GIS设备中SF6的微水含量检测系统的研究

摘要

随着电力工业的迅速发展,SF6电气设备数量不断增多,对SF6气体的质量监督日益重要,纯净的SF6气体具有优良的绝缘性能和优越的灭弧特性,但是SF6电气设备的气体不可避免的含有杂质,如水分、空气等。在电弧或电晕作用下,水分容易与SF6气体的分解物反应生成毒性物质,从而腐蚀电气设备,降低设备绝缘性能。若水分含量超标,将严重影响设备的电气性能、机械性能和开断性能,造成许多严重的后果。
　　 本文论述了检测SF6电气设备中SF6微水含量(湿度)的重要意义,分析比较了国内外目前测量湿度的几种原理,根据各自的特点,选择了适合本系统的测量方法,提出了SF6中微水含量检测系统的总体设计方案。
　　 本系统智能化程度高、性能稳定、操作简单,实现了体积小、功耗低、抗干扰性强的特点。开发了以32位处理器S3C4480为核心,包括A/D转换模块、LCD液晶显示模块、RS485通讯模块以及键盘模块在内的ARM中央硬件处理平台；完成了各电路模块印刷电路板的制作和调试；在ARM集成开发环境ADS1.2下完成了系统的启动代码和应用程序的编写,和上位机监控软件的编写；并结合硬件电路完成了整个系统的调试；最后在实验室完成了测试系统的标定实验。
　　 本系统气体浓度测试中采用红外光谱检测技术设计出的传感器,与传统的同类传感器相比,具有响应速度快、使用寿命长、能在恶劣环境下工作的优点；系统采用了ARM嵌入式处理器,实时性好,可脱机运行,携带方便,有良好的市场应用价值。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 课题的提出及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 气体传感器概述

1.4 ARM处理器体系结构简介

1.5 本文研究的主要内容

1.6 本章小结

第二章 系统的总体设计及测量原理

2.1 系统的总体设计

2.2 湿度的基本理论

2.3 红外气体传感器概述

2.3.1 红外气体吸收原理

2.3.2 SF6气体的湿度测量原理

2.4 本章小结

第三章 系统硬件设计

3.1 红外气体传感器及其调理电路的设计

3.1.1 红外光源的选型

3.1.2 红外测试系统工作波长的和光源的选择

3.1.3 光源驱动电路的设计

3.1.4 红外探测器的选择

3.1.5 信号调理电路的设计

3.2 ARM核心板电路的设计

3.2.1 ARM处理器S3C4480简介

3.2.2 S3C4480处理器硬件配置和端口分配

3.2.3 ARM系统电源电路的设计

3.2.4 时钟电路

3.2.5 存储器系统设计

3.2.6 复位电路设计

3.2.7 JTAG电路设计

3.3 A/D转换模块的电路设计

3.4 LCD显示模块电路设计

3.5 RS485通讯模块的设计

3.6 键盘电路模块的设计

3.7 本章小结

第四章 系统软件的设计

4.1 系统软件总体框架

4.2 交叉开发环境的建立

4.2.1 交叉开发环境简介

4.2.2 ARM开发工具ADS

4.3 启动代码Bootloader.

4.3.1 汇编部分初始化代码分析

4.3.2 初始化C程序所需的空间

4.4 数据采集模块软件设计

4.5 LCD显示模块的软件设计

4.6 键盘程序设计

4.7 RS485模块程序设计

4.8 远程监控计算机应用软件的设计

4.8.1 开发环境介绍

4.8.2 远程监控软件的程序设计

4.9 本章小结

第五章 系统的安装调试

5.1 系统的可靠性措施

5.1.1 干扰来源

5.1.2 抗干扰设计

5.2 系统电路板的功能模块调试

5.2.1 电源模块的调试

5.2.2 ARM最小系统板的调试

5.2.3 A/D采集模块的调试

5.2.4 LCD显示模块的调试

5.2.5 光源驱动电路和探测器放大电路的调试

5.2.6 RS485通讯模块的调试

5.3 系统的整机调试

5.4 系统的标定和试验结果分析

5.4.1 微水浓度的标定

5.4.2 系统测试试验结果与分析

5.5 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 全文工作总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录 Ⅰ系统测试装置

附录 Ⅱ系统配气装置

附录 Ⅲ系统印刷电路板