低压电网智能断路器研究与实现

发布时间：2017-09-01 10:27

  本文关键词：低压电网智能断路器研究与实现

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【摘要】：如今电网正在全面的向智能化时代迈进,智能断路器在配电网中是保证线路安全、可靠运行的关键设备之一,它的主要功能是对线路电流进行保护。现有断路器普遍选用32位的DSP作为智能控制部分的核心处理器,虽然目前还能满足电网的保护需求,但随着智能电网的不断扩大,对电网参数测量要求更加精准,故障排除速度要求更迅速,功用更加多元化等要求也越来越明显,所以现有的智能断路器面临着重大改革。探寻研究智能断路器对低压电气制造行业来说有着非常重要的研究意义和应用价值,在此背景下本文设计一套基于DSP+ARM的双处理器结构的智能断路器,两个独立的CPU按实现的功能不同分工合作。系统的设计首先是通过对国内外断路器的背景和发展趋势进行介绍,分析智能断路器的功能特点,阐述完其在电网中的工作原理后,制定出本设计系统要实现的功能要求和相关性能指标,并以此为依据提出带有双CPU的硬件设计方案。其次是系统设计,根据方案将硬件模块化分解,并对硬件各功能模块详尽阐述;详细介绍三段电流保护特性原理和采用快速傅里叶变换(FFT)测量保护算法的选取、计算电力参数的过程;软件设计与要实现的功能相对应,给出设计思路和软件流程图。最后不断对软、硬件进行联合调试,成功完成对调理电路、采集程序等软硬件的模块测试,在实验室模拟低压电网的环境对本装置保护特性进行试验。试验结果表明本装置不仅设计思路清晰可靠,保护动作反应迅速而且可扩展功能性强,与预期要达到的设计目标基本一致。
【关键词】：智能断路器 DSP+ARM 双CPU 快速傅里叶变换 三段保护
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM561
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第1章 绪论7-12
• 1.1 课题研究的背景及意义7-8
• 1.2 发展现状与发展趋势8-10
• 1.2.1 国内外发展现状8-9
• 1.2.2 发展趋势9-10
• 1.3 本文的主要研究内容10-11
• 1.4 论文结构11-12
• 第2章 智能断路器的总体设计12-17
• 2.1 智能断路器的基本原理12-13
• 2.2 智能断路器功能要求和技术指标13-15
• 2.2.1 智能断路器实现的功能13-14
• 2.2.2 智能断路器设计的技术指标14-15
• 2.3 智能断路器总体设计方案15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第3章 智能断路器控制器的硬件设计17-31
• 3.1 硬件部分设计标准17
• 3.2 控制器选取17-18
• 3.2.1 DSP选取17-18
• 3.2.2 ARM选取18
• 3.3 数据采集模块18-22
• 3.4.1 检测电网的U、I信号：18-21
• 3.4.2 调理电路21-22
• 3.5 智能识别模块22-24
• 3.5.1 开关量输出电路设计22-23
• 3.5.2 开关量输入电路设计23-24
• 3.6 调节模块24-26
• 3.6.1 液晶显示电路设计24-25
• 3.6.2 键盘电路设计25-26
• 3.6.3 故障指示电路设计：26
• 3.7 通信模块26-28
• 3.7.1 F2812与STM32通信通道设计27
• 3.7.2 上位机通信27-28
• 3.8 电源模块28-30
• 3.9 硬件抗干扰措施30
• 3.10本章小结30-31
• 第4章 保护特性的原理分析和算法选取31-39
• 4.1 三段式电流保护原理31-34
• 4.1.1 第I段—过载长延时保护32-33
• 4.1.2 第II段—短路短延时保护33
• 4.1.3 第III段—瞬时保护33-34
• 4.2 其他保护34
• 4.3 测量算法分析与选取34-37
• 4.4 基于FFT的参数测量37-38
• 4.5 本章小结38-39
• 第5章 智能断路器控制器的软件设计39-54
• 5.1 软件设计准则39
• 5.2 软件总体设计39-40
• 5.3 F2812的程序设计40-49
• 5.3.1 数据处理部分程序设计41-43
• 5.3.2 双CPU通信模块程序设计43-45
• 5.3.3 智能识别保护程序设计45-49
• 5.4 STM32的程序设计49-52
• 5.4.1 液晶显示程序设计50-52
• 5.4.2 键盘模块程序设计52
• 5.5 软件抗干扰措施52-53
• 5.6 本章小结53-54
• 第6章 装置性能测试与分析54-65
• 6.1 软、硬件调试54-58
• 6.1.1 模拟信号测试54-56
• 6.1.2 数字信号测试56
• 6.1.3 FFT数据处理测试56-58
• 6.2 系统保护动作测试58-63
• 6.2.1 过载保护测试58-59
• 6.2.2 短路保护测试59-61
• 6.2.3 其他保护测试61-63
• 6.4 误差分析63
• 6.5 本章小结63-65
• 第7章 总结与展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-69
• 附录69-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 官波,容太平;交流电智能测试仪的设计[J];电子产品世界;2000年12期

2 黄毕尧;郭经红;权楠;汪洋;丁慧霞;刘国军;仝杰;张庚;王楠;;国家电网公司智能电网IPv6应用探讨[J];电信科学;2013年09期

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本文编号：771552