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基于单片机的自动重合闸装置设计与实现

内容摘要

在电力系统故障中，输电线故障约占电力故障的90％，而输电线故障中以瞬时性故障为主。所谓瞬时性故障，一般是由外部自然环境引起的线路短路，使得断路器断开，此时线路的绝缘性能恢复从而使这些短路情况通过线路重合闸解决。因此自动重合闸系统(ARC)可以提高用电系统的分断和过流能力，保证对用户的供电连续性和供电质量。

基于此，本研究设计了以单片机为核心的自动重合闸系统，该系统利用了单片机硬件设计的高效性、便利性，仅由电源模块、键盘／显示模块、控制断路器模块、信息存储模块等构成。在设计过程中，系统的实时性、安全性、稳定性和可移植性成为设计该系统首要考虑的问题。本系统具有适应性强、开放性好、功耗低、传输实时和稳定等一系列优点。

关键词：单片机；自动重合闸；继电器

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 3

1.1课题的背景及意义 3

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外自动重合闸装置发展现状 4

1.2.2我国自动重合闸装置发展现状 4

1.3本文的主要内容 5

2系统整体方案设计 6

2.1设计要求 6

2.2方案设计 6

2.2.1单片机的选型 7

2.2.2器件的选型 7

3硬件系统设计 8

3.1系统芯片介绍 8

3.2硬件电路设计 9

3.2.1单片机电路设计 9

3.2.2扩展电路和输入/输出通道设计 10

3.2.3控制面板设计 15

4软件程序设计 17

4.1系统总体软件设计 17

4.2系统控制流程图 18

4.2.1键盘中断处理子程序 19

4.2.2液晶显示子程序流程图 21

4.2.3输出电路程序流程图 21

4.3系统软件功能特性 22

5结论 25

参考文献 26

附录 27

1绪论

1.1课题的背景及意义

在电力系统发生故障时，多数情况是输电线路出现问题，架空线路更是故障的多发地带。根据我这几年的经验分析，架空线路发生的故障多数情况下是一瞬间的，比如遭遇雷击、大风等自然状况。这种突发情况，一般可以通过继电保护快速断开线路后，外部物体被电弧烧毁来解决。此时，如果再次关闭断开的线路斩波器，则可恢复正常电源，这是瞬时故障。实际统计表明，高压架空输电线路的瞬态故障占总故障的80％以上，传输电压越高，占比值越大。由于传输线上的故障具有这样的特性，因此可以通过在线路断开之后执行重新闭合来大大提高电源的可靠性。

基于这个前提，自动聚合制动装置在电力系统中是非常重要的。在电力系统发生故障时，多数情况是输电线路出现了问题，架空线路更是问题的多发地带。因此，为了能够继续电力系统的电力供给，必须采取措施以提高输电线路的可靠性。切断电源线后，会短路，但这些故障的原因很快就消除了[1]。此时，如果再次接通在线路上停止的断路器，则传输线路能够恢复到正常的电力供给。

现阶段，单片机装置在日常生活当中极为常见，从本质上来讲，该种装置同属于集成电路芯片，是信息化设备的重要组成元部件。最为实用的单片机通信系统为单片机多机通信系统，该种系统可以有效地实现一机发送多机接收的功能。为此，诸多单片机技术研究学者纷纷投入到了该项研究工作当中，经过一段时间的研究发现，要想有效地将单片机多机通信系统应用到工作当中，并保证其能够发挥出应有的作用，必须要从以下三个方面着手进行系统的设计工作：其一，网络协议设计；其二，多机通信系统网络结构设计；其三，电路设计。只有保证这三项设计的科学合理性，才能够保证该种系统能够充分的发挥出应有的应用成效。

长期以来，关于自动聚合门装置对输电线路的影响，各国学者从不同的方面进行了研究。现在的研究基本上集中在以下两点上。（1）提出“适应自动重叠户”，可以自动判别永久和瞬间的故障。在电力系统中自动搭载网格装置，主要实现断路器行程后的自动重叠。通过恢复线路的正常运转，保证电力系统整体在最短时间内恢复正常运转。但是，现在输电线中使用的自动聚合门装置不具备判别“永久故障”和“瞬时性故障”的功能。如果发生的故障是暂时的故障，断路器可以成功地一致，如果发生的故障是永久的，反复制动器会连续两次受到电力系统的故障的冲击，对断路器的正常动作带来很大的威胁。为了解决在短时间内必须连续两次切断大电流的传统自动重叠装置的负面作用，提出了“适应自动叠加门”。“自适应聚合门”在决定是否应该一致之前，为了正确判断故障是“永久性故障”还是“瞬态故障”而推荐。（2）提出“过渡故障”的“最佳重叠时