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52092字硕士毕业论文基于单片机的电弧保护装置的设计与研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:52092字
论点:弧光,电流,故障
论文概述:

本文是单片机论文,主要论述了单片机弧光保护装置的研究与开发,在掌握硬件系统中各种元器件功能的基础上,完成了系统的硬件设计。硬件系统采用以STC11L60XE高速单片机为核心的主控单元

论文正文:

1简介

1.1本课题的背景和意义
(1)开关设备电弧故障频率高,危害大,日益威胁电力设备和人员的安全。合闸柜内发生的电弧故障如果不能及时切断,将发展成为中低压母线故障,造成供电系统不稳定、大规模停电、开关设备严重烧毁,甚至发生人身伤亡事故(1)。(2)目前,柜内可能产生弧光的主要保护措施包括变压器后备过流保护、馈线速断保护、阻断变压器后备过流保护、高阻抗母线保护等。这些保护措施存在反应速度慢、断路器容易误操作或...................保护范围有限等缺点。(3)在我实习公司生产的中低压开关柜中,弧光的电流保护措施主要是变压器后备的过电流保护,没有弧光的特殊保护装置。2012年8月,我公司生产的用于无锡某变电站的开关柜遭雷击。故障原因分析如下:雷击导致雷电过电压从室外高压母线进入,导致进线柜两侧开关设备绝缘损坏,绝缘部件起弧,长期发热燃烧,起弧后没有相应的检测和保护措施切断高压电源,防止事故扩大。因此,研制电弧保护装置非常重要。

1.2技术现状和发展趋势
主控制单元是粮食系统的核心,负责整个系统的管理和控制。主控单元通过检测电流和弧光信号对检测数据进行处理和判断,并发出报警信号排除故障;电弧单元通过安装在开关内的电弧传感器将电弧信号转换成电信号,并将电信号传输到主控制单元作为保护动作的一个标准:电流申源检测输入线路的电流,并将检测到的电流信号传输到主控制窄源作为保护动作的另一个标准。
......

2开关设备电弧特性分析

2.1电弧
的原因和特性(2)载流电路不良。一些开关柜存在一些问题,如连接部分不足、紧固螺栓松动等。当有大电流时,可能会引起发热、冒火,进而导致相间短路、相对击穿等。(3)异物进入。维修后,由于维修人员的疏忽,老鼠等动物进入开关设备或在开关设备中留下一些废料。(4)人为错误。例如错误的间隔、错误的操作、工作区域接地失败、工作区域的电力检查失败等。(5)系统原因。如系统容量增加、电缆应用增加、接地方式改变、保护装置和自动控制装置配置不当、系统谐振过电压等原因。弧光放电一般不需要很高的电压,属于低压大电流放电。弧光是在窄空中有大电流的条件下产生的,这在封闭的机柜中容易发生。由于绝缘材料损坏、部件老化、机柜结构不合理、维护不充分、污染、腐蚀、人为操作失误等原因,产品会产生故障电弧。开关柜内部发生电弧故障时,短路功率可达8?60MW,产生的能量主要与电弧的燃烧时间和短路电流的平方成正比。断层弧具有破坏力大、发展迅速、易于传播的特点。燃烧产生的巨大能量造成的故障效应包括燃烧、压力、祝福和声音。电弧中心的温度超过100摄氏度,达到最高2000摄氏度(rc。弧光的光强可以达到正常光强的2000倍。当电弧故障发生时,有两个显著的特征:大电流和强光[。

2.2弧光造成的危害
弧光故障发生时会产生高温,可能会灼伤勺子的皮肤,强光很容易伤害人的眼睛;如果发生爆炸,爆破压力会导致碎片射击伤人,爆破声振动会损坏人的耳膜、内脏等。弧光故障发生时,会产生大量气体,其压力波会导致爆炸。爆破声引起强烈振动,导致部件脱落;爆炸产生的高温会导致所有绝缘材料燃烧,导致铜棒和锅炉棒燃烧、溶解和气化。母线故障会对变压器造成严重影响。在某些地区,等级及以上的变压器由于通过故障电流的影响而直接损坏,占所有事故的50%以上。特别是对于变压器低压侧出口短路引起的故障,通常需要更换绕组。在严重情况下,可能需要更换所有绕组。后果和损失是无法估量的。
...

3总体方案设计……10
3.1系统总体结构……10
3.2硬件功能……10
4系统硬件设计……14
4.1设计……14
5基于12C总线通信的软件设计……33 [/ Br/]
6系统调试

6.1串口调试助理[/Br/]u调试助理是一名中等调试相关人员。它可以手动识别端口,设置检查位、数据位和停止位,接收或发送任何十六进制数据或字符,任意设置1: 3动态发送周期,将接收到的数据保存到文本文件中,并发送任何大小的文本文件。

6.2系统硬件调试
系统调试时,上位机通过串行调试助手向单片机发送数据。如果数据满足设定的要求,相应的继电器将运行。系统硬件调试的数据格式如下:上位机发送(OlOlOXXXB二进制码)即(十六进制码),字节高位相同,字节低位三位有效,分别对应三个继电器,低位三位中“1”位对应的继电器吸收介质,红灯亮;“0”位继电器不工作,灯不亮。
..............................

7总结与展望

本文是基于STC11L60XE单片机的电弧保护装置的研究与开发。主要工作如下:(1)在掌握硬件系统各组成部分功能的基础上,完成了系统的硬件设计。硬件系统采用以STC11L60XE高速单片机为核心的主控单元,配有照度、温度和湿度传感器。与上位机的接口部分包括RS232、USB和CAN接口,其中一个可以与上位机通信。(2)利用单片机的输入输出端口,通过I2C软件包的底层子程序模拟SDA/SCL总线,实现单片机与外部传感器之间的I2C总线通信。(3)通过单片机的串口实现与上位机的数据传输,传感器检测到的数据在上位机的串口调试助手上进行读取和调试。(4)电弧保护装置的主要监测对象是照度。使用ISL29023照度传感器。当检测到的光强大于设定的阈值时,系统控制继电器关闭。经过系统调试,系统的硬件和软件达到了预期的效果。
此外,应使用电流检测来检测电流的异常状态。电流的检测可以添加到保护装置中,并且当同时检测到超过阈值的光强和突然增加的电流时,保护策略被调整为起作用。由于如何使用收集的电流,即电流变化如何指示电弧产生,需要获得大量实验数据。由于实际调试因素的限制,电流检测只能达到理论阶段。该设备配有温度和湿度传感器。在以后的工作中,可以在系统中增加加热器和排气扇,根据开关柜中的温度值和湿度值来控制加热器和排气扇的运行,以对开关柜进行加热、除湿或排热。

[2]

参考文献(省略)