断路器跳闸故障录波器的研制

摘要

在工厂变电站运行着大量的低压断路器。在实际运行中,有时会发生断路器跳闸,生产设备停机的情况。当生产现场未查出确切的故障点时,也只能先合闸试送电,但可能导致断路器再次跳闸。当故障点未排除时,往往出现断路器多次跳闸的现象。这种现象在现代工业化生产中是难以接受的。特别是对于连续性生产的生产流水线造成很大的产能损失。为确定断路器跳闸原因,需分析断路器跳闸前的电流状况。这就需要相应的监测、记录装置。本选题就是应这一需求来研制的。 本装置根据生产现场的实际需要,运用SOC型微处理器、高速SRAM存储器、液晶显示器等器件,以及HOST类型的USB接口技术,结合相关的软件设计,实现了记录数据的可靠存储与快速转移,满足了断路器跳闸故障分析的需求。 研制断路器跳闸故障录波器的主要内容如下： 1.设计了以SOC型微处理器C8051F020为主处理单元,大容量的SRAM为扩展的数据存储器的功能模块,实现数据的高速存储及更新。 2.设计了信号调理电路、电源电路、日历时钟电路、液晶显示电路、串行通信电路等外围相关的硬件部分。 3.设计了应用CH375芯片的HOST类型的USB接口作为外围扩展,实现数据大容量存储与快速转移。 4.设计了应用于微处理器的各软件模块。在软件实现上,电量的交流采样采用了类似于准同步采样方法的采样补偿算法。与准同步采样算法比较,算法精简,适合单片机处理。 5.设计了采用VB的上位机软件,用Access建立数据库存储故障数据。上位机软件具有RS232串行通信、数据库管理和故障波形绘制的功能。 本论文意在研制满足现场需要、价格低廉的便携式装置,以能在工矿企业的变电站普及应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的提出

1.2国内外研究现状

1.3本论文主要研究内容

1.4系统主要功能参数

第2章C8051F020系统概述

2.1系统概述

2.1.1与8051完全兼容的C8051FO20

2.1.2速度提高

2.1.3片内存储器

2.1.4 JTAG调试和边界扫描

2.1.5可编程数字I/O和交叉开关

2.1.6串行端口

2.1.7 12位模/数转换器

2.2总体直流电气特性

第3章装置硬件设计

3.1装置总体设计

3.2 PT和CT信号调理部分

3.3采样保持电路

3.4存储器扩展电路

3.4.1各种存储芯片性能比较

3.4.2扩展存储器的电路

3.4.3存储器掉电保护电路

3.5实时时钟电路

3.5.1 DS1302简介

3.5.2 DS1302的连接电路

3.6液晶显示电路

3.6.1液晶显示模块介绍

3.6.2单片机与液晶模块接口电路

3.7键盘电路

3.8串行通讯口电路

3.9 USB扩展电路

3.9.1已采集数据的存储

3.9.2 USB接口芯片的选择

3.9.3 USB接口芯片CH375特点

3.9.4 USB接口电路的设计

3.10电源电路设计

3.10.1电源需求分析

3.1 0.2 DC-DC变换电路

3.10.3电池电量监控

3.11硬件抗干扰设计

第4章装置软件设计

4.1装置实现的功能

4.2交流采样算法

4.2.1交流采样算法概述

4.2.2交流采样补偿算法原理

4.2.3电压、电流有效值的采样补偿算法

4.3软件总体设计

4.4数据采集及处理单元

4.4.1 ADC采集模块

4.4.2有效值算法的实现

4.5液晶显示及键盘模块

4.6实时时钟模块

4.7串口通信模块

4.8 USB主机系统的软件设计

4.8.1 USB主机系统数据传输的工作原理

4.8.2 U盘文件格式

4.8.3基于CH375芯片的软件设计

第5章录波器上位机软件的设计

5.1 开发工具VB及其串口通信

5.2通信控件的属性和通信方式

5.2.1 MSComm控件的常用属性

5.2.2 MSComm控件的通信方式

5.3通信程序的设计

5.3.1系统功能描述

5.3.2通信程序的编写步骤

5.4数据库的实现与波形的绘制

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

作者在学期间发表的论文