基于DSP的矿用馈电开关保护系统的设计

发布时间：2023-12-26 18:32

　　矿井环境复杂,阴暗潮湿,瓦斯浓度高,供电电网及用电设备在此环境运行时,容易产生短路、漏电、缺相等安全隐患,如果这些隐患不能及时发现和排除,将会造成设备损坏甚至人员伤亡。而目前针对矿井供电安全的“三大保护”产品功能单一、故障检测测精度低、保护灵敏度差,且缺少预警、人机交换及通信和上位机通信等功能。基于此,本文分析了井下供电设备及电网运行的各种故障特点,设计了集监测、保护、同通信于一体的智能馈电开关保护系统。针对漏电和缺相的特点,提出了附加直流保护法;针对短路、过载故障特性,采用了相敏保护和鉴定电流幅值保护法;针对过压和欠压特点,采取鉴定电压幅值保护措施。在提出的保护原理的基础上设计了信号采集和保护电路。微处理器DSP对采集的供、用电设备的电网信号进行全波傅里叶处理,通过计算得到电压、电流、功率因数、有功和无功功率等电网参数。根据计算结果判断是否产生漏电、缺相、短路、过载、过压和欠压等故障,当故障出现时,系统能判断故障类型并控制馈电开关自动分闸,同时系统能自动记忆跳闸瞬间的电流、电压和绝缘电阻值,并通过RS-485总线与上位机通信实现远程监测。试验表明该矿用馈电保护系统,检测精度高,保护可...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要工作和章节安排
2 保护系统设计方案及原理分析
    2.1 概述
    2.2 系统设计方案
    2.3 保护系统原理分析
        2.3.1 交流采样原理及算法
        2.3.2 漏电保护原理和分析
        2.3.3 缺相保护原理分析
        2.3.4 短路保护原理分析
        2.3.5 过载保护原理分析
        2.3.6 过压与欠压保护原理
    2.4 本章小结
3 系统硬件设计
    3.1 系统硬件总体设计
    3.2 控制器选择
        3.2.1 DSP电源模块
        3.2.2 时钟模块
        3.2.3 A/D转换模块
    3.3 交流信号调理电路设计
        3.3.1 电压信号调理电路
        3.3.2 电流信号调理电路
    3.4 漏电检测设计
    3.5 缺相检测设计
    3.6 短路检测设计
    3.7 继电器控制及报警电路
    3.8 馈电开关与上位机通信接口
    3.9 本章小结
4 系统下位机软件设计
    4.1 下位机软件总体设计
    4.2 主程序
    4.3 系统子程序设计
        4.3.1 系统初始化子程序
        4.3.2 A/D转换子程序
        4.3.3 数据处理子程序
        4.3.4 分闸子程序
        4.3.5 按键子程序
        4.3.6 显示子程序
        4.3.7 SCI通信子程序
    4.4 本章小结
5 系统上位机软件设计
    5.1 LABVIEW介绍
    5.2 上位机软件总体设计
        5.2.1 登录界面设计
        5.2.2 启动界面设计
        5.2.3 串口通信与主界面设计
    5.3 本章小结
6 系统测试与结果分析
    6.1 硬件调试
        6.1.1 电源模块调试
        6.1.2 信号调理电路调试
        6.1.3 继电器控制及报警电路调试
        6.1.4 按键模块调试
    6.2 软件调试
    6.3 测试结果分析
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录
    附录1 最小控制系统电路图
    附录2 信号调理电路图
    附录3 继电保护及合闸电路图
    附录4 实物图
    附录5 I/O引脚功能配置



本文编号：3875305