电动汽车智能充电系统开发【充电器控制系统设计优秀毕业课程设计带任务书+开题报告+外文翻译】
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第 I 页 摘 要 该文设计的是铅酸蓄电池智能充电控制系统,文中主要提及蓄电池充电方法的研究与充电控制系统的设计。在通过有关蓄电池充电原理与充电方法研究的基础上,使用恒压充电与恒流充电相结合的三阶段式充电方法。该充电方法结合了恒压和恒流充电的优点,避免了在充电初期用大电流充电导致电池过充电和损坏充电设备等现象,又避免了用恒压充电初始阶段对蓄电池自身造成的大电流的冲击,在最后一个阶段采用小电流充电能最大限度的使蓄电池充满并且不损坏蓄电池,起到了很好的充电效果。 论文主要内容如下:介绍了铅酸蓄电池的各种充电方法,并且比较 了各种充电方法的优点和缺点;围绕 片机,设计了充电系统的硬件电路,包括整流滤波电路,换电路,电池电路,保护电路,模数转换电路,差分放大电路;电流电压检测电路,辅助电源电路, 示电路等电路。 最后对所设计的铅酸蓄电池充电系统的硬件和软件进行了实验调试,实验结果证明了系统设计的合理性以及所用的充电放法的可行性和有效性。 关键词 :铅酸蓄电池;三阶段式;恒压充电;恒流充电; 片机 第 he a of in On of on of of To in a to of of by of By is in be a of as of On of of is In of of of 目录 目 录 摘 要 . I . 绪论 . 1 文研究背景 . 1 目可行性分析 . 1 结 . 2 2 汽车蓄电池简介 . 3 电池的种类 . 3 酸蓄电池工作原理 . 3 酸蓄电池的充电方式 . 4 . 4 . 4 . 4 酸蓄电池的快速充电理论 . 5 . 5 . 6 . 6 . 7 结 . 7 3 基本设计方案 . 8 体设计方案 . 8 . 8 . 8 . 8 . 8 电系统的充电方法的控制与实现 . 9 结 . 9 4 充电系统硬件设计 . 10 相桥式整流、滤波电路 . 10 路 . 11 . 12 制电路 . 13 池电路和保护电路 . 14 池电压和充电电流检测电路 . 15 目录 片机控制处理系统 . 16 . 16 . 17 . 18 示屏的选择 . 20 . 20 . 21 . 22 示电路 . 22 助电源电路 . 23 2. 23 2. 23 2. 24 25. 24 章小结 . 24 5 系统软件设计 . 25 统主程序设计 . 25 块子程序设置 . 26 . 26 . 26 结 . 27 6 智能充电系统样机调试 . 28 件电路的调试 . 28 . 28 . 29 件系统调试 . 29 . 29 ,以化石能源为主的世界能源正逐步枯竭,因为作为世界能源的重要组成部分的化石能源是不可再生资源,化石能源也对地球造成了严重的环境污染,加入人们无法改变能源的使用结构,那么人类将面临巨大的 生存威胁。在这样严峻的能源背景下,研发和发展清洁能源成为当今人类的主要任务。时下在各国之间最热门和流行的新清洁能源非动力蓄电池莫属,以蓄电池为动力来源的电动车已经被称作新世纪的绿色工程,这个绿色工程迫使传统的汽车工业发展进入到一个全新的关乎人类进步的领域。电动车中的车体、控制器、电动机这三大主要部分在理论和实际应用技术上已经很成熟,但是另外两个大部件:蓄电池和其充电器的研究和发展却无法满足较高的品质需求。它们有很多理论及技术还需大量投入力量去攻关,这已经成为交通发展的瓶颈。现在我国的电动车所用的动力蓄电池主 要以铅酸蓄电池为主,这是因为这种蓄电池有成本较低,无记忆效应,技术较成熟,电池的容量大,跟随负荷输出特性好,电压稳定等优点。这相比其他的高性能电池如燃料电池,锂电池等有很大的竞争优势。这就使得铅酸蓄电池被广泛的应用在通信、交通、铁路,国防及农业等部门。近年全密封免维护铅酸蓄电池通过它密封好、没有泄漏、没有污染等优点,不但能保护人与各种各样用电的设备的安全,而且其在整个寿命期间,不需要什么维护,因此带开了铅酸蓄电池的发展篇章。现在通讯设备大多是使用免维护的电池来作为它们的备用电源,很多电子设备的无间断电源系统也大多是用免维护电池,除此之外在汽车,应急灯和轮船等也越来越多的开始用免维护电池。可是,由于不正确的充电方法,导致充电的技术没办法适应这种电池的特殊要求,这就使电池非常难达到预定的使用寿命。虽然这些年来蓄电池技术有着令人振奋的进步,但是作为其能量补充的主要部件充电器的发展却无法跟上步伐,主要体现在传统的充电方式的充电时间太长,快速充电的技术到现在都没能解决,严重的阻碍了电动车的普及和发展。而且目前我们国家工农业运输设备需要大量的蓄电池,可是因为充电设备过于落后充电的方法也不是很科学,因此,需要尽快设计出一种 新的智能充电系统来满足社会各行各业的需求。 目可行性分析 电动车的充电系统的问题主要是有两方面,一方面是充电模式,另一方面充电参数。一个充电系统要想性能优良就要解决很多理论问题,比如如何减少电池的极化效应的影响;如何减少或防止电池的失水效应;还有如何去除充电给电池造成的盐化等。目前,传统的充电器充电速度慢,充电时间过长,充电效率低,对电池容易造成损伤,而快速充电技术也还没能完全解决,因此的现在的电动车大多都有续航里程短,电池维护频繁 第 2 页 共 48 页 等问题。电动车所用的动力电池一般都在较长的时间中持续放出中等电流 ,而在起动、加速或爬坡这些情况时为大电流放电,蓄电池大多工作在深度放电区。所以,车用动力蓄电池快速充电系统的研究就特别有必要。 目前对于蓄电池的充电方式有很多种,早期的方式不是采用恒压充电,就是采用恒流充电。如果使用恒压充电,这种充电方式在充电的前期电流很大,很容易使极板极化,最严重的是变成的电解水会造成电池内部温度升高和电压升高,这样就会增大电池里的气体析出,最终使极板变弯曲导致电池报废。所以早期的充电方式大多采用恒流的方式,但是如果整个充电过程一直采用恒流充电,在充电的后期很多部分的电流会用在电解水,造 成析出气体量很大,从而使电解液升温沸腾,这样不但浪费电能,沸腾的电解液冲击极板,会使极板的活性物质掉落,使电池提早报废。因此发展到现在,世界通用的充电方式是采用分段式充电,这种方式是先是恒流充电,再进行恒压充电,伴随着充电电流逐步下降,从而减弱电解液的沸腾现象,进而保护极板。 结 本章介绍了当今世界上蓄电池的充电技术的发展状况,以及论文研究背景、 项目可行性。 第 3 页 共 48 页 2 汽车蓄电池简介 电池的种类 蓄电池的组成部分有三个:进行还原反应的阴极,进 行氧化反应的阳极以及将阴极反应和阳极反应容纳在一起的电解液。活性物质是在电极里发生氧化或者还原反应的物质。目前的蓄电池主要有四种:铅酸蓄电池,锂离子蓄电池,镍镉蓄电池还有镍金属氧化物蓄电池。根据电池的不同特性,各种电池的使用场合和对象也是不一样的。 蓄电池是依据电池的内阻、能量密度以及电池的容量来选择,它们的品质直接定下了电池能为产品提供的电能品质。对于放电速率要求较低的产品,例如手提视频设备、笔记本电脑、蜂窝电话机等就可以选择锂离子蓄电池或者镍金属氧化物蓄电池,这是因为这些产品的长期电流的消耗较小 ,而这两种蓄电池的内阻较大,从而限制了峰值放电电流的大小,长期电流消耗较小的产品就很适合用这两种蓄电池。相反,铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的内阻比较小,这就使它们能供给比较大的电流,对于放电速率要求要的产品就可以选择这两类电池,例如电动车、由电池供电的电动工具等。 因为铅酸蓄电池价格便宜,电压稳定以及供电可靠的优点,使得铅酸蓄电池被广泛的应用。 酸蓄电池工作原理 蓄电池的充电是通过逆向的化学反应将电能储存在化学物质里来实现的。因为蓄电池里的化学也物质不一样,每种电池都有自己的特性,所以在 设计充电系统的时候应该要先认真了解明白这些特性,以防止各种充电问题的的发生而损坏蓄电池。铅酸蓄电池需要先通过电源对它经行充电,使其将电能转化成化学能进而存储起来。二氧化铅是铅酸蓄电池的阳极活性物质,阴极的活性物质为海绵状的金属铅,作为电解液的是稀硫酸,阳极和阴极电极化学反应式分别是: 4 2 2 4b 2 b 3 2 O H O P O H S O H ( 2 44b 2 e O H P H S O ( 2 整个化学方程式为: 4 2 2 2 42 b 2 b 2 O H O P O H S O P 放 电( 2 从方程式可以知道电池充电的时候,阳极产生的 阴极表面被还原成水,阴极也因为生成 极化电位变低,这样就使阴极不析出氢气,此时生成的 还原成海绵状铅,这就实现了蓄电池内部氧循环反应。可以看出在充电的时候,电解液里面的水几乎不损失,可以达到不加水的目标。 第 4 页 共 48 页 酸蓄电池的充电方式 铅酸蓄电池大方面上有 2种充电方法:第一种是使用小电流慢慢充的常规传统方法;第二种是可以大幅缩短充电的时间以及增加电池的使用寿命的快速充电方法。 可是,因为铅酸蓄电池带有非线性,多变量及离散性等特征,现在所用的数学模型来创建出的充电系统不是太复杂就是充电效果不理想,这样的充电系统根本就无法得到大面积的推广和应用。所以传统的充电方法现在在各种生活和生产里仍然占据很大一部分的比例。就铅酸蓄电池来说,传统的充电方式充电效率不仅不高,还给蓄电池的使用寿命造成不良的影响。 以下将针对各种传统的充电方式进行介绍并对对其不足进行分析,同时还会对论文使用的三阶段式充电方式进行介绍。 目前,铅酸蓄电池传统的充电 方式有恒压充电法和恒流充电法等。这两种方法在充电器中的控制电路较简单,充电功率和效率都比较低。 恒流充电方式是在整个充电的过程都使铅酸蓄电池的充电电流保持恒定不变。充电的时候充电电流值一般都选择比较小,充电的时间一般都很长,这样就避开了大电流的充电损坏蓄电池。这种方式的缺点是充电电压会随着充电时间逐渐变大,对电池的极板会造成很大的冲击,电池气体析出量较大,充电效率低下,能耗很高。所以这种充电方式多应用在对蓄电池初始充电的场合。图 这种充电方式电压与电流的波形图 。 图 流充电法 铅酸蓄电池恒压充电法 这种充电方式是在整个充电的过程里都使铅酸蓄电池的两端电压保持恒定不变,电流与电压的波形如图 充电的初始阶段,电流非常大,随着充电的进行,电流呈 第 5 页 共 48 页 指数方式递减,电池的电动势逐渐递增。在充电的最后阶段,充电电流变得很小。整个充电过程中都不用调整电流的大小。这种方法简单,因为电流自动减小,所以充电的过程中,气体的析出量很小,如果充电电压选择恰当,充电时间会变得较短。这种充电方式的缺点也很明显:由于在充电的初始阶段,假如电 池的放电深度太大,就会使充电电流很大,进而会造成电池内部温度过高,从而损坏电池;如果选择的充电电压太低,而末尾阶段的充电电流又太小,这样就会加大充电时间,串联数比较多的电池组就不适合这样的充电方式。容量小、电压低的蓄电池多用恒压充电法。 图 压充电法 酸蓄电池的快速充电理论 针对传统的充电方法恒流充电和恒压充电方法的充电速率慢、使用不安全等无法弥补的缺点,很多的专家提出了变电流间歇充电理论、三阶段充电理论以及脉冲充电理论等先进的理论和技术。 充电原理 美国科学家 首的研究团队在对蓄电池充电过程进行了大量而且很深入的研究后找到了产生析气现象的规律和原因,从而提出了以最低吸气率为前提的电池可接受的充电电流曲线 1。该曲线如图 示。在任一个蓄电池充电时刻,蓄电池可以接受的充电电流大小为: 0 e ( 2 这个公式中, i 为任一时刻 t 蓄电池可承受的最大充电电流; 那个时刻的最大起始电流; 为衰减率常数。 从图 以知道,蓄电池充电的时候如果充电电流只要低过电池可接受的最大电流,其自身就不产生气泡,但是如果充电电流大过电池可接受的最大电流,超过的那部 第 6 页 共 48 页 分电流并不能转化成化学能存储在电池中,而是促进了电池里面的水的电解,从而产生气体析出。充电起始阶段的电流和电池可接受的电流相比起来很小,会使充电时间加长。在充电的末阶段充电电流与电池可接受充电电流相比起来很大,会导致蓄电池的析气现象加剧 图 电池充电电流可接受曲线 为了在充电初期阶段获取到最大的充电量,初期的电流采用最佳充电电流值来替换恒电流充电,恒流充电段改成限压变电流间歇充电段;为了获得过充电量,在末期阶段使用定电流充电,将电池恢复至完全放电状态 2,原理如图 示。 图 电流间歇式正负脉冲充电法 间歇的变电流对蓄电池进行充电能将电池充电过程产生的氧气在足够的时间里进行化学反应进而重新被吸收,这样就降低了电池内部的电压,使下一次的恒流充电进行得更加顺利,将更多的电能充进蓄电池。 脉冲充电法是使用脉冲电流或者脉冲电 压的对蓄电池进行充电,并在充电电流或者电压中叠加一定的负脉冲,或者在充电时突然停止充电一小段时间,这样就可以把蓄电池的极化电压降下来同时减少蓄电池析气现象 3。图 原理波形图。 蓄电池能否快速充电的一个主要因素是极化电压,若想快速的进行充电,就一定要 第 7 页 共 48 页 消除掉极化电压对蓄电池的影响。恰到好处的停充或者叠加负脉冲能助于极化现象的消除。 图 脉冲充电法 三阶段式充电法充分结合和利用了恒流充电及恒压充电的优点并去除了这两种方法的缺点,在充电的起始阶段使用 大电流来充电,这样就让蓄电池在短时间内储存很多的电能。这样经过一时间后改用恒压充电,是电流降下来。这样经过一段时间达到很小的电流的时候采用恒流充电,这个阶段也叫浮充充电阶段。原理如图 示。 图 阶段式充电法 由此可以知道,这种充电法避开了在充电的起始阶段用大电流充电造成电池过度充电及损坏充电设备的现象,还避免了初始阶段恒压充电对电池带来的大电流冲击。在最后的充电阶段,小电流的充电能尽量使蓄电池电量充满而且不对蓄电池造成损坏,这是非常好的充电效果。 结 本章先主 要分析了蓄电池的种类及工作原理,并在此基础上详细分析了各种传统充电方法和目前各种较流行的快速充电法的原理和优缺点。 第 8 页 共 48 页 3 基本设计方案 体设计方案 本设计采用的总体方案是先构建各个功能模块,然后再将各个模块组合起来的方式来实现方案。 如恒压充电,恒流充电等; 如反流、过流保护等; 如充电电压,充电电流的显示等。 充电器能不能快速安全可靠地对蓄电池进行充电很大程度上 取决于所用的充电方法,不一样的充电方法所来的充电速度和效果差距是很大的。所用的充电方法要求可以最大程度的提高电池充电速率,使电量充满时间很短。 三段式充电法避开了在充电的起始阶段用大电流充电造成电池过度充电及损坏充电设备的现象,还避免了初始阶段恒压充电对电池带来的大电流冲击。在最后的充电阶段,小电流的充电能尽量使蓄电池电量充满而且不对蓄电池造成损坏,这是非常好的充电效果。 根据任务书的要求和指导老师的指导,充电的各阶段参数如下: 电池型号:超威 612第一阶段:恒流充电,以 700流充电;电池电压达到 进入恒压充电。 第二阶段:恒压充电,以 压充电;电流降到 120,进入浮充充电。 第三阶段:浮充充电,以 120电。 本充电系统的系统框图如图 示,它包括将 220V 交流电进行整流和滤波的整流电路,辅助电源电路,由 做开关器件的直流变直流转换电路,单片机控制电路,电流电压检测电路以及 示电路等。充电系统的电路原理图和 如附录中电动汽车智 能充电系统原理图及电动汽车智能充电系统 所示。 第 9 页 共 48 页 M C U 控制处理系统电压采集电路220 V a c 市电 变压 、 整流 、 滤波辅助电源液晶显示电流采集电路和放大电路A D C 转换电路 关电路 充电电池P W M 驱动电路图 电系统的系统框图 电系统的充电方法的控制与实现 为了实现三阶段式充电法,我设计了以 片机为控制器的控制系统,将检测到的电池端电压、充电电流、电池电量等状态信息,送到 行处理以及判断,以此来选择充电阶段,实现智能充电。这种控制系统结构很简单,方便操作,成本也很低。 结 本章给出了本设计的总体设计方案,并介绍了方 案中的各个部分,包括充电方法的选择、充电参数、系统的结构框图等。 第 10 页 共 48 页 4 充电系统硬件设计 相桥式整流、滤波电路 整流电路是将一种交流电转换成另一种交流电的电路,这个电路是利用二极管的单向导电作用来实现的,所以二极管是整流电路的关键元件 5。电容的目的是把输出的整流电压中的纹波滤掉,它是滤波电路中关键元件。滤波电路还可以由输出端和负载间串联电感器或者电容和电感组合来构成。图 该电路的电路图。 整流桥一般是由四个整流二极管接成电桥的形式,当 正向导通时,二极管可以流过很大 的电流,导通压降典型值是 果二极管加反向电压,二极管只可以流过非常小的反向电流,二极管可以承受很高的反向电压。整流桥是相对的二极管组成一组轮流导通的。 图 相桥式整流滤波电路 为了使充电电压达到 12V,整流输出电压至少要达到 20V,即负载电压 0V。 由电容滤波电路的负载电压 变压器二次侧的电压 关系约为: 2(1 . 1 1 . 2 ) 4 这里 取 算得 虑实际的变压器选择, 15V。 则 电源变压器将 220V 交流电降压成 15V 交流电后, 15V 交流电的接入口。 1. 整流桥的选择 本课题充电电流要求为 01A,为了达到要求,这里的负载电流 少取 1A,考虑到裕度,取 2A。 流经二极管的平均电流: 11 2122 A A ( 4 二极管受到的最大反向电压: 22 2 1 V( 4 因此可以选用整流桥堆 允许的最大平均整流电流为 3A,最大反向电压为 700V。 第 11 页 共 48 页 2. 滤波电容的选择 负载电阻: / 2 0 / 2 1 0 L L I ( 4 为了负载电压能平滑,一般电容器的充电时间常数: R ( 3 5 ) 2L ( 4 由此可得滤波电容: 0 . 0 4 0 . 0 0 4 4 0 0 010 F 考虑到市电波动 10% ,那么电容会承受到的最高电压为: 22 1 . 1 2 3 . 3 V ( 4 由于在一个单位体积中电解电容的电容量比其它种类的电容要大很多。 故可选用标称值 4 7 0 0 / 5 0的电解电容器。 路 直流斩波电路是把一种直流电转换为另一种直流电的电 路。最基本的电路有两种:降压斩波电路和升压斩波电路。 降压斩波电路是一种输出电压小于或等于输入电压的 换电路。电路的原理如图 示。 图 压斩波电路 输入输出电压分别为 载是电阻 R。在实际运用中 S 常用 全控型电力电子元件,根据调制输出电压平均值的方式, S 的控制方式有三种: 不变,调节开关的导通时间 为脉冲宽度调制( 变,改变开关周期 T,称为频率调制或调频型。 3. T 都可调,使占空比改变,称为混合型 4。 当 S 导通,电源给负载 R 提供电能,负载上的电压 i,流过负载的电流呈指数形式上升。当 S 关断,负载电流通过续流二极管 流,负载的电压为 0,负载电流 第 12 页 共 48 页 呈指数的形式下降。到一个周期 T 结束,开关 S 再重复循环之前周期的工作过程,那么在一个周期内,负载电流的初值和终值相等,负载电压的平均值为 i io f ( 4 导通占空比 ,可知 大为 降压斩波电路的特点是:只能降压,输入和输出的电压的极性相同,输入电流脉动比较大,输出电流脉动比较小。 第一节已经假定整流滤波的输出电压为 20V, 通过原理图可知 路的输入电压为 20V 左右,而输出电压为 15V 左右,就要采用降压斩波电路,其原理图如图 图 实际的降压斩波电路 这里的功率开关器件可以采用以下三种全控型电力电子元件: 比其它普通的晶体管,它的耐压性能好、能通过的电流大,开关特 性也好,但是因为驱动电路比较复杂,驱动的功率也很大等原因,其已大多被绝缘栅双极晶体管和电力场效应晶体管替代。 电力 用栅极电压来控制漏极电流的,所以驱动电路比较简单,拥有很快的开关速度,最大工作频率高。但是由于它的电流容量较小,耐压程度低,所以只能适用功率没有超过 10装置。 有了 优点,适用在中小功率的装置。 考虑到本充电系统功率不大,这里的功率开关器件 用 N 沟道增强型场效 应功率晶体管,产品型号为 最大漏极电流 33A,最高栅源间电压 10V, 第 13 页 共 48 页 最高漏源电压 100V。 电阻 成吸收电路,来减少开关动作时的毛刺,也就是吸收尖峰脉冲。其原理是当 断瞬间, 的漏源电压 高,通过 路对 电,吸收了关断瞬一、毕业设计(论文)的内容 内容: 为了有效解决当今世界所面临的能源危机和环境污染两大主题,电动汽车将是未来陆地交通工具发展的必然趋势,而充电器是电动汽车不可或缺的部件。为了提高电能的使用效率,目前充电器一般采用 开关电源技术 。 根据电池的充电技术要求 , 设计一种车载 电动汽车充电开关电源 。 具体工作内容有: 1、 收集、消化有关电动汽车充电电源方面的技术资料, 了解其 发展概况、工作方式方法等;重点收集、消化有关常用汽车电池的充电技术要求,以及开关型充电电源的工作原理和方法、控制技术等方面的资料 ; 2、 深入了解一种典型汽车 电源充电技术要求 , 以及典型的 开关型充电电源中相关的整流、 关控制等技术及其具体的实现方法 。根据技术要求和实际情况 ,完成 系统方案设计,包括:设计开关型 换主电路;采用单片机技术和合适的控制方法和 制技术,实现电池特点的充电曲线功能 ;进行必要的 可靠性设计 ,使系统工作可靠、功能齐备、使用方便、经济实用 ; 3、 进行方案论证 ,确定一个最佳 技术 方案 , 按最佳方案设计系统的软硬件。设计过程应有 理论分析、 电路参数计算,并给出单元部件或器件的具体型号 等 ; 4、 设计系统样机,进行系统的仿真与调试,给出硬件电 路原理图和制版图(机绘)、软件框图和程序清单 ;完成样机制作和调试。 二、毕业设计(论文)的要求与数据 要求: 1. 完成系统设计、 硬件 制作 和 软、硬件调试 ; 2. 主要技术参数 : 系统供电: 220制参数:按充电曲线(可设定)充电;充电电流: 0 1A, 流控制,精度 10%; 3. 用 其他软件,进行系统的软硬件设计和仿真、调试; 4. 做必要的可靠性设计,使 系统能做到性能可靠、使用方便 。 三、毕业设计(论文)应完成的工作 1、 完成二万字左右的毕业设计说明书 (论文) , 附参考 文献 15 篇 , 英文 1篇 ;包括 : 300词英文摘要 ;课题综述、 电 路 原理 和 方案 论证 、理论计算、 软硬件 设计、 系统 仿真及 实验 结果说明等内容 , 图表资料齐全 ; 2、独立完成与课题相关,不少于四万字符的指定英文资料翻译(附英文原文); 3、 根据课题任务与要求 ,完成 系统的 方案论证、理论计算、软 硬件 设计和仿真,给出软件清单和框图, 硬件 机绘 原理图 和 制版图各一份 (尺寸 4、 根据课题任务与要求, 完成系统设计、仿真分析和实验验证(调试), 做出可供演示之模拟样机 。 四、应收集的资料及主要参考文献 1 王舒妍 , 丰茂 J. 科技资讯 , 2014, 21: 122 刘国栋 D. 湖北: 武汉科技大学 图书馆,2008 3 李昌林 D. 湖北: 武汉理工大学 图书馆, 2008 4 段朝伟 , 徐海刚 J. 电子器件 ,2013, 2: 415 詹春娟 路的电动汽车智能充电系统的研究 D. 江西: 华东交通大学 图书馆, 2011 6 江秀道 D. 江西: 南 昌大学 图书馆, 2011 7 王兆安等 M. 西安:西安交通大学出版社, 2001 8 耿淬,孙志平 M. 北京:高等教育出版社 , 2002 9 周润景等 电路及单片机设计与仿真 M. 北京:北京航空航天大学出版社 , 2010 10 . M. 2001 五、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件 示波器一台;微型计算机一台;单片 机开发系统和仿真系统各一套;万用表一只;相关电子元件一套 任务下达时间: 2015 年 12 月 28 日 毕业设计开始与完成时间: 2015 年 12 月 28 日至 2016 年 05 月 22 日 组织实施单位: 机械电子工程系 教研室主任意见: 签字: 2015 年 12 月 30 日 院领导小组意见: 签字: 2015 年 12 月 31 日 1毕业设计的主要内容、重点和难点等 研究内容 随着社会的发展,汽车在整个社会进步和经济发展中扮演着非常重要的角色,而 汽车尾气的排放却已成为大气主要污染源,同时也由于世界石油资源的日趋紧张,都迫使当今社会向无污染和节能的方向发展,在此背景下,拥有解决这两大难题而面世的电动汽车将是未来陆地交通工具发展的必然趋势。电池充电器是电动汽车不可缺少的部份。源于提高电能的使用效率,目前充电器一般采用开关电源技术。依据电池的充电的特性和技术要求,本设计将实现一种用于车载电动汽车的开关电源电池电池充电器 。 本设计的具体工 作内容如下: 1、首先搜集国内国外关于电动汽车充电电源方面的技术资料,深入了解其现状、工作方式、实现方法等;着重理解关于汽车电池的充电特性和开关型充电电源的工作原理和方法、控制技术等方面的资料; 2、深入了解一种典型汽车电源充电技术要求,以及典型的开关型充电电源中相关的整流、 关控制等技术及其具体的实现方法。根据技术要求和实际情况,完成系统方案设计,包括:设计开关型 换主电路;采用单片机技术和合适的控制方法和 制技术,实现电池特点的充电曲线功能;进行必要的可靠性设计,使系统工作可靠、功 能齐备、使用方便、经济实用; 3、进行方案论证,确定一个最佳技术方案,按最佳方案设计系统的软硬件。设计过程应有理论分析、电路参数计算,并给出单元部件或器件的具体型号等; 4、设计系统样机,进行系统的仿真与调试,给出硬件电路原理图和制版图(机绘)、软件框图和程序清单;完成样机制作和调试。 研究重点及难点 重点: (1)电动汽车智能充电系统的硬件电路设计,使基本硬件电路能满足测距量程要求和基本精度要求; (2)选择合适的电压,电流,温度等传感器 ,并设计相应合理的控制电路,确保检测系统的精确性。 (3)正确设计单片机的程序 ,精确地满足充电要求 ,并且设计出操作简单、界面直观简洁的人机界面。 难点: (1)如何设计控制单元,使之能够符合单片机采集数据要求的同时能够满足使用要求。 (2)如何合理单片机程序,使之能精确 对传感器的输入信号进行采集、对电源- 1 - 专用芯片 行控制、对异常进行处理等工作 。 (3)如何消除温度对充电的影响,使测量精度更加精确。 (4)如何选择充电策略和算法,使充电系统满足要求。 2准备情况(查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等) 研究概况及发展趋势 蓄电池是 汽车必不可少的一部分,可分为传统的铅蓄电池和免维护型蓄电池。随着电力电子技术的迅速发展 ,蓄电池正广泛应用于交通运输 ,电力 ,通信等领域的各种设备中 ,已成为这些设备的重要部件 ,直接影响到设备的寿命和可靠性。电动车作为具有零排放优点的“绿色”交通工具成为人们日益关注的焦点 ,而蓄电池及电池管理系统是电动汽车发展的“瓶颈”。世界各国都投入大量的人力物力进行开发研究 ,我国在这方面的研究刚刚起步 ,汽车工业发达国家的研制工作也不很完善 ,这其中有蓄电池技术与蓄电池充放电技术两大难点。 蓄电池作为电动汽车的动力源而成为电动车发 展的关键 ,蓄电池的性能决定了电动车的性能指标 ,其能量密度决定了电动车一次充电的续驶里程 ,其功率密度则决定了电动汽车的加速性能和最高车速。因此 ,在某种意义说电动车的成败首先取决于电池技术 ,电动车能否普及取决于电池技术是否有突破性进展。 对 于 蓄电 池 ,传 统 充 电 方法 主 要 有 恒 压 充 电、恒 流 充电 或 者 两者相 结 合 等 方 法 ,这 些 充 电 方 法 没 有 动 态 的 跟 踪 蓄 电 池 可 接 受 的 充 电电 流 的 大 小 ,实 践 证 明 这 些 充 电 方 法 不 但 是 充 电 时 间 长 而 且 还 很 容易 对 蓄电 池 过 冲 ,减 少 蓄电 池 的 寿 命 。 通过了对恒压充电与恒流充电 2 种方法的改进 ,产生了一种传统的充电方法 :分段 式充电方法。该充电方法具有技术实现简易、基本可以满足充电需求、成本低等优点,现已很普遍的应用在汽车电池充电领域。 参考文献: 1 谢自美等编著 实验 二版) M中科技大学 出版社, 2002 2 陈尚松编著 M子工业出版社, 2005 3 徐科军主编 M4 赵亮,侯国锐编著 语言编程与实例 M民邮电出版社,2003 5 王舒妍,丰茂 J. 科技资讯, 2014, 21: 126 刘国栋 D. 湖北:武汉科技大学图书馆,- 2 - 2008 7 李昌林 D. 湖北:武汉理工大学图书馆, 2008 8 段朝伟,徐海刚 J. 电子器件,2013, 2: 419 詹春娟 D. 江西:华东交通大学图书馆, 2011 10 江秀道 D. 江 西:南昌大学图书馆, 2011 11 王兆安等 M. 西安:西安交通大学出版社, 2001 12 耿淬,孙志平 M. 北京:高等教育出版社 , 2002 13 周润景等 电路及单片机设计与仿真 M. 北京:北京航空航天大学出版社, 2010 14 . M. 2001 现有设备和实验条件 个人 计算机 、 51 单片机开发板、示波器、直流稳压电源、数字万用表、电烙铁,开放实验室、开放图书馆 3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料 实施方案 本课题有三个主要问题需要解决,分别是系统整体设计、系统误差规避、系统程序和系统实物设计制作。其中,系统整体设计可以通过查阅相关资料和借鉴工业成品来解决;系统误差规避主要通过所学知识和查阅相关资料吸取总结已有经验,提高制作工艺规避系统误差和偶然误差来实现;软件程序的设计和实物的制作与调试可以根据所学知识进行,对于该过程中所遇到的问题可以通过查阅 相关资料,和同学讨论,询问指导老师,到实验室进行试验等手段解决。 具体如下: ( 1)硬件设计 目前,电动车电池作为一种储能装置,主要以铅酸蓄电池为主,充电器是专门针对铅酸蓄电池所设计的。传统的蓄电池充电器采用电流 /电压负反馈的方- 3 - 法来达到恒流 /恒压充电的目的,为了实现充电过程各种工作参量的实时监测及智能多段式充电策略的精确控制,引入电流 /电压反馈环,应用 P 片机及相应的控制电路,其硬件结构框图如图 1 所示。 ( 2) 软件设计 片机的软件模块主要完成对传感器的输入信号进行采集、对电源专用芯片 行控制、对异常进行处理等工作。在设计过程中,软件系统每隔 10 s 检测一次电压和电流; 每隔 20 s 检测一次温度。如有异常,系统将通过示用户出现何种异常并采取相应的保护措施。如图二所示 开关电源电路 电动车用蓄电池 电压、电 流传感器 件驱动电路 片机 A/D 转换 220V 50源 图一 - 4 - 检测蓄电池电压,电流,温度等工作参数 蓄电池 是否接上? 系统初始化 开始 电池是否深度放电? 涓流短时充电 检测电压,电流,温度,计算充电时间 是否有异常? 是否完成? 恒压均衡充电 检测电压,电流,温度,计算充电时间,计算 dv/dt,di/态内阻等参数 是否有异常? 是否完成? 恒流快速充电 检测电压,电流,温度,计算充电时间 是否完成? 进入浮 充状态 异常处理 是否有异常? Y N N Y Y N N N N N Y Y Y Y Y 图二 进度实施计划: 第一阶段( 2 月 28 日至 3 月 6 日):整体方案的设计,查找资料,画出原理框架图,提交硬件原理草图一份。 第二阶段( 3 月 7 日至 3 月 17 日):详细方案的论证,主要是开关电源、驱动和电压 电流检测部分。 第三阶段( 3 月 18 日至 4 月 2 日):单片机和电压电流检测电路的设计和实现调试。 第四阶段( 4 月 3 日至 4 月 18 日):开关电源和开关电源驱动电路的设计和实现调试。 第五阶段( 4 月 19 日至 4 月 30 日):各部分电路拼接,整体系统的硬件、软件调- 5 - 试,实现最终样机。 第六阶段( 5 月 1 日至 5 月 15 日):整理外文文献、论文。 预期提交的毕业设计资料 1、完成二万字左右的毕业设计说明书(图表资料齐全,附参考文献 15 篇,英文 1 篇);毕业设计说明书(论文)中需包括: 300词英文摘要;电路原理和方案 比较、理论计算、硬件设计、仿真及结果说明等内容。 2、独立完成与课题相关、不少于四万字符的指定英文资料翻译(附英文原文)。 3、设计出系统的硬件和软件并完成其调试。 4、用计算机绘制 上相关硬件的原理图、制版图各一份。 5、根据课题任务与要求,完成系统设计和仿真,做出可供演示之模拟样机。 - 6 - 指导教师意见 指导教师(签字): 2016 年 03 月 日 开题小 组意见 开题小组组长(签字): 2016 年 03 月 日 院(系、部)意见 主管院长(系、部主任)签字: 2016 年 03 月 日 第 1 页 共 11 页 增强管理电力系统的信息基础设施的可靠性和安全性 要 们把焦点几乎都专门放在保证电力系统的可靠性的实施设备。直到最近,通讯信息流被认为是外围的重要性。但是,保障电力系统监控的信息基础设施对电网的可信度来说日益成为关键。 通信协议是电力系统运行最关键的部分之一,它负责检索来自现场作业设备的信息,发送控制命令。尽管它们的关键功能,至今这些通信协议很少整合任何安全措施,包括针对一时疏忽的错误、电力系统设备失灵、通信设备故障或者有意破坏的防护措施。因为这些通信协议专业化,“通过隐藏来实现安全”成为了基本途径。但是,这方法不再是一个有效的概念。尤其电力市场正在迫使市场参与者获得任何他们能有的优势。一点微量的信息都能将一副坏牌起死回生 坏电力系统运作的原因可能是粗心的错 误到单纯是青少年的声张虚势,再到在电子竞技市场的竞争,甚至到实际的恐怖主义。 随着电力行业越来越依赖于运转电力系统的信息,两大基础设施现在必须管理起来:不仅是电力系统基础设施,还有信息基础设施。 电力系统基础设施的管理已经依赖于信息基础设施,因为自动化不断取代人工操作,市场需要更加精确、及时的信息,以及电力系统设备年限。因此,电力系统的可靠逐渐受到任何信息基础设可能会面临问题的影响。 这篇论文主要讲述强调信息基础设施的可靠性和安全性的 作安全标准。 索引 靠性,信息 基础设施,通讯, 力系统操作, 力系统和信息体系 在电力行业,人们把焦点几乎都专门放在保证电力系统的可靠性的实施设备。直到最近,通讯信息流被认为是外围的重要性。但是,保障电力系统监控的信息基础设施对电网的可信度来说日益成为关键。除了 2003年 8月 14日最初的电力设备问题 一归因于不能在正确的时间内提供正确的信息到正确的地方的问题,导致了持续不断的连锁故障。 第 2 页 共 11 页 : 4, 2003 通信协议是电力系统运行最关键的部分之一,它负责检索来自现场作业设备的信息,发送控制命令。尽管它们的关键功能,至今这些通信协议很少整合任何安全措施,包括针对一时疏忽的错误、电力系统设备失灵、通信设备故障或者有意破坏的防护措施。因为这些通信协议专业化,“通过隐藏来实现安全”成为了基本途径。毕 竟,只有操作人员才能从高度防护控制中心去控制入侵者。谁会去关心一条网线的百万瓦兆,或者是去熟知如何读取特别的位与字节和特定的百进制通信协议,而且为什么有人想去破坏电力系统呢?但是,这方法不再是一个有效的概念。尤其电力市场正在迫使市场参与者获得任何他们能有的优势。一点微量的信息都能将一副坏牌起死回生 坏电力系统运作的原因可能是粗心的错误到单纯是青少年的声张虚势,再到在电子竞技市场的竞争,甚至到实际的恐怖主义。不仅仅是市场驱使安全变得更重要。近年 来操作电力系统的复杂性在不断加大,更可能发生机械故障和操作失误,在规模和成本上有更大影响。 此外,比较旧的、模糊不清的通信协议被标准化且证据充分对黑客和工业间谍敏感的协议所代替。随着电力工业越来越依靠信息运转电力系统,现在必须要管理两大基础设施:不仅是电力系统基础设施,还有信息基础设施。电力系统基础设施的管理已经依赖于信息基础设施,因为自动化不断取代人工操作,市场需要更加精确、及时的信息,以及电力系统设备年限。 因此,电力系统的可靠性逐渐受到信息基础设施可能会面临任何问题的影响。 第 3 页 共 11 页 : e I. 下为其适用范围: “To in of of to be C 57. in a to be 第 4 页 共 11 页 成为了第四条协议的依据。这些协议如下: (1) 0870欧洲和美国以外的国家中广泛使用,从 统到 也使用在串行链路 (101部分 )和网络上 (104部分 )。 0870出,并在美国使用,而且现在也在其他国家广泛使用,主要是 统到 (3) 0870又称为 主要是国际上使用于控制中心和 其他工程系统)之间范围内的交流。 1850 是用来保护继电器、变电站自动化、配电自动化、电力质量、分散式发电、变电站控制中心和其他电力工业操作功能。它带有的配置文件要对应保护继电器的超快速回应 (5) 1334 (总之,这些国际化标准解释了接近百分之九十的数据通信协议在最近的执行和升级电力行业 络通信协议,现场总线和其他私有协议仍使用于旧版系统和其他工业中)。 电力系统操作造成的许多安全挑战是不同于其他工业的。例如,大部分的安全措施是在网络上反击黑客。网络环境与电力系统操作环境大不相同。因此,在安防行业典型的缺乏安全需要和在电力系统操作上通信需求的安全措施所带来潜在影响的认识。 尤其,安全服务和科技主要为工业而开发。这些工业没有较多电力系统操作需要的严格执行和可靠性需求。例如: (1) 阻止一个经授权的调度员进入电力系统变电站控制可能会造成比阻止一个经认可的客户进入他的银行账户更严重的结果。因 此,拒绝服务远比许多典型的网络交易更重要。使用于电力工业的许多沟通渠道狭窄,因此不允许如加密和密码交换的特定安全措施的部分开销。 (2) 大部分系统和设备被定位为广泛传播、无人操作、和不能连网的远程站点。这使得密匙管理和其他安全措施很难实施生效。 (3) 许多系统连接于多分支结构的沟通渠道,所以正常网络安全办法很难实施。 第 5 页 共 11 页 (4) 尽管无线通信越来越被广泛使用于许多设备中,公共事业将需要小心他们使用这些无线通讯技术的地方,主要因为变电站吵杂的电环境,以及一些应用程序需要的值得信赖和快速反应。 因为种类 繁多的通讯方式和运行特性,还有没有单一的安全办法可以应对所有类型的威胁,人们预期安全措施的多层网将被实施。例如, 保护应用层协议,这样就是为了额外的安全措施如 外,身份访问密码,入侵检测技术,访问控制列表,上锁功能和其他安全措施有必要提供额外的多重安全等级。 从图 5份验证在许多安全办法中起很大作用。事实上,对于大部分电力系统操作,通过加密隐藏数据控制动作的身份验证更为重要。 因为连接到网络(不应)是一个因素,电力系统 操作通过绝缘和 /或防火墙应得到很好的保护,一些普遍的威胁有所减弱,然后其他威胁变得更棘手。尽管特定的威胁可以变化很大,依赖于被保护的资产,一些更为严峻的挑战是: (1) 人为的轻率之举 工粘贴他们的密码在他们的电脑屏幕上或是让没有给通道设置上锁。 (2) 旁路控制 有改掉默认密码,或是每个人都使用同一个密码进入所有变电站设备。或是一个软件应用被假定为处于一个保护的环境中,因而没有验证这些操作。 (3) 违反授权 时因为粗心没有执行授权规则,或是因为伪装、盗窃及其他非 常手段。 (4) 中间人 据服务器,通讯渠道,或是其他不得签转设备被盗用,因此数据有可能通过这个中间设备发送出去之前被读取或修改。 (5) 资源耗尽 意间(或故意地)设备超负荷因此不能执行它的功能。或是一个设备证书到期因此登录失败。这个服务器的拒绝会对试着控制电力系的操作者产生较大影响。 到 1997年, 识到安全多这些协议的必要性。因此第一次成立临时小组研究安全议题。这个小组发表了一份关于安全需要的技术性报道。 这份报道中的一个建议是成立一个制定 议和衍生产品安全标准的工作小组。 第 6 页 共 11 页 因此, 999,主要从事这项工作。这个 标题是“电力系统控制和相关通信 它的范围和目的是致力于 C 57,特别是0870列 , 0870列 , 1850 系列 , 1970 系列 , 1968 系列制定的通信协议的安全标准发展。着手完善标准和 /或完成点对点安全问题技术报告。 此提高 工作的一部分是将标准完善化、具体化、提高操作性。这些标准要详细化,正如现实所需,通过实用程序和响应供应商的实施。 此全面提高公共事业基础设施信息安全保障的各方面。 这项工作的正当理由是安全,保障和可靠性成为电力行业的设计和操作系统商的重要议题。而且网络安全在这个行业日益重要,因为它越来越依赖信息基础设施。开放市场产生了新的威胁 ,因为竞争对手的资产意识和他的系统操作性可以是有利的条件,获取这样的信息是可以实现的。自从 911事件之后,新增加的恐怖主义威胁更是变得明显看得见的。 适用范围 /目的声明的最后一句话是非常重要:人们认识到 增加协议简单加密,如添加电缆中的块加密盒子或是虚拟专用网技术,可能对许多情况不合适。安全真的是点对点的必须条件,这样才能确保已经验证后方可进入敏感电力系统装备,保证设备运转和故障的可靠及时信息,关键系统的备份,重要项目可重组的审计能力。 该作品由 1 (1) 2351 (2) 2351 (3) 2351 P(4) 2351 (5) 2351 0870-5 (6 ) 2351 1850 第 7 页 共 11 页 (7) 2351 . 2351 简介 这份标准的第一部分包括电力系统操作安全的背景, 2351系列安全标准的介绍。 2351 术语表 该部分包括术语定义和 2351准则里缩写词语的解释。这些解释尽可能基于现有安全和通信行业标准定义。文中提到的安全术语是广泛在电力系统行业及其他产业使用。 议安全标准的 2351 3分 A. 综述 自从 来,它就承担着完善以下四大通讯协议的安全标准: 0870及其派生 0870和 1850。这些安全标准必须满足不同协议的不同安全目标。而这些不同的协议主要取决于它们是如何使用。一些安全标准可以交叉使用于一些协议,但其他的是针对特定情况而定的。这些不同的安全目标包括通过数字签名的实体认证,以此确保授权访问,预防窃听、回放与欺骗,和一定程度的入侵检测。对一些配置文件来说这些目标是很重要的;但对其他某个现场设备的计算机约束条件是可行的,还有介质速度约束,继电保护快速回应的要求,以及允许安全装置和非安全装置在同一个网络的需要。 这篇文章将由 2351刊发,第 3 2351 P (这些安全标准包括用在 087004, P, 和 1850 )2351 这些安全标准包括用在 1850的文件 )2351 0870-5 (这些安全标准包括用在 0870-5 2351 1850 第 8 页 共 11 页 (这些安全标准包括 1850 中不是基于 P 这些安全标准和协议的相互关系如图 3所示 : 2351 2351含传输控制 /网络通讯协定配置文件的安全 2351合包含传输控制 /网络通讯协定的任何文件安全,包括 08701850 0870详细说明了 普遍使用于因特网的安全交互,覆盖认证,机密性和完整性,而不是重复前人工作。该部分描述了 特别是, 2351过 过消息认证的中间人安全风险,避免通过安全证书(网络节点认证)的欺骗,以及再次通过是 种安全攻击应该戒备起来以防特定实现手段。 C 2351括 2351供包括制造电文规范 (506)、 和 1850的安全配置文件。主要是用 其是,认证:两大实体彼此之间看得到的互动。它需要在 也允许安全配置和非安全配置文件同时使用,这样并不是所有的系统都需要同时安全升级。 第 9 页 共 11 页 D. 23510870安全和衍生产品 2351供不同系列版本(主要是 0870有 102和 103部分)和网络版本( 0870 )的解决方 案。尤其是,跳页 2351就包括加密的机密性和完整性。因此,唯一一个额外的要求是认证。 这个系列版本通常使用于只能支持低比特率的通信传媒,或用在受电脑约束的现场设备。因此, 和通信,并将使用在这些环境中。因此,唯一的安全办法提供的系列版本包括一些身份鉴别机制,这是地址欺骗、重演、修正、一些拒绝服务器攻击,但不是企图地址窃取、流量分析、否认需要加密。这些基于加密的安全办法由替代方案准备,如 取决于其 中的通信和装备的性能。 关键管理议题需要在第五部分着重强调。基本关注部分如下: 是否应该有一个公共密匙键任选?在第五部分有两层的 密匙:会话密匙,它经常改变 是为了防御攻击;更新密匙,主要是用来初始化和改变对话密匙。这两种都是对称密匙,意思是它们在终端是一样的。更新密匙是预先共享,就是它在通信开始之前必须通过一些协议之外的办法配置。另一个办法是会话密匙和更新密匙仍是对称,但更新密匙能随意的使用一个第三层密匙,即一个不对称的公共 /私有密匙对。更新密匙不会频繁改变,可能不是按月或年计,也许仅当人员改变而改变。 我们 是否应该允许多个用户 /更新密匙? 使用第三层密匙的争议之一是它允许仅仅是设备。如果允许多个更新密匙,他们可能会与分配给个体的证书联系起来。这将允许个体的行为在一个自动化系统内从端到端被追踪。 我们是否应该允许多个同时存在用户?一个更为复杂的问题是是否允许同时使用通信连结。第五部分 2一条安全信息都附加额外的八位字节以此来辨别正在使用通讯的用户。人们普遍认为这些密匙管理议题中的三个是可行的。但是,密匙管理的精确原理仍旧在讨论中。因为没有一个简单答案, 且在分布广泛、低宽带配置的条件下也没有标准(例如从 使用各种办法去处理密匙更新不是一个经济的选择。 E. 行 P(网络服务或其他未来的配置文件)的额外 措施由通信行业为了应用层(范围外的一套标准)研发的。 第 10 页 共 11 页 在一个变电站局域网点对点多路传送数据包且不可路由。主要的协议, 设计来保护继电,信息需要在 4毫秒在只能控制器之间点对点传输。已经给出的这些严格执行要求,加密术或其他安全措施可能会严重影响传输速率,这是不能接受的。因此,认证是唯一的安全办法,且作为一个必要条件包括其中,因此 中包含这些配置文件数字化消息签名的最小的计算机要求。 . 七部分:网络安全和系统管理 A. 端对端安全要求 了 承担着第五任务,同时它被 承担着比保护通信协议还要大的范围。端对端的安全包括安全政策,访问控制机制,密匙管理,审计日志,和其他关键基础设施保护议题。在这个扩展范围的第一步是完善网络和系统管理数据对象,以此帮助管理信息基础设施。 B. 力系统操作逐渐依赖于信息基础设施,包括通信网,智能电子装置,自定义通信协议。因此,信息基础设施的管理对电力系统操作提供必要高阶安全性和可靠性来说很关键。 期一个工作小组起草的)。这些 一样可靠的管理信息基础设施(如图 4)。 网络管理的 理信息 库数据用来监控网络和系统的安全,但每个供应商必须完善他们自己的设备的一套管理信息数据库。对电力系统操作, 唯一的对普通网络设备可行的办法,例如路由器。没有为 以供应商用“ ad 监控一些类型设备运行状态的专用办法。因此,这个标准 也提供了类似 称 电力工业。 抽象 户端代理商模型被认为是在标准范围之内,但是 而是在文件中定义的 被认为是强制型, 推荐,或为了支持网络、系统管理和安全问题侦测选项。这些抽象 是希望在 括 网络服务器,或其他适当的协议。一个最初映射 第 11 页 共 11 页 这个文件的普遍理念是记录 需要在 用或不使用超出了文件的范围。 : to IM 1850 of . 信息基础设施安全 电力操作信息基础设施典型被视为相干基础设施,但却被认为是一个个体通信通道、分离数据库、多系统和不同协议的集合。 如通讯是否合适他们的 后通讯丢失时他们标记数据为“不可用”。但是,这取决于维修人员追踪到问题是什么,什么设备收到了影响,设备的位置在哪,要做什么去解决问题。所有这些都是一个漫长的特别过程。同时,电力系统不能被充分的监测,一些控制指令可能就不能实行。正如 2003年 8月 14日断电分析所示,在断电背后的主要原因是缺少让适当的用户在适当时间能用上的关键信 息。 每一个公共设施在什么样的信息对维修人员才有用这方面是不同的。电信技术人员通常负责追踪微波或光钎电缆问题。电信运营商必须要跟踪他们的网络。数据库管理员必须要确定来自变电所自动化系统或 议工程师必须要修正协议错误。应用工程师必须要判断应用是否已经死机,或已经收敛,或陷入死循环。操作人员必须过滤大量的数据以此判断可能存在的电力系统问题是不是一个真的信息系统问题。 未来,信息管理的问题将会越来越复杂。 将可能由电信运营 商或由企业通信网或其他公共事业提供。智能电子装备( 执行应用程序,他们的正常运行对电力系统的可靠性至关重要。现场设备将与其他设备进行 第 12 页 共 11 页 交流,使用的不是由任何 。变电所的信息网络依赖于本地自我修复程序,这也是由现在的 D. 网络和系统管理要求 安全行和可靠性 些 统和应用健康运行、入侵检测系统、防火墙及其他安全 / 电力系统操作专门的网络管理要求。电力系统操作系 统的基本元素和一个安全监测体系结构如图 5所示: : X. 结语 设计系统的时候每一个系统都应该建立安全措施。安全措施不仅是“加密”,这让有些人可能认为密码是唯一的。 安全不仅包括有些人认为是唯一必要安全措施 的 “加密 ” ,而且还包括 身份验证、基于角色的访问控制 ,防止拒绝服务、监控和审计信息基础设施的功能 等 ,但还有重要的是 ,安全政策执行和补充安全措施。
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