智能万能式低压断路器的设计.docx

1、概述12、设计原理13、硬件设计23.1核心芯片23.2数据采集23.3数据通讯23.4人机接口24、软件设计34.1电源测综合阻抗设计34.2自适应电流速断保护44.3自适应电压速断保护44.4自适应电流电压速断保护在线自动计算整定及动作过程44.5自适应反时限过电流保护54.6保护程序结构54.7交流电压和交流电流断线自检65、总结61、概述低压断路器作为配电系统中的重要电器元件之一，其作用是保护配电网络和工业设备免受短路、过载和接地等故障的损坏。传统断路器的检测和保护功能多由电磁元件完成，其动作时间长、保护精度低、整定困难。随着技术进步，对于单台断路器要求其模块化、智能化和自动化，对于供电系统中的多台断路器要求能实现联网通信、集中监控等，即所谓的智能断路器。智能断路器是采用了智能控制器的断路器。其主要特点是在传统的断路器基础上充分应用微电子、微机监测、智能控制及网络通信等新技术，具有较高的可靠性。若干个智能断路器通过互动网络可组成智能供配电系统，具有遥测、遥控、遥信和遥调等四遥功能。2、设计原理低压断路器在供配电系统中的主要作用是对线路中的过载、短路和接地等故障进行保护。它通过检测单元获取主线路的电流、电压信号，经控制器的逻辑控制单元分析判断后发出信号控制断路器的动作，断路器的动作与否及动作时间取决于控制器的控制信号。智能控制器的设计也是基于这一原理，但其逻辑控制单元由高性能的单片机（或其他微处理器）及其外围电子电路组成，检测单元由互感器和模拟信号调理电路组成，它具有传统脱扣器无法比拟的优点:控制信号准确可靠、实时显示电流与电压值、随时设定动作电流和动作时间、存储故障信息、预报警、联网通信等。3、硬件设计3.1核心芯片TMS320F2812 是美国TI公司的新型32 bit定点低功耗的数字信号处理器(DSP) ,继承了原有DSP芯片的优点,进一步提高了性能,该器件片内集成了丰富的外围设备,简化了接口设计,降低了开发周期和成本,而且性价比高,非常适用于快速、实时信号控制系统。TMS320F2812 芯片采用高性能静态COMS低压电器( 2006№9) 新型低压万能式断路器智能控制器的设计技术,最高主频为150 MHz,内部电压为1. 8 V,I/O口电压为3. 3 V;支持空闲、等待、挂起等低功耗和节能模式;内含高性能32 bit CPU,同时包含2个16 ×16 bit乘累加器(MAC) ,可执行16 ×16bit和32 ×32 bit乘累加操作,采用统一的寄存器编址模式,程序和数据存储器的寻址范围可达4MB;具有丰富的片内存储资源,包括128 KB ×16bit Flash、128 KB ×16 bit ROM、2个4 KB ×16 bit单口随机存储器( SARAM) 、4 KB ×16 bit BootROM,因而在大多数情况下无需扩展外部存储器。此外,还具备专用的外部并行接口,寻址范围可达1 MB;具有3个外部中断,并可利用外部中断扩展模块( P IE)扩展45个外部中断;具有完善的串行外围设备接口,包括串行外围接口( SP I) 、2个串行通信接口( SC I) 、标准UART接口、增强型的局域网接口( eCAN) 、多通道缓冲串行接口(McBSP)和串行外围接口模式;具有12 bit 16通道ADC,可进行2路独立的A /D转换,并可通过2 ×8通道输入多路选择器和2个采样保持器,可单独和同时采样,每1路转换时间80 ns,采样速率为12. 5MS/ s;具备多达56个独立、可编程、多用途通用I/O引脚;片内集成有振荡器、看门狗定时器、3个32 bit CPU定时器、128 bit秘匙、电动机控制等外围设备;高级仿真特性具有分析和断点设置功能,可进行实时硬件调试; TMS320F2812与TMS320F24xx/LF240指令集兼容,在集成编辑环境下,可采用汇编代码、ANSI C或C ++编程,然后经编辑器和连接器生成高效机器码,再通过JTAG下载到目标板。3.2数据采集　　利用TMS320F2812芯片内部具有的ADC通道进行A /D转换,每1路转换时间为80 ns,采样速率为12. 5MS/ s,保证了其测量和计算的精度、稳定性和实时性。3.3数据通讯　　内部集成的总线模块CAN是增强型( eCAN)模块,支持CAN 技术规范2. 0B,最高速率达1Mb / s,并带光电隔离; 在CAN 总线接口集成的eCAN模块基础上,外扩了TI公司的3. 3 V CAN总线收发器SN65HVD232。3.4人机接口采用内部控制的KS0108点阵式LCD (128 ×32)显示器,可根据中文菜单和提示完成定值输入、保护单元投入/推出选择、测量数据显示等功能。指示灯显示: ① D0 —运行; ② D1 —通信; ③D