欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:21529232
大小:25.00 KB
页数:5页
时间:2018-10-22
《基于单片机数字式继电器的设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、基于单片机数字式继电器的设计 【摘要】继电保护装置对高压电网的安全、稳定运行有重要作用。随着计算机技术的迅速发展,单片机继电保护装置在高压电网中得到了广泛应用。文章研究设计了单片机继电保护装置,研究数字继电器的设计与开发,提出了数字继电器的整体配置方案,从高压电网故障的暂态过程着手,阐述了单片机保护的硬件结构图、模拟量输入、算法等。 【关键词】继电保护数字继电器EEPROMAT89S52单片机 继电保护装置是指由各种继电器按照一定的性能和要求连接在一起而组成的一种自动装置,它的主要任务是保证电力系统安全运行。当系统中
2、的任何电气元件发生故障时,它可以借助断路器自动切除;而当出现不正常工作状况时,则能自动发生预警信号。在高、中、低压电力系统中,数字自动化装置越来越多,传统的电磁式继电保护已经逐步退出市场,晶体管保护、集成电路保护随着单片机保护的发展,也逐步被新型的保护装置所替代――数字继电器。 一、数字继电器的设计要求 要求在传统继电保护理论的基础上,设计出一种新型的数字继电器,能够监测220V交流电网的实时运行状态,并能对它实现一定的保护功能,如电流保护、低电压保护等;同时还可通过人机界面进行保护定值的设定和实时状态的显示;并配有R
3、S485通信接口,可与上位计算机通信,实现电网集中监控、集中管理。要求设计出数字继电器的硬件平台和软件平台,并完成所有的程序调试。在进行硬件电路和软件编程时,应使该数字继电器具有一定的电磁兼容性。 二、数字继电器的硬件设计 数字继电器的硬件部分主要由模拟量调理电路、A/D转换电路、EEPROM扩展、AT89S52单片机、光耦隔离、LCD显示、键盘电路、晶振电路、复位电路以及电源电路组成。数字继电器的硬件结构框图如图1所示。 数字继电器的硬件系统设计主要有六大部分的设计,分别为最小系统电路的设计、模拟信号的采集和变换电
4、路和设计、人机接口电路的设计、工作电源的设计以及串口通讯电路的设计。(在此主要介绍最小系统电路和人机接口电路) (一)最小系统电路的设计 所谓最小系统是指由单片机、外扩ROM、RAM和外扩的I/O口构成。而数字继电器的最小系统主要由单片机、晶振电路、复位电路和EEPROM的扩展组成,其中单片机是核心部分。 本设计采用52系列的ATMEL公司的AT89S52单片机,它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业51产品指令和引脚完
5、全兼容。 (二)人机接口电路的设计 1.键盘电路 此设计中采用的是2*3式矩阵式的键盘电路。键盘程序控制扫描方式,8155的PC口低2位输出逐行扫描信号,PA口输入3位列信号,均为低电平有效。8155的IO/M与+5V电源相连,/CE与P3.5相连,/WR和/RD分别与AT89S52单片机的/WR和/RD相连即可。 2.液晶显示电路 本文主要介绍了LCM12832ZK液晶显示器。LCM12832ZK液晶显示器是具有串/并行接口、内部含有中文字库的图形点阵液晶显示模块,其内置的控制/驱动器采用台湾矽创电子公司生产的
6、ST7920。因而具有较强的控制显示功能。LCM12832ZK的液晶显示屏为128*32点阵,可显示2行,每行8个汉字。该模块具有2MB的中文字型ROM(CGROM),共提供8192个16*16点阵中文字型;同时,为了便于英文和其他常用字符的显示,具有16KB半宽字型ROM(HCGROM),提供128个16*8点阵的字母符号字型。 三、数字继电器的软件设计 软件设计主要是通过流程图来表达的,具体如下。 (一)主程序流程图:首先是对程序的初始化。所谓的初始化是指保护装置在上电或按下复位键时率先执行的程序,它主要是对单片
7、机及可编程扩展芯片的工作方式、参数的设置,以便在后面的程序中按预定的方案工作。接着进入读EEPROM、欢迎画面,然后进入一个循环,不断地进行调用一系列的子程序。其流程?D如图2所示。 (二)保护子程序流程图:此子程序主要是为了对电路中的电压和电流进行保护。当电路中的电流大于设定电流时,说明电路为过电压状态,则线圈动作,并进行报警。当电压小于设定电压时,电路为欠电压状态,则线圈动作,并进行报警。 (三)算法子程序流程图:算法子程序主要介绍了由电路中采集过来的32个点的电流和电压值,计算成其平均值、有效值以及进行标度变换。
8、 四、结论与展望 本文论述了基于单片机数字式继电保护装置的研制,对装置的保护原理、软硬件设计及其通讯功能的设计进行了深入的分析。目前,装置的硬件设计、制作和调试,软件的大部分模块功能已经完成,初步试验结果表明,该装置达到了预定目标。有关结论如下。 (一)继电保护装置集保护、测量、监控、通讯于一体。
此文档下载收益归作者所有