矿井高压智能开关设计

论文摘要

本设计是针对钱家营矿现有的保护装置选择性漏电保护功能失效的情况,开发具有漏电、过载、短路和监视等保护功能的高压智能开关,用以减小故障停电范围,便于寻找故障,缩短停电时间,提高供电的可靠性。本文分析了中性点经消弧线圈接地的谐振电网运行方式,研究和分析了基于零序有功功率的选择性漏电保护原理。从电力系统结构、信号采样装置性能和电磁兼容性的角度出发,论述了影响保护装置可靠性和灵敏性的主要因素,提出了保证其可靠性和灵敏性应注意的问题,确定了有功功率选线的选择性漏电保护的硬件结构、软件计算方法,和通过软件校正系统综合角误差的方法,研制了基于AVR高速单片机和CAN总线的智能保护系统。经过实验测试,系统实现了选择性漏电保护和其它主要的保护功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 智能开关漏电故障选线方法分析
• 1.1 矿井高压供电系统分析
• 1.1.1 产生漏电的原因分析
• 1.1.2 单相漏电各故障参数的变化规律
• 1.2 中性点不接地系统单相接地故障选线方法分析
• 1.3 基于零序有功功率的选线方法
• 1.4 影响选择性漏电保护的因素分析
• 1.5 高压智能开关的基本要求
• 2 智能开关系统的硬件设计
• 2.1 智能开关系统的硬件结构
• 2.2 零序电压和零序电流变送器的设计
• 2.2.1 零序电压互感器的选择
• 2.2.2 零序电流互感器的选择
• 2.2.3 低通滤波器设计
• 2.2.4 信号调理电路设计
• 2.3 相电流变送电路设计
• 2.4 监视电路设计
• 2.5 复式电源设计
• 2.6 核心微控制器的选择
• 2.6.1 ATmega128 单片机性能介绍
• 2.6.2 ATmega128 单片机最小系统电路
• 2.7 人机接口电路设计
• 2.8 基于 CAN 总线的通信电路设计
• 2.8.1 CAN 总线简介
• 2.8.2 CAN 总线控制器 SJA1000
• 2.8.3 CAN 总线收发器 PCA82C250
• 2.8.4 基于 SJA1000 的 CAN 总线节点设计
• 2.9 功率驱动电路设计
• 3 智能开关的软件设计
• 3.1 智能开关的软件结构
• 3.2 系统初始化程序设计
• 3.3 模数转换程序设计
• 3.4 移相处理程序的设计
• 3.5 有功功率程序算法
• 3.6 电流采样算法
• 3.7 故障处理程序设计
• 3.8 远程通信程序设计
• 4 矿井高压智能开关系统的性能分析
• 4.1 干扰因素
• 4.1.1 干扰的主要来源
• 4.1.2 干扰的主要危害
• 4.1.3 硬件抗干扰设计
• 4.2 元器件的性能局限
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录