【摘要】：近年來,礦井供電系統(tǒng)短路導(dǎo)致的越級跳閘狀況時有發(fā)生,嚴重危害礦井工作人員的生命安全和礦井供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。針對這一問題,并結(jié)合我國礦井供電系統(tǒng)供電層次多、輸電線路短以及礦井干擾信號多、腐蝕能力強等特點,本文提出了一種基于S3C2440AL-40型ARM9芯片的光纖縱差保護裝置,以期提高礦井供電系統(tǒng)防越級跳閘保護裝置的安全可靠性。在本次設(shè)計中,主要對礦井防越級跳閘光纖縱差保護裝置的工作原理、保護通信模式、時間同步方式、保護采樣算法以及軟硬件電路設(shè)計方面進行了研究。首先,根據(jù)礦井供電系統(tǒng)的實際情況,對光纖縱差基本原理進行了論述,對差動保護判據(jù)進行比較選取。然后,分析不同光纖通信模式,設(shè)計出適用于礦井供電網(wǎng)的專用型光纖通道,并針對采樣時刻調(diào)整法受通道改變影響較大的問題進行了改進。接著,針對礦井干擾信號過多,單一使用傅里葉變換無法精確提取真實信息的問題,結(jié)合傅里葉變換和小波變換、小波熵等技術(shù)改進了保護算法,利用MATLAB進行礦井供電網(wǎng)絡(luò)模型搭建和算法仿真,仿真結(jié)果表明,本文的保護算法具有較高的精確性和抗干擾能力。最后,基于ARM9系列芯片和嵌入式μC/OS-II操作系統(tǒng)對防越級跳閘光纖縱差保護裝置進行了軟硬件設(shè)計,硬件部分包括最小系統(tǒng)和功能模塊的設(shè)計,軟件部分包括保護主程序、數(shù)據(jù)采集程序、通信程序、故障處理程序以及人機交互程序。本文基于S3C2440AL-40型ARM9芯片完成了礦井防越級跳閘保護裝置的軟硬件設(shè)計,設(shè)計了一種礦用型光纖通信模式,并對傳統(tǒng)時間同步方式以及采樣算法進行了改進。仿真實驗和功能測試實驗結(jié)果表明,本文設(shè)計的礦井防越級跳閘光纖縱差保護裝置能夠較精確地完成保護動作,具有較高的可靠性和應(yīng)用價值。圖[51]表[5]參[55]
【圖文】：

3 光纖縱差保護通信設(shè)計保護裝置和光纖通道兩部分組成，其結(jié)構(gòu)極其簡單不易損壞，且很容易檢測到障點，便于維修。這種通信方式的傳輸信號比復(fù)用型弱，適合 50km 的線路保，但纖芯利用率不高。通過對專用方式與復(fù)用方式傳輸特點的分析，結(jié)合礦井供電系統(tǒng)通信距離短特點，本文在礦井供電系統(tǒng)光纖縱差保護裝置之間的光纖通信采用專用型光纖信的連接方式。.1.3 本文光纖縱差保護裝置通信模式設(shè)計結(jié)合礦井供電網(wǎng)的實際情況，本文在光纖縱差保護裝置之間選用的是專用光通道的連接方式。在光纜選取方面，，本文參考了市面廣泛使用的 OPGW、ADSS。目前，廣泛使用的光纖復(fù)合架空地線(OPGW)和全介質(zhì)自承式光纜(ADSS)很程度的提高了光纖的機械強度。

圖 9 MGTSV 礦用防爆光纜Fig. 9 MGTSV mine explosion-proof optical cable文設(shè)計的光纖縱差保護裝置光纖通道模式示意圖310nm 的 AFBR-5803ATZ 光收發(fā)器，傳輸速度為完全符合 100Base-FX 標(biāo)準光學(xué)性能的要求。成簡單，故障發(fā)生率低，具有良好的傳輸速率的性。在實際使用中，可以多備一條光纖通道增強摻鉺光纖放大器RX摻鉺光纖放大器RX803ATZTXTX裝置 M側(cè)AFBR圖 10 線路保護光纖通信構(gòu)成示意圖
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM773;TD611

【參考文獻】

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本文編號：2701291