便携式真空断路器机械特性在线监测系统的研究

摘要

随着电力系统智能化进程的不断推进，现代电网对电力设备智能化的要求越来越高，真空断路器作为中低压领域的电力设备中最为重要的一种开关器件，其智能化水平至关重要。真空断路器的机械特性在线监测是真空断路器智能化的重要组成部分，发挥着越来越重要的作用。
　　近些年来，国内外对于断路器机械特性在线监测系统的研制开发比较多，监测系统中使用的通信方式也各式各样，但现阶段绝大多数监测系统中均采用有线通信方式，使用该种通信方式易出现线路损坏，尤其在远程在线监测中需要耗费大量的传输线缆和高昂的维护费用，这大大提高了在线监测的成本。此外，有线通信方式使得在线监测系统不便携带和移动，为工作人员带了不便。如今无线通信技术发展迅速，尤其短距离无线通信技术越来越成熟，在众多领域均得到应用，这为实现断路器的远程无线监测和监测系统的便携化提供了技术基础。
　　针对研究现状，本文研究开发了基于无线通信技术的便携式真空断路器机械特性在线监测系统，该系统将现场监测部分与结果显示部分分开，使用无线通信技术实现二者的数据交换，从而实现了在线监测系统的便携化。论文对其工作原理和设计思路进行了介绍，并进行了大量的试验测试。
　　本文设计的在线监测系统由三大模块组成:数据采集处理模块（下位机）、无线通信模块和液晶显示模块。数据采集处理模块以TMS320F2812型DSP芯片为核心进行开发设计，首先对真空断路器各需要检测的信号进行精确采集和处理，然后通过RS-232异步串行通信接口将数据传输给无线通信发送模块。无线通信模块以射频无线通信芯片CC1101为核心芯片，以STM8L101型单片机为控制器，通过软件设计实现无线通信。最后无线通信接收模块通过RS-232异步串行通信接口将数据传输给液晶显示模块，液晶显示模块由控制器单片机Atmega16和液晶LCD12864组成，以实现最终的真空断路器时间-位移运动曲线和机械特性参数的显示。
　　论文工作最后对开发的系统进行了试验测试，以验证本监测系统的可行性。经过试验验证，本系统可以可靠、稳定监测真空断路器的机械特性，并且能够在手持终端进行监测结果准确显示，为断路器运行的智能检测、故障预判与分析等提供良好的硬件基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本课题研究的主要内容

2 便携式真空断路器机械特性在线监测的原理

2．1 真空断路器的工作原理

2．2 真空断路器的机械特性参数的定义

2．3 系统特性参数的检测以及确定

2．4 系统设计的技术基础

2．4．1 传感器技术

2．4．2 数据采集处理技术

2．4．3 短距离无线通信技术

2．5 本章小结

3 系统硬件电路设计

3．1 硬件总体综述

3．1．1 系统的主要功能

3．1．2 系统结构简图及主要功链

3．2 数据采集处理模块硬件设计

3．2．1 系统的微处理器

3．2．2 AD采样硬件电路

3．2．3 信号调理电路设计

3．2．4 该模块其他部分电路设计

3．3 无线通信系统的硬件设计

3．3．1 CC1101简介

3．3．2 无线模块的MCU

3．3．3 模块硬件电路设计

3．3．4 无线模块天线的选择

3．4 液晶显示模块的硬件设计

3．5 本章小结

4 系统的软件设计

4．1 软件设计总体概述

4．2 数据采集处理模块的软件设计

4．2．1 下位机主程序

4．2．2 ADG采集模块中断程序

4．2．3 数据处理

4．2．4 SCI串口通信

4．3 无线通信模块的软件设计

4．3．1 CC1101与MCU的通信

4．3．2 CC1101参数配置

4．3．3 无线通信模块收发程序设计

4．4 液晶显示模块的软件设计

4．4．1 液晶读写操作和模块主程序

4．4．2 液晶绘图程序设计

4．5 本章小结

5 系统试验测试及未来展望

5．1 试验测试及无线通信抗干扰措施

5．2 试验的结果及分析

5．3 未来展望

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢