数字式过流保护

本科毕业设计（论文）开题报告题目数字式过流保护器设计学生姓名学号教学院系电气信息学院专业年级指导教师职称单位电气信息学院1一、设计背景与意义1.1设计意义、目的电能是现代社会中使用最为广泛的能源形式，用电设备及电力系统在运行中出现故障时，需要采取有效的保护机制进行保护，并避免对其它设备的影响。随着数字技术的不断发展，数字式保护器由于具有精度高、稳定性好、整定方便、直观、改变给定值无需进行校验、整定范围宽等特点，深受用户的欢迎，在实际系统中得到广泛应用。很多电子设备都有个额定电流，不允许超过额定电流，不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。当电流超过冒设定电流时候，设备自动断电，以保护设备。1.2过流故障的危害和原因1、短路故障是指电源相与相之间直接短接，电流不经过用电器短路时电流很大。2、过负荷又叫过载，，设备的寿命减小或损坏。3、断相之电动机运行中一相断线，造成电动机单相运行，此时，电动机的输出转矩比正常运行时小得多，在负荷不变的情况下，工作电流增加，造成过热烧坏。1.3A/D转换器测量仪器总的可分为两大类：即模拟式和数字式的。数字式电首先将模拟量通过模/数（A/D）变换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值。数字表比较精确，模拟表比较直观，数字式万用表由于内部采用了运放电路。内阻可以做得很大.往往在1M欧或更大。这使得对被测电路的影响可以更小，测量精度较高。2二、方案选型2.1功能要求在220V、50Hz标准下运行的数字式过流保护器，对电流信号采样并数字化，通过中央处理器进行处理和控制，当电流超过设定值时断开电路，实现保护功能。1、工作电压交流200~250V，工作电流1~5A。2、保护设定值1~5A可设置。2.2系统总体方案规划按系统功能实现要求，控制模块采用单片机。系统总体框图如图一所示：图一系统总体框图33.3各模块的实现方案3.3.1电流采集模块互感器是按比例变换电流的设备。它能将输入的大电流待测信号按比例变换成标准小电流，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。使用互感器能隔开高、低电压系统，从而保证人身和设备的安全。3.3.2模/数转换模块方案一、采用双积分A/D转换技术。特点：精度高，抗干扰能力强。但高精度的双积分A/D芯片价格较贵，设计系统的成本相对较高。如图1，图2所示：方案二、采用比较型A/D转换器。该方案的特点是：测量速度快，电路比较简单，但抗干扰能力差。方案三、采用逐次逼近型A/D转换器（ADC0809）。特点：价格便宜，容易购买，但精度较低4ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，带有8位模拟量输入通道，有通道地址译码锁存器。其成本低，能满足本设计的功能要求，因而模/数转换模块选用方案三。3.3.3单片机控制模块单片机是整个系统的核心，是本设计指定的控制器。单片机的集成度高、体积小、可靠性好、控制功能强、工作电压低、功耗低、易扩展、价格低，对于本设计而言，单片机是较理想的控制器。3.3.6继电器模块对过流保护装置的要求1，选择性：电网某部分发生故障是，要求保护装置只切除故障设备或线路的电源，尽量缩小停电范围，保证无故障设备正常运行。2，可靠性：要求保护装置动作性能符合要求，随时处于可靠的装备动作状态，不拒动，也不误动。3，快速性：在故障电流还没造成危害之前，保护装置应将过流故障切除。继电器的保护都由3个基本部分组成，即测量部分、逻辑部分、和执行部分，如下框图：输入故障参数跳闸或信号输出逻辑部分执行部分测量部分整定值51,测量部分的作用是测量反映被保护设备工作状态（正常、异常、故障）的一个或几个有关的电气量，并与给定的整定值进行比较，决定保护装置是否动作。2,逻辑部分的作用是根据测量部分输出量的大小、性质、组合方式或出现的顺序来判断被保护设备的工作状态，以决定保护装置是否动作，其常用的逻辑回路有“或”、“与”、“否”三钟。4，执行部分的作用是根据逻辑部分作出的决定，执行保护装置的最终任务，即给出信号或跳闸或不动作。四、设计的重点和难点1.信号采集模块需要同时采集交流电压和电流两路信息，相应的衰减电路的设计要用到电压电流互感器。2、单片机控制模块接收两路A/D转换信号，输出两路驱动数码管信号，线路复杂。3、A/D转换器模块相应的线路与编程。4、单片机控制模块的编程。五、设计成果预期1、按要求收集和阅读相关资料，撰写开题报告，通过开题答辩；2、根据功能要求进行总体设计、选择元器件；3、完成硬件电路设计、制作和调试；4、完成软件设计和调试；5、完成系统调试，实现要求的功能；6、按要求完成2万以上英文字符、与设计内容相关的英文资料翻译；7、按要求完成毕业论文撰写；8、通过毕业论文答辩。6六、毕业设计的时间安排1、下发毕业设计任务书，了解毕业设计内容和任务要求，收集、阅读相关资料。4.1---4.82、进行方案设计，装备开题资料，开题答辩。4.9---4.143、完善方案设计，画出结构框图，提出元器件清单。4.16—4.224、硬件电路设计。4.23—4.305、硬件电路制造和调试。5.1---5.136、软件设计和调试。5.14—5.207、系统调试。5.21—5.278、撰写论文。5.28—6.39、论文审阅、评阅、修改。6.4---6.1010、准备毕业答辩材料，整理和提交所有资料。6.11—6.1511、毕业答辩，成绩评定。6.16—6.18七、参考文献1、刘学军继电保护原理【M】北京：中国电力出版社，2007.2、机械电子工业部许昌继电器研究所.JB/T5860-1991继电器及几点保护装置额定参数【S】.北京：机械科学研究院，1992.3、袁超，吴刚，曾祥君，乔辉.分布式发电系统继电保护技术【J】.电力系统保护与控制，2009,37（2）.4、陆于平，花丽丹，许广婷.分布式发电采用故障限流器对继电保护性能的影响【J】.江苏电机工程，2007,26（2）.