基于CorteX-M3的暂态对地电压检测仪的设计

摘要

开关柜是电力系统的主要电气设备，它的运行情况直接关系到电力系统的安全与稳定运行。近年来，由于经济产业快速转型，新型电子产品以及国民对于供电质量的要求也在进一步提高，所以必须降低电网的无预警停电，确保电网的安全稳定运行。目前电力系统不断发展，电网的发展方向是大容量、小型化，这使得开关柜的绝缘劣化成为局部放电的主要原因。所以为了减少局部放电所带来的经济损失，人们提出了局部放电监测系统。
　　局部放电是指当外加电压在电气设备中产生的场强，足以使绝缘部分区域发生放电，但在放电区域内未形成固定放电通道的这种放电现象。目前局部放电检测方法主要有超声波法、暂态对地电压法、红外热成像法等。一般的局部放电都是测量高压放电时视在放电量的多少，暂态对地电压测量的不是视在放电量而是放电脉冲的幅值，这样做可以一定程度减少干扰。由于开关柜的特性我们选取暂态对地电压法作为本论文的研究方法。暂态对地电压法的信号采集部分主要是利用一个容性耦合模块粘贴在开关柜外壁上，它可以耦合到局部放电产生的电磁波，这样就可以采集到局部放电信号。为了滤除一些干扰，采集来的信号首先要经过滤波处理，滤波电路选用压控电压源二阶带通滤波电路。通常因为局放信号通常都比较微弱，所以经过滤波之后要送入放大电路进行处理。
　　本论文设计一个局部放电在线监测系统，由于嵌入式系统的发展迅速，逐渐体现了其应用优势，所以本论文选用嵌入式系统。首先对嵌入式有一个系统的概括，对其组成及应用有一些基本的介绍。然后进行嵌入式系统开发，包括软件和硬件的开发。软件部分主要是对信号的采集和处理系统以及按键电路的设计。硬件部分主要是对各个硬件模块的设计，包括电源模块、时钟模块、A/D转换电路等。系统选用STM32F103VET6作为系统的微控制器，其具有体积小、功耗低、价格低廉等特点。
　　实验结果表明本文设计的系统的可行的。基于Cortex-m3的暂态对地电压检测仪在功耗、稳定性和可拓展性方面具有一定优势，具有广阔的发展空间。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景及意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本论文的主要工作

2 局部放电与TEV相关理论

2．1 局部放电的概念

2．1．1 局部放电的产生

2．1．2 局部放电的类型

2．1．3 局部放电的参数介绍

2．1．4 局部放电的检测方法

2．2 暂态对地电压的介绍

2．2．1 开关柜的介绍

2．2．2 暂态对地电压的产生及传播机理

2．2．3 暂态对地电压的检测方法

2．3 TEV的功能实现

2．3．1 容性耦合模块的设计

2．3．2 滤波模块的设计

2．3．3 放大电路设计

3 嵌入式系统的概述及软件设计

3．1 嵌入式系统的概念及特点

3．2 嵌入式系统的组成

3．3 Cortex-m3的内核结构及芯片选型

3．3．1 处理器内核

3．3．2 处理器选型

3．3．3 USART接口与配置

3．4 系统的软件设计

3．4．1 软件开发环境的介绍

3．4．2 软件设计流程图

3．4．3 信号采集处理系统

3．4．4 按键电路设计

4 硬件电路设计

4．1 系统硬件整体框图

4．2 电源电路

4．3 时钟电路

4．4 复位电路

4．5 LCD显示电路

4．6 蜂鸣器接口电路

4．7 A／D转换电路

4．8 数据存储电路

4．9 JTAG调试电路

4．10 UART通讯接口电路

4．11 键盘接口电路

4．12 检测位置及结果

5 总结与展望

参考文献

作者简历

致谢