综合数字继电器的研制和开发

摘要

本文在分析国内外产品以及国内需求的基础上，研制和开发了一种基于ARM7的综合数字继电器。文章采用美国Atmel公司AT91M40800微处理器来设计整个硬件平台，同时为了减少分离元件和总线的数量，采用Altera公司的PM3128A来实现硬件电路中所有的逻辑译码和处理功能。鉴于嵌入式系统的低功耗、体积小、实时性强、集成度高等特点，在本综合数字继电器上移植了一个操作系统uC/OS-Ⅱ，将嵌入式系统的设计理念应用到本综合数字继电器的研制和开发中来。本综合数字继电器主要实现了以下功能：瞬时速断保护、限时速断保护、定时限和反时限的三段电流保护、低压保护等保护功能；所有电量的测量功能；断路器的位置信号、控制回路的断线信号等的监测功能；通过总线单元实现定值的远方查询、整定及远方控制的通讯功能；一次系统图、测量数据、实时波形、事件记录等的显示功能。

目录

文摘

英文文摘

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1.绪论

1.1继电保护和综合自动化系统的发展

1.2综合自动化装置的现状

1.2.1国内当前应用情况

1.2.2国外代表产品介绍

1.3采用综合化自动装置的优势

1.4嵌入式系统简介

1.5本文完成的工作

2.综合数字继电器的硬件平台

2.1硬件平台总体结构

2.2硬件系统中各部分电路简介

2.2.1最小工作系统

2.2.2模拟信号的采集与变换电路

2.2.3开关量输入输出电路

2.2.4人机接口电路

2.2.5温度和实时时钟电路

2.2.6工作电源电路

2.2.7串行口电路

2.3 AT91M40800简介

2.3.1外部总线接口EBI

2.3.2先进中断控制器AIC

2.3.3并行口和串行口

2.3.4定时器

2.3.5看门狗定时器

2.3.6省电模块

2.3.7特殊功能寄存器

2.4硬件电路主要工作原理

3.综合数字继电器的软件设计

3.1 ARM的编程模型

3.1.1数据类型

3.1.2处理器模式

3.1.3处理器工作状态

3.1.4寄存器组织

3.1.5异常

3.1.6存储器和存储器映射Ⅰ/0

3.2 uC/OS-Ⅱ及其在AT91M40800上的移植

3.2.1 uC/OS-Ⅱ简介

3.2.2 uC/OS-Ⅱ的移植

3.3应用程序的实现

3.3.1启动代码

3.3.2 uC/OS-Ⅱ任务介绍

3.3.3本文应用程序的实现

3.4程序流程图

3.4.1初始化流程图

3.4.2 A/D采样流程图

3.4.3保护任务流程图(以速断保护为例)

4.液晶显示的具体实现

4.1点阵图形液晶显示模块

4.2 UC1608控制器

4.3液晶显示模块与单片机的接口

4.4显示部分的实现

4.4.1汉字和字符显示

4.4.2直线的绘制

4.4.3液晶显示驱动程序

4.5显示程序的设计

5.装置的电磁兼容性设计

5.1概述

5.2装置硬件的电磁兼容性设计

5.2.1静电放电干扰

5.2.2电网中的电压暂降和短时中断

5.2.3电压/电流浪涌干扰

5.2.4快速瞬变脉冲群干扰

5.3装置的软件抗干扰设计

5.3.1防止系统死机的程序设计

5.3.2软件抗干扰的容错设计

5.4装置的电磁兼容性试验

5.4.1电压浪涌干扰试验

5.4.2快速瞬变脉冲群试验

6.结论

7.致谢

8.参考文献

攻读硕士学位期间科研工作