基于STM32系列微处理器的矿井电网选择性漏电保护研究

论文摘要

随着人类对能源的需求量与日俱增,煤矿工业自动化程度也在不断提高,但是煤矿事故仍旧屡屡发生。因此研发更高精度,高可靠性的智能矿用保护设备势在必行。本文设计的矿用隔爆型真空馈电开关给煤矿安全生产带来了重要价值和现实意义。本文从理论上对矿井电网中性点不接地系统进行了详细的分析,并采用ST公司最新推出的STM32系列微处理器作为设计核心,进行了相关硬件和软件的设计；此外,针对系统可能遇到的各种干扰,从软硬件两方面分别进行了抗干扰设计；最后通过试验数据验证了整个系统对线路中出现的各种故障具有可靠的动作特性。本设计针对性的提出了零序电流方向型选择性漏电保护原理,并通过比相电路验证了其可行性；同时设计了CAN通信模块的下位机硬件电路、上位机CAN-USB转换接口及测试系统监控界面；并将同步交流采样技术和全波傅立叶算法成功应用于STM32处理器的数据采集与处理,有效提高了采样精度。矿井现场运行情况表明该保护系统性能稳定、动作可靠,有效提高了矿井供电系统的安全性与可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 矿用隔爆型真空馈电开关研究的意义
• 1-2 馈电开关的发展状况与应用现状
• 1-2-1 国内外馈电开关的发展状况
• 1-2-2 目前市场上的馈电开关中存在的问题
• 1-3 本文研究的主要内容
• 第二章 矿井电网保护原理
• 2-1 漏电保护
• 2-1-1 零序电流
• 2-1-2 零序电流保护原理
• 2-1-3 零序电流方向型保护原理
• 2-2 过载保护
• 2-3 短路保护
• 2-4 欠压、过压保护
• 2-5 绝缘监视保护
• 2-6 本章小结
• 第三章 微机系统的硬件电路设计
• 3-1 智能综合保护装置硬件设计总方案
• 3-2 处理器的选择及其优良特性
• 3-2-1 中央处理器的选择
• 3-2-2 中央处理器的引脚说明及其端口分配
• 3-3 电源模块设计
• 3-4 开关量输入输出单元
• 3-5 人机交互单元
• 3-5-1 液晶显示接口电路及人机对话界面设计
• 3-5-2 按键电路的设计
• 3-6 EEPROM扩展单元
• 3-7 CAN总线通信单元设计
• 3-7-1 各种总线技术简介
• 3-7-2 矿井井下CAN通信网络
• 3-7-3 STM32系列处理器CAN模块的特点
• 3-7-4 应用层协议设计
• 3-7-5 CAN通信模块上下位机硬件电路设计
• 3-7-6 CAN测试系统监控界面
• 3-8 本章小结
• 第四章 数据采集及处理
• 4-1 采样方法的选择
• 4-2 采样的算法分析
• 4-3 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5-1 STM32系列处理器的开发环境介绍
• 5-2 程序流程
• 5-3 本章小结
• 第六章 系统的抗干扰设计
• 6-1 系统硬件抗干扰设计
• 6-2 系统软件抗干扰设计
• 6-3 本章小结
• 第七章 试验数据
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢