基于ARM的嵌入式系统直流接地检测装置研究

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1、中文摘要嵌入式系统具有性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征，广泛地应用于各个领域。ARM公司的32位RISC处理器，以其诸多优异的性能，已成为嵌入式解决方案的RISC标准。发电厂、变电站中的直流系统接地故障检测对于保证电力系统的安全运行十分重要，目前广泛使用的低频信号注入法容易受到直流系统支路中存在的对地分布电容的影响。利用小波变换具有的时域一频域联合分析特性，对支路电流信号进行分析和处理，可以克服其对地电容的不利影响。以往的检测装置大都是基于单片机设计的，然而单片机有限的资源限制了这一先进算法的使用，本文尝试将嵌入式系统应用于直流系统接地检测中，充分利用嵌入式系统

2、的高性能、高可靠性和实时性，并在其中实现基于小波变换的检测方法。研究的主要内容包括：l、硬件系统的设计：整体方案设计及各单元之间的接口；控制单元及相关接口的设计：根据课题的具体要求，选择合适的微处理器S3C44BOX，扩展相应的外围器件，进行对采集单元的控制，并进行小波算法的实现；采集单元的设计：包括对地绝缘监测、分压电路、信号调理、多路选择输入、低频信号发生及加载电路等部分，实现对直流供电系统相关信号的采集与处理，同时接收并实现控制单元指令；控制按键及显示单元设计：按键实现控制单元对装置的控制，并实时显示装置的运行状态。2、软件系统的设计：在S3C44BOX微处理器上实现pc／

3、os．II操作系统的移植；设计S3C44BOX的启动程序；根据基于小波变换的直流系统接地检测原理，实现本系统应用程序的开发。3、实验性验证：在基于S3C44BOX+pC／OS．II模式的嵌入式系统中，验证基于小波变换的检测方案，实现多任务的调度，计算接地电阻，从而准确判别支路是否存在接地故障：实现S3C44BOX片上外设程序的开发。本课题的研究目的在于选择ARM芯片进行嵌入式开发，并进行系统的应用程序设计，实现完整的直流接地故障检测装置，对于嵌入式系统在工业控制领域的应用具有一定的意义。关键词：嵌入式系统ARMI．tC／OS．II直流系统接地检测ABSTI认CTEmbeddeds

4、ystemhasalreadybeenextensivelyappliedtomanyfileds，becauseithastheoutstandingcharactersofstrongperformance，lowpowerconsumption，highreliabilityandfacingapplication．32bitRISCprocessor，producedbyARMCompany，whichhasmanyexcellentperformances，hasalreadybecomeRISCstandardoftheembeddedsolution．Itisimp

5、ortantforsafeoperationofpowersystemthatDCsystemgroundingfaultinpowerplantsandtransformersubstationsisdetectedtimelyandexactly．Themethodoflowfrequencysignalinjection，whichiswidelyused，iseasilyinfluencedbythecapacitorsbetweengroundandeachbranch．Becauseofitseminentcharacteristicoftime—frequencya

6、nalysis，wavelettransformisusedtoanalyzeanddisposethesignalofbranchcurrent；therebytheinfluenceofthecapacitorscouldberesolvedeffectively．TheformerdetectingdevicesaremostlydesignedbasedonSCM，whichlimitstheuseofadvancedalgorithmsbasedonwavelettransform．111epaperattemptstOapplyembeddedsystemintoDC

7、systemgroundingdetection，utilizeitsadvantagesofhighperformance，highstabilityandrealtimeandrealizethedetectionmethodbasedonwavelettransform．Themaincontentsoftheresearchinclude：l、Designofhardwaresystem：integratedschemeandinterfaceoftheunits；MPU