基于arm的高压开关柜在线监测系统的研究与开发

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1、中图分类号：TM932学校代码:10856学号:M010212125硕士学位论文Master’sThesis基于ARM的高压开关柜在线监测论文题目系统的研究与开发机械电子工程专业陈田作者姓名雷菊阳指导教师完成日期2014年12月上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法

2、律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期:〇^$年）月〜日上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密5X(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名：办、切指导教师签名：舍备#曰期：年月…曰曰期：>

3、匕年多月/〇曰中图分类号：TM932学校代码：10856学号：M010212125上海工程技术大学硕士学位论文基于ARM的高压开关柜在线监测系统的研究与开发作者姓名：陈田指导教师：雷菊阳专业：机械电子工程学院：机械工程学院申请学位：工学硕士完成时间：2014年12月评阅人：答辩委员会主席：王步来（教授）成员：杜向阳（副教授）、何涛（副教授）、蔡颖玲（副教授）、周玉凤（副教授）UniversityCode：10856StudentID:M010212125RESEARCHANDDEVELOPMENTOFMONITOR

4、INGSYSTEMBASEDONARMFORHIGHVOLTAGESWITCHCABINETCandidate:ChenTianSupervisor:LeiJuyangMajor:MechanicalandElectricalEngineeringMechanicalEngineeringCollegeShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2014基于ARM的高压开关柜在线监测系统的研究与开发摘要高压开关柜是电力系统中重要的

5、控制与保护设备，是智能电网重要的组成部分。本文以智能电网环境下的高压开关设备为研究背景，针对现行高压开关柜体积大、质量重、自动化程度低的现状，提出了以ARM为核心的高压开关柜在线监测系统。创新性的采用了磁传感器代替传统的电流互感器实现母排电流的测量，并建立了多通道电参数高速同步采集的监测系统，以改变现行高压开关柜测量精度低、动态响应差的状态，适应智能电网环境下高压开关柜的发展需求。本论文的主要内容有以下几个方面：（1）针对高压开关柜高电压、大电流、强磁场的复杂环境，建立了磁传感器电流测量的数学模型和拓扑结构，对磁传

6、感器拓扑结构电流测量模型进行了理论分析。根据智能高压开关柜动态实时性的要求，分析了系统高速数据采集的原则和系统采样时钟的完整性原则，得到了系统总时钟抖动小于25ps的标准，并确定了系统的软件同步采样方式。（2）以ARM9/S3C2440A主控芯片和AD7606八通道高速同步AD转换器为主要器件构建了系统的硬件架构。根据监测系统的实际功能需要，对系统的外围功能模块进行了扩展，主要包括信号调理模块、模数转模块和通信模块。将各功能模块进行了集成设计，开发了系统的底板PCB，有效减小了监测系统的硬件体积。（3）根据智能高压

7、开关柜实时动态监测的功能需求，开发系统的监测控制程序，并对功能程序进行了模块化设计。主要包括AD转换模块的启动转换程序以及与主控CPU之间的实时SPI通信程序、主控CPU的数据读取计算和状态控制以及与上位机的实时通信程序。（4）对磁传感器的测量性能和系统的整机特性进行了实验测试。通过大量的实验分析验证了磁传感器的测量特性和对拓扑结构进行了优化，得出了相对母排13cm的最佳放置位置和对应状态下磁传感器的测量线性范围可达0~1300A的特性，并且测量的重复性误差不超过0.5%。通过将系统采集的电压电流参数值与电网模拟器

8、发出标准值进行对比分析，得到了系统电压电流测量的相对误差。I通过对系统的运行调试，证明了所设计的监测系统在高压开关柜实际工况下运行的可行性。监测系统的电流测量范围可达0~1300A，电压测量的相对误差不超过0.58%，电流测量误差不超过1.8%，达到了系统0.5级精度的设计标准。电参数采集通道采样速率可达200KSPS，有效地实现了系统的动态实时监测，满足了