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基于ZigBee技术的断路器智能控制器

发布时间:2018-04-22 20:35

  本文选题:ZigBee技术 + 断路器 ; 参考:《南京邮电大学》2014年硕士论文


【摘要】:近年来,随着智能电网的发展,对电力系统的可靠性及智能化提出了新的要求。断路器作为电力系统中最重要的控制元件,它的可靠性和智能化是电器设备智能化的基础。智能断路器除了具有基本的三段保护和接地保护外,还具有精确的测量功能、完善的保护功能及丰富的维护功能,另外还能实现通信功能。目前,在工业控制系统中,使用最为广泛的总线技术主要采用有线网络进行传输,如Modbus、Profibus、Device Net、CAN等通信技术。然而,在许多布线困难的工业场合,难以通过有线方式进行通信传输数据。因此,在现场设备中采用无线通信技术,通过无线网络进行信息交互是十分有意义的。本文以低压断路器智能控制器为主体,充分吸收了微电子技术及计算机技术的发展优势,对控制器的测量、保护、通信等技术进行了深入的研究,并给出了具体的软、硬件实现方案。首先在硬件设计上,对于Freescale公司MC56F84xx系列微处理器(32位DSC芯片)为核心的处理模块、信号采集及处理模块、输入输出模块、电源模块、ZigBee通信模块等问题提出来解决方法,实现了精确的测量、保护功能及ZigBee无线通信;其次在软件设计上,对当前各种微机算法进行了介绍,并结合自身的特点,提出了程序模块化的设计思路及各子程序的设计流程;最后,为了确保框架式断路器在各种环境中的可靠运行,通过改善智能控制器软、硬件设计以提高电磁兼容性能。根据本文介绍的原理,制作了基于ZigBee技术的断路器智能控制器试验样机,其具有精确的测量功能,完善的保护功能,并实现了无线通信功能。使用带有ZigBee技术的智能断路器,进一步加强了断路器的测量、保护功能,还实现了低压断路器的无线组网,大大方便了其在可通信工业控制系统中的应用。试验样机经过测试,各项性能指标均达到了设计要求,且较目前产品有不同程度的提高,具有较好的市场竞争力,可为企业获得了良好的社会价值和经济价值。
[Abstract]:In recent years, with the development of smart grid, new requirements for reliability and intelligence of power system are put forward. As the most important control element in power system, the reliability and intelligence of circuit breaker is the basis of intelligent electrical equipment. In addition to the basic three-stage protection and grounding protection, the intelligent circuit breaker also has the accurate measurement function, perfect protection function and abundant maintenance function, and can also realize the communication function. At present, the most widely used bus technology in industrial control system is wired network, such as Modbus ProfibusDevice NetCan and other communication technologies. However, in many industrial situations where wiring is difficult, it is difficult to communicate and transmit data by wire. Therefore, it is very meaningful to adopt wireless communication technology and exchange information through wireless network in field equipment. This paper takes the intelligent controller of low voltage circuit breaker as the main body, fully absorbs the advantages of the development of microelectronics and computer technology, deeply studies the measurement, protection, communication and other technologies of the controller, and gives the specific software. Hardware implementation scheme. First of all, on the hardware design, the paper puts forward some solutions to the problems, such as processing module, signal acquisition and processing module, input and output module, power supply module and ZigBee communication module, which are the core modules of Freescale MC56F84xx series microprocessors and 32-bit DSC chips. The accurate measurement, protection function and ZigBee wireless communication are realized. Secondly, various computer algorithms are introduced in software design, and combined with their own characteristics, the design idea of program modularization and the design flow of each subprogram are put forward. Finally, in order to ensure the reliable operation of the frame circuit breaker in various environments, the EMC performance is improved by improving the software and hardware design of the intelligent controller. According to the principle introduced in this paper, the test prototype of intelligent controller of circuit breaker based on ZigBee technology is made. It has accurate measurement function, perfect protection function, and realizes the function of wireless communication. The intelligent circuit breaker with ZigBee technology is used to further enhance the measurement and protection functions of the circuit breaker. The wireless networking of the low voltage circuit breaker is also realized, which greatly facilitates its application in the communication industry control system. After testing, each performance index of the test prototype has reached the design requirements, and has different degree of improvement compared with the current product, and has better market competitiveness, which can obtain good social value and economic value for the enterprise.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM561;TN92

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