统。
第六章 给出系统软硬件测试结果，分析系统性能，提出对系统的改进意见。
第七章 总结目前研究工作并对课题将来研究方向进行展望。
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