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基于DSP的矿用低压隔爆馈电开关智能保护器的研制

作　者: 孙雁南
导　师: 黄友锐
学　校: 安徽理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 馈电开关智能保护器 TMS320LF2407A 保护小波分析
分类号: TM564
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

馈电开关在矿井低压电网中,一直扮演着非常重要的角色,为煤矿供电等系统的运行提供了安全保障。目前煤矿生产日趋向机械化、现代化发展,而且对生产安全也越来越重视,这就大大提高了对煤矿井下低压馈电开关设备的性能和保护的要求,因此研制出一种更稳定、更可靠的馈电开关智能保护器已经刻不容缓。本课题研制的是一种基于DSP的井下低压隔爆馈电开关智能保护器,它集多种保护、测控、通信于一体,针对短路故障、过载故障、漏电故障及欠压、过压故障,提出了相应的保护方案,采用小波分析来减小误差,在提高保护可靠性的同时,也提高了稳定性。智能保护器的硬件部分采用双CPU处理器,由TMS320LF2407A作为测控模块的控制核心,根据制定的保护方案,采集电网中相应的电信号并进行处理分析,做出相应保护,与上位机通信,实现实时监控；由Atmega128作为管理模块的控制核心,完成整定参数的设定、测控结果的显示以及实时时钟的功能。两个CPU之间采用SPI串行通信进行信息传送,与上位机的通信则是利用TMS320LF2407A内部的CAN控制器实现的。智能保护器的软件部分采用模块化设计思想,包括主程序模块、功能模块及通信模块三大部分,灵活性和可移植性都较好。系统在软件和硬件方面都采取了多种抗干扰措施,进一步提高了系统的稳定性与可靠性。最后,本课题对智能保护器进行了性能测试,测试结果表明,该保护器动作灵敏、工作可靠,系统的设训方案是合理可行的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-20
  1.1 选题背景及研究的实际意义  14-15
  1.2 国内外馈电开关技术的发展现状和发展趋势  15-17
    1.2.1 国内发展现状及趋势  15-16
    1.2.2 国外发展现状及趋势  16-17
  1.3 矿用低压隔爆馈电开关保护器的学位论文">智能保护器的要求  17-18
  1.4 本课题的主要工作  18-20
2 煤矿井下低压馈电开关保护原理  20-40
  2.1 概述  20
  2.2 短路保护  20-25
    2.2.1 短路故障的分析  21-23
    2.2.2 短路保护原理  23-25
  2.3 过载保护  25-27
    2.3.1 过载故障特征  25-26
    2.3.2 过载保护原理  26-27
  2.4 欠压、过压保护  27-28
    2.4.1 欠压保护  27
    2.4.2 过压保护  27-28
  2.5 漏电保护  28-40
    2.5.1 漏电故障特征  29-34
    2.5.2 漏电保护原理  34-40
3 智能保护器的硬件设计  40-60
  3.1 总体设计方案  40-41
  3.2 CPU模块  41-49
    3.2.1 DSP与单片机最小工作系统  41-46
    3.2.2 CPU供电电源模块设计  46-47
    3.2.3 故障信息存储部分  47-48
    3.2.4 实时时钟电路  48-49
  3.3 数据采集模块  49-54
    3.3.1 信号调理电路  49-50
    3.3.2 功率因数角采集电路  50
    3.3.3 负序电压采集电路  50-51
    3.3.4 电流幅值采集电路  51-52
    3.3.5 电压幅值采集电路  52
    3.3.6 附加直流电源漏电信号采集电路  52-53
    3.3.7 零序电流信号采集电路  53-54
  3.4 开关量输入/输出模块的设计  54-55
    3.4.1 开关量输入电路  54
    3.4.2 开关量输出电路  54-55
  3.5 人机接口模块的设计  55-57
    3.5.1 键盘响应接口的设计  55-56
    3.5.2 液晶显示接口的设计  56-57
  3.6 通信模块的设计  57-60
    3.6.1 串行通信  57-58
    3.6.2 CAN总线通信  58-60
4 智能保护器的软件设计与实现  60-76
  4.1 主控程序模块  61-63
    4.1.1 系统自检  62-63
    4.1.2 系统初始化  63
  4.2 功能模块  63-70
    4.2.1 启动前故障检测模块  63-64
    4.2.2 对称性过流保护模块  64-65
    4.2.3 不对称性电流故障保护模块  65-66
    4.2.4 基于小波分析的选择性漏电保护模块  66-70
  4.3 通信模块  70-76
    4.3.1 SPI通信模块  70-72
    4.3.2 CAN总线通信模块  72-76
5 试验结果分析与抗干扰措施  76-82
  5.1 试验结果与分析  76-78
    5.1.1 试验结果  76-77
    5.1.2 试验分析  77-78
  5.2 系统抗干扰措施  78-82
    5.2.1 硬件抗干扰措施  78-79
    5.2.2 软件抗干扰措施  79-82
6 结论与展望  82-84
参考文献  84-90
致谢  90-91
作者简介及读研期间主要科研成果  91

基于DSP的矿用低压隔爆馈电开关智能保护器的研制

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