本文關鍵詞：智能化配電系統(tǒng)微機保護單元研究

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【摘要】：近年來,隨著社會經濟和工業(yè)技術的高速發(fā)展,各行業(yè)對電力系統(tǒng)提出更高的要求,所以,電力系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行,已經成為各行業(yè)發(fā)展的基礎。配電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)中與用戶聯(lián)系最直接的環(huán)節(jié),其智能化的發(fā)展更為迫切,與此同時電力系統(tǒng)中裝置的發(fā)展也要趨于網絡化、智能化。而其中微機保護裝置更是保證整個智能化配電系統(tǒng)供電穩(wěn)定、可靠運行的重要組成部分。本文通過分析國內外智能化配電系統(tǒng)及其微機保護裝置的現狀,根據微機保護裝置的需求分析,完成微機保護整體方案設計。選用基于Cortex-M3內核的高性能、低功耗微處理器STM32F103RBT6為核心控制芯片,并通過對保護算法的研究,保證在配電系統(tǒng)出現故障或運行狀態(tài)不正常時,微機保護單元能夠更加快速、準確地動作于繼電器跳閘或者發(fā)出信號;上位機可以通過MODBUS協(xié)議與微機保護單元通信,完成遠程控制功能。研究主要涉及的內容:微機保護裝置硬件電路設計,保護算法研究,軟件程序設計及系統(tǒng)性能驗證測試。以主控芯片為核心,對整個裝置的硬件和軟件系統(tǒng)進行總體設計及各功能模塊的設計;通過對小波算法及改進快速傅里葉算法(Fast Fourier Transformation,FFT)研究,提高數據處理速度。對樣機進行上電運行,通過模擬電力系統(tǒng)故障,對相應保護功能進行測試,結果表明該微機保護裝置對故障能夠進行精確、快速處理,與上位機通信良好,各方面都已達到了設計要求,滿足智能化配電系統(tǒng)的要求。
【關鍵詞】：智能化配電系統(tǒng) 微機保護 STM32 保護算法 通信
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM774
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究課題的背景與科學意義11-12
• 1.2 智能化配電系統(tǒng)微機保護裝置國內外發(fā)展現狀12-14
• 1.2.1 智能化配電系統(tǒng)國內外發(fā)展現狀12-13
• 1.2.2 微機保護裝置國內外發(fā)展現狀13-14
• 1.3 研究內容及論文組織結構14-15
• 1.4 本章小結15-16
• 第2章 需求分析與總體方案設計16-19
• 2.1 微機保護裝置的需求分析16
• 2.2 整體設計方案16-18
• 2.2.1 微機保護功能及工作原理分析17
• 2.2.2 保護單元通信協(xié)議選擇17-18
• 2.3 本章小結18-19
• 第3章 保護算法與保護方案研究19-28
• 3.1 微機保護算法概述19
• 3.2 保護算法研究19-24
• 3.2.1 傅里葉算法研究19-20
• 3.2.2 小波算法研究20-21
• 3.2.3 模擬信號離散化研究21-24
• 3.3 保護方案研究24-27
• 3.3.1 短路故障保護25
• 3.3.2 過負荷保護25-26
• 3.3.3 零序電流保護26
• 3.3.4 欠壓、過壓保護26-27
• 3.3.5 三相一次重合閘27
• 3.4 本章小結27-28
• 第4章 微機保護硬件設計28-43
• 4.1 系統(tǒng)硬件總體設計28-29
• 4.2 主控模塊設計29-32
• 4.2.1 主控芯片STM32 的選擇及介紹29-31
• 4.2.2 主控模塊電路設計31-32
• 4.3 數據采集模塊設計32-36
• 4.3.1 模擬量輸入模塊設計32-34
• 4.3.2 開關量輸入輸出模塊設計34-36
• 4.4 通信模塊設計36-38
• 4.5 人機交互模塊設計38-39
• 4.5.1 按鍵電路設計38-39
• 4.5.2 LCD顯示電路設計39
• 4.6 電源模塊設計39-40
• 4.7 JTAG調試接口40-41
• 4.8 硬件電路設計注意事項41-42
• 4.9 本章小結42-43
• 第5章 微機保護軟件設計43-52
• 5.1 軟件總體研究43-44
• 5.1.1 程序設計原則43-44
• 5.1.2 系統(tǒng)軟件框架設計44
• 5.2 軟件設計平臺44-45
• 5.2.1 主控芯片開發(fā)環(huán)境44
• 5.2.2 STM32 固件庫函數44-45
• 5.3 各模塊軟件設計45-51
• 5.3.1 主程序設計STM32 配置45-46
• 5.3.2 數據采集模塊程序設計46-47
• 5.3.3 保護模塊程序設計47-49
• 5.3.4 通信模塊程序設計49-50
• 5.3.5 人機交互模塊程序設計50-51
• 5.4 本章小結51-52
• 第6章 系統(tǒng)性能驗證測試52-60
• 6.1 系統(tǒng)調試52-54
• 6.2 實驗結果分析54-57
• 6.2.1 保護功能結果與分析54-56
• 6.2.2 通信性能分析56-57
• 6.3 系統(tǒng)可靠性分析57-59
• 6.3.1 影響系統(tǒng)可靠性的因素57-58
• 6.3.2 硬件可靠性措施58
• 6.3.3 軟件可靠性措施58-59
• 6.4 本章小結59-60
• 結論60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-66
• 附錄66-70
• 附錄1 微機保護裝置硬件原理圖66-67
• 附錄2 微機保護單元電路板67-68
• 附錄3 FFT的程序實現68-70
• 作者簡介70-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和科研成果71-72

【參考文獻】

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本文編號：632125