低压馈电开关智能测控单元的设计软件设计毕业论文.doc

低压馈电开关智能测控单元的设计软件设计毕业论文 目 录 1 绪 论 1 1.1研究低压馈电开关智能测控单元的意义 1 1.2低压馈电开关智能测控单元的基本要求 1 1.3低压馈电开关的研究现状及发展趋势 1 1.3.1国内外低压馈电开关的发展现状 1 1.3.2低压馈电开关的发展趋势 2 1.4研究微机型智能测控单元的必要性 4 1.5本文分析的主要内容 4 2 低压电网故障保护原理 5 2.1概述 5 2.2漏电保护 5 2.2.1低压电网漏电故障特征 6 2.2.2漏电保护原理 9 2.2.3漏电闭锁电阻值与动作值的确定 12 2.3短路保护 13 2.3.1短路故障特征 13 2.3.2短路故障保护原理 14 2.4过负荷保护 18 2.4.1过负荷特征 18 2.4.2过负荷保护原理 18 2.5过压与欠压保护 19 2.5.1过压保护 19 2.5.2欠压保护 21 2.6本章小结 21 3 智能测控单元硬件设计 22 3.1总体方案 22 3.2馈电开关测控单元硬件模块 23 3.2.1数据采集模块 23 3.2.2开关量输入模块 24 3.2.3开关量输出模块 25 3.2.4人机接口模块 25 3.2.5通信模块 27 3.3外扩芯片地址分配 28 3.4本章小结 28 4 智能测控单元软件设计 29 4.1保护参数软件算法 29 4.1.1傅立叶算法原理 29 4.1.2克服衰减分量的基频幅值算法 31 4.2软件概述 35 4.2.1软件设计原则 35 4.2.2软件结构 36 4.2.3软件设计流程 36 4.3软件组成 36 4.3.1主控程序 36 4.3.2各功能模块设计 37 4.4提高运算速度的程序设计方法 49 4.5本章小结 50 5 智能测控单元抗干扰设计 51 5.1概述 51 5.2主要的干扰源及危害 51 5.2.1干扰的来源 51 5.2.2干扰的危害 52 5.3硬件抗干扰 52 5.3.1电源抗干扰 52 5.3.2通道抗干扰 53 5.3.3空间电磁抗干扰 53 5.3.4CPU抗干扰 53 5.4软件抗干扰 53 5.5本章小结 54 6 系统调试 55 6.1概述 55 6.2保护功能调试 55 6.2.1合闸前调试 55 6.2.2合闸后调试 56 6.3本章小结 58 7 总结 59 参考文献 60 翻译部分 61 致 谢 70 1 绪 论 1.1研究低压馈电开关智能测控单元的意义 煤矿井下工作环境恶劣，空气潮湿，温度较高，因此低压电网经常会出现漏电和单相接地故障，故障若不及时排除，电网绝缘将会承受线电压，长期运行将导致绝缘击穿，发展成三相或两相短路故障。另外，在接地点出现的电弧和电火花能量会导致煤尘、瓦斯爆炸，直接危及人身安全。矿用隔爆馈电开关适用于含有瓦斯或煤尘等爆炸危险环境的矿井中，作为配电开关使用，是煤矿井下配电系统的关键设备，其性能好坏直接影响着煤矿井下的生产安全和生产效率。随着电子信息技术的发展，隔爆馈电开关趋向智能化。而我国目前大部分矿井馈电开关仍然是早期非智能化产品，主要有两类：1.DW80型空气断路器馈电开关，其保护是电磁式，不能电动合闸，由于保护不完善，逐渐被淘汰；2.各种新型的真空馈电开关，其保护一般为模拟电子线路或微机数字式保护，由于数字技术具有无可比拟的优越性，微机智能保护将是低压馈电开关和低压供电系统综合自动化的发展方向。随着我国对煤炭需求量的增大，矿井供电安全可靠性与提高煤炭生产效率的矛盾越来越突出，因此研发高水平、高性能的智能开关已势在必行。 1.2低压馈电开关智能测控单元的基本要求 根据低压馈电开关在煤矿井下供电系统中的重要作用，参考《煤矿安全规程》，对低压馈电开关智能测控单元系统提出以下几点要求： (1)可靠性 保护系统能准确判断电网的故障类型，可靠执行相应的操作。 (2)大容量 现代化科学技术飞速发展煤矿产量不断提高，用电量成倍增长。低压馈电开关作为煤矿井下重要设备其容量应有较大的提升。 (3)快速性 当保护范围内发生故障后，保护系统应快速反应，防止故障范围扩大，降低电气设备的损坏程度。 (4)灵敏度 保护系统应具有较强反应故障的能力。即不论在保护范围的始端还是在保护范围的末端发生故障，保护系统均应准确反应，甚至在后备保护范围发生故障时，也应具有一定的反应能力。 1.3低压馈电开关的研究现状及发展趋势 1.3.1国内外低压馈电开关的发展现状 国内的低压馈电开关，从保护的硬件来看，主要经历了机电式、半导体式和微型计算机式等发展阶段。上世纪50年代以前，我国矿用低压馈电开关主要是从苏联引进，后来虽然对其进行了改进，但其技术性能差，寿命短，故障多，保护不完善，