一种新型微机继电保护实验装置的研制

摘要

本文分析了微机继电保护的发展趋势和高校电力系统继电保护实验教学的需要，针对现有实验设备的改进需求，设计了一种适合于高校实验教学用的微机保护实验装置。该装置基本能实现继电保护教学涉及的各种保护原理,能完成各种继电保护实验。该装置硬件设计以Motorola的16位Flash型MCU为中心，外围电路功能完备，包括16路交流模入，8路直流模入，16路开入和8路开出，并设有RS-232和USB通信接口。为了提高精度，采用了12位双极性A/D转换器件，并利用锁相环技术实现自适应采样，这样即使系统频率发生缓慢变化，采样频率也能进行自适应调整，保证算法的精度。同时该装置充分考虑了实验教学的需要，留有足够的测试点，采用了简单灵活的JTAG口作为调试接口，并专门设计了易于拆卸的整机结构。配有组态实验软件，人机界面友好，能方便进行各种继电保护原理实验和不同算法的比较。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1问题的提出

1.2微机继电保护实验装置开发与应用现状

1.3本课题的任务和目的

1.4本课题需解决的问题和难点

第二章系统总体电路设计与分析

2.1硬件电路总体设计

2.2主要芯片和器件的选择

2.2.1提高系统速度(微控制器的选择)

2.2.2系统通信方式(USB接口芯片的选择)

2.2.3提高系统测量精度

2.2.4其它器件的选择与应用

2.3外围电路的设计

2.3.1 MCU与外围电路的连接方式

2.3.2外部复位电路

2.3.3数据采集单元

2.3.4通信单元

2.3.5人机接口(键盘与显示)单元

2.3.6时钟单元

2.3.7模拟量和开关量输出单元

2.3.8系统的工作电源

第三章系统软件设计

3.1系统软件的总体设计原则

3.2系统软件的设计方案

第四章保护算法的选择与分析

4.1微机保护的启动元件

4.2快速傅立叶变换(FFT)

4.2.1基于快速傅立叶变换(FFT)的电量测量原理

4.2.2采样点数的选择

4.2.3自适应调整采样间隔

4.2.4频率的测量

4.2.5交流电压、电流、有功功率和无功功率的计算

4.2.6功率因数的计算

第五章实验过程及结果分析

5.1实验装置的组成及连接

5.2保护实验结果及分析

第六章结论

6.1本装置的特点

6.2本装置的功能

6.3前景展望

参考文献

致谢

附录

作者简历