基于DSP/ARM9的高压断路器机械特性在线监测装置的设计与实现

摘要

造成高压断路器故障的原因有很多，其中最为常见的是机械故障，而高压断路器的机械特性参数是表征断路器工作是否正常的重要指标。应合作公司要求，开发了一种能够对开关柜内高压断路器进行机械特性在线监测的装置。
　　本文首先对高压断路器在线监测技术的研究背景及意义作了相关介绍。然后对国内外的研究现状进行了调查，主要讨论了国内外在线监测技术的发展现状，并分析了目前已有在线监测项目所做的主要工作。本文还针对所研究课题的难点及关键技术作了细致的讨论及分析，同时论文中提出了对断路器在线监测的具体方案并介绍了断路器在线监测的具体内容。
　　接着对信号的采集算法及处理方法作了具体分析，以及对系统的硬件电路及调试方法作了详细介绍。在设计硬件电路之前，首先完成了控制器的芯片选型，并对微处理器芯片作了简单的介绍，最终选用了ARM W90P950芯片和DSPTMS320F28335芯片作为控制器的方案。其次完成了系统硬件电路的设计并对其信号完整性作了深入的分析。而后介绍了系统的软件设计，分别阐述了各模块的软件设计思路及注意要点，并给出了软件设计的流程图。
　　在文章的最后，对所开发的在线监测装置做了现场测试。测试结果表明该断路器在线监测装置已经实现了预计的功能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题难点与关键技术

1．3．1 课题难点

1．3．2 关键技术

1．4 本文的研究内容和章节安排

第2章 系统总体方案设计

2．1 断路器介绍

2．2 断路器在线监测具体内容

2．2．1 断路器机械特性参数的定义

2．2．2 断路器合(分)闸行程-时间特性的测量

2．3 需求分析

2．3．1 在线监测系统的功能需求

2．3．2 在线监测系统的性能指标

2．4 方案设计

2．4．1 核心器件选型

2．4．2 系统框图

2．5 本章小结

第3章 信号采集及处理

3．1 操动机构力学分析

3．2 数字滤波

3．2．1 频谱分析

3．2．2 滤波器设计

3．3 换位点求取

3．3．1 换位点算法

3．3．2 实验数据分析

3．4 参数计算

3．5 本章小结

第4章 系统硬件设计

4．1 DSP模块硬件设计

4．1．1 微处理器介绍

4．1．2 最小系统电路设计

4．1．3 外设电路设计

4．1．4 电源电路设计

4．2 ARM模块硬件设计

4．2．1 微处理器介绍

4．2．2 核心板电路设计

4．2．3 接口板电路设计

4．2．4 电源板电路设计

4．3 本章小结

第5章 系统PCB设计

5．1 层叠设计

5．2 布局

5．3 源地处理

5．4 特殊信号处理

5．5 系统信号完整性分析

5．5．1 电磁兼容性

5．5．2 电源完整性

5．6 硬件调试

5．7 本章小结

第6章 系统软件设计

6．1 嵌入式开发环境

6．2 软件实现功能

6．3 通信协议介绍

6．3．1 DL／T645-2007规约帧格式

6．3．2 DL／T645-2007规约使用介绍

6．3．3 触摸屏指令说明

6．4 DSP模块软件设计

6．4．1 软件设计分析

6．4．2 软件总体设计

6．4．3 各模块程序设计

6．5 ARM模块软件设计

6．5．1 软件设计分析

6．5．2 软件总体设计

6．5．3 各模块程序设计

6．6 本章小结

第7章系统测试

7．1 测试环境

7．2 测试结果

结束语

一、工作总结

二、心得体会

三、展望

致谢

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间发表的论文