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基于dsPIC的断路器智能脱扣器设计

作　者: 毛振强
导　师: 宗鸣
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 智能脱扣器 DSPIC NEC28J60 TGP/lP 抗干扰
分类号: TM561
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


断路器是电力系统最重要的保护电器之一，主要用于接通和分断线路，并且对各种类型故障进行保护。脱扣器是断路器的核心装置，用于采集线路中的信号，并控制断路器的保护动作，具有过载故障、短路故障、断相故障、接地故障等保护功能。经历了电磁式和电子式两个保护阶段，目前采用单片机的智能型脱扣器成为脱扣器主要研究和应用的方向。智能脱扣器不但可以实现传统脱扣器的线路保护功能，而且具有实时显示、监控和通信功能。在对国内外脱扣器的功能和发展状况进行分析后，提出了基于DSPIC和以太网通信的智能脱扣器的研究课题。本文首先对智能脱扣器的发展和关键的技术进行了概括和介绍，确定了智能脱扣器的功能要求和整体的设计方案。硬件电路设计上，做处理器采用Microchip的DSPIC完成对外围电路的控制。并对智能脱扣器传感的器选择、电源模块、信号采集模块、通信模块和脱扣驱动模块进行了详细的介绍。软件设计上，给出了主程序的流程图，并对信号采集、信号有效值计算、过流保护、以太网通信等子程序进行了详述。并合理分析了电量参数的计算方法，对各种保护特性理论进行了研究。本课题通过对硬件上的仿真、实验和软件上的调试，实现了脱扣器的保护功能，提高了智能脱扣器的稳定性和可靠性。本设计的采用ENC28J60以太网芯片实现通信功能，给出详细的硬件电路设计电路，通过TCP/IP协议栈的植入，采用浏览器完成对脱扣器的监控。本课题对设计中的抗干扰问题进行了研究，在软硬件上采取了多种措施，确保智能脱扣器在工业环境下可靠运行。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题背景及其意义  10-11
  1.2 国内外脱扣器研究状况  11-14
    1.2.1 国内外发展现状  11-13
    1.2.2 国内外智能断路器研发涉及的关键技术  13-14
  1.3 论文目标及内容  14-16
第二章 智能脱扣器的设计原理  16-31
  2.1 保护原理及实现方法  16-20
    2.1.1 保护特性  16-17
    2.1.2 三段保护实现原理  17-19
    2.1.3 其他保护  19-20
  2.2 电力参数的测量原理  20-23
    2.2.1 电参数采样的原理  21
    2.2.2 电参数有效值算法  21-23
  2.3 电参数测量传感器的选择  23-30
    2.3.1 电磁式铁心互感器  23-24
    2.3.2 空心电流互感器的设计  24-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 智能脱扣器的硬件系统设计  31-48
  3.1 智能脱扣器的总体设计  31-32
  3.2 做处理器的选择  32-33
    3.2.1 dsPIc芯片的选择  32
    3.2.2 dsPIc30F系列单片机概述  32-33
  3.3 电源电路  33-36
  3.4 智能脱扣器信号的采集与检测电路  36-41
    3.4.1 电流和电压信号的采集  36
    3.4.2 信号检测电路  36-41
  3.5 脱扣输出电路设计  41-43
  3.6 其他功能电路设计  43-46
    3.6.1 LCD液晶显示  43-44
    3.6.2 键盘输入  44-45
    3.6.3 环境温度检测  45
    3.6.4 开关量检测电路  45-46
  3.7. 硬件抗干扰  46-47
  3.8 本章小结  47-48
第四章 智能脱扣器的软件系统设计  48-56
  4.1 智能脱扣器软件设计要求  48-49
  4.2 主程序设计  49-50
  4.3 信号采集程序设计  50-51
  4.4 三段保护程序设计  51-53
    4.4.1 三段保护程序流程图  51
    4.4.2 保护动作时间仿真  51-53
  4.5 人机界面程序设计  53-54
  4.6 软件抗干扰技术  54-55
  4.7 本章小结  55-56
第五章 智能脱扣器的通信设计  56-64
  5.1 智能脱扣器通信模块的硬件设计  56-58
    5.1.1 以太网控制芯片的选择  56
    5.1.2 网络接口模块电路的设计  56-58
  5.2 智能脱扣器通信模块的软件设计  58-61
    5.2.1 TCP／IP协议栈的移植  58-59
    5.2.2 以太网通信实现  59-60
    5.2.4 ENC28J60的初始化  60-61
    5.2.5 主要程序源码  61
  5.3 仿真结果  61-63
  5.4 本章小结  63-64
第六章 结论  64-66
参考文献  66-68
在学研究成果  68-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 开关电器、断路器 > 断路器
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