本科毕业设计(论文)中期检查报告格式及内容要求

河北联合大学本科毕业设计（论文）中期检查报告题目：10KV线路微机自动化装置设计学院：电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：09电气2班姓名：李卓学号：200901050206指导教师：屈滨2013年4月10日一、工作任务的进展情况通过前一段时间的课题准备，我查阅了相关资料，并学习了与微机继电保护装置相关的知识。使我对设计课题的研究背景、发展现状、相关的理论知识等有了深入的了解，并且学习并熟悉了继电保护装置的原理。关于本课题设计主要是两部分：硬件部分和软件部分。硬件部分：整个系统分为模拟量输入电路、开关量输入电路、开关量输出电路、CPU主机系统和人机监控电路等五个部分。模拟量变换模块的功能是实现直流、交流强电与系统主模块的电隔离，并使模拟输出电平与主模块中的采样及A/D转换的电平相一致；开关量输入电路用于将各种外部开关的状态(灭磁开关状态、各种隔离开关状态、断路器状态、分合闸回路状态、弹簧操作机构储能状态、副边控制开关状态等)经光电隔离器输入到微处理器中；主模块中的微处理器启动软件程序、计算各电流电压的大小以及监视各种开关量的状态，经计算处理后输出开关量保护信号去驱动继电器动作。设计框图如下CPU的选择本设计采用单片机芯片AT89C51。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易模拟量输入模块开关量输入模块开关量输出模块MCU模块通信模块人机互交换模块模拟量输入开关输入信号跳合闸出口信号失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51单片机采用的是8051单片机的内核，即AT89C51单片机的内部CPU技术与8051单片机相同，所以都具有一样的指令系统。它与8051单片机的不同在于，AT89C51单片机比8051单片机在片内存储器空间和功能单元方面有所补充。4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，增加了在线编程功能，使程序的修改和调试及其方便，而且编程和校验也更加方便。AT89C51单片机的主要工作特性如下：①8051CPU；②4KB的快速擦写Flash存储器，用于程序存储，可擦写次数为1000次；③256字节的RAM，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用；④32根可编程I/O端口线：P0，P1，P2，P3；⑤2个可编程16位定时器，一个可编程的全双工串行通信：3口的第二功能；⑥具有6个中断源，5个中断矢量，两级优先权的中断系统；⑦1个数据指针DPTR；⑧具有“空闲”和“掉电”两种低功耗工作方式；⑨可编程的3级程序锁定位；⑩工作电源的电压为（5±0.2V）电源模块的设计电源是系统必不可少的组成部分，一个良好的电源对于系统的正常工作至关重要，其设计的性能优劣直接关系到系统的技术指标和能否安全可靠的工作。如何保持电源的稳定性、减少系统的功耗和外界的干扰往往成为工程师最为头疼的问题。目前常用的直流稳压电源分为两种，一种是线性稳压电源，另一种是开关稳压电源。本设计采用开关稳压电源，从而可以减少系统的体积和降低功耗。VD1~VD4TC1220uC20.47uC30.1uC4220uAC220+5VD2VINGND+5VMC78M05CTD3电源电路开关量输入及输出电路设计开关量分为开关量输入和开关量输出两个部分，在本系统中，开关量主要是断路器，刀闸的合、分闸信号，开关状态等信号，由于开关信号传输的距离比较远，容易受到外界的干扰，确保开关动作的可靠性至关重要，所以开关量的输入输出应确保可靠，并具有良好的抗干扰的能力，本系统通过采用电容滤波和光电隔离的方法来提高输入输出信号抗干扰能力。C0.1uDR4.7KR4.7KS+24vUOPTOISO1+5GNDP1.5开关量输入原理图UOPTOISO1+5R10K+5KS220V-5D1N98AY6开关量输出原理图模拟量输入电路的结构框图如图所示。主要包括电压形成回路、低通滤波电路、采样保持、多路转换开关及A/D变换芯片五部分。下面分别叙述这五部分的工作原理及作用。电压形成电压形成低通滤波器低通滤波器采样保持器采样保持器多路转换开关模数转换器主机模拟量输入（电压、电流等）模拟量输入电流结构框图人机交互模块键盘是计算机应用系统的重要组成部分，对于一些人工干预的计算机控制系统来说，键盘就成为人机联系的必要手段。因此，任何一个人工可干预的计算机开发或应用系统必须配置键盘输入设备。这样就可以随时将程序、数据、命令等输入到单片机中。一般键盘接口有独立式按键和矩阵式按键[11]。独立式键盘就是各按键相互独立，该方式的优点是电路配置灵活、软件结构简单，适用于按键较少或速度要求高的键盘。矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，它与独立式键盘相比要省很多的I/O口线。独立式键盘连接图如图所示。R10KR10KR10KR10K+5SSSSC0.1uFC0.1uFC0.1uFC0.1uFP1.0P1.1P1.3P1.2键盘连接电路微机保护的软件设计微机保护的算法采用傅氏变换算法导数式算法是针对理想正弦信号进行计算，由于故障时的电流、电压波形畸变很大，此时不能把他们假设为单一频率的正弦函数，而应该假设它们是包含各种分量的周期函数，这时就要采用傅氏变换算法。傅氏变换算法来自于傅里叶级数，以电流为例，即一个周期性函数I（t）可用傅里叶级数展开为各次谐波的正弦项和余弦项之和，即：011]sincos[)(nnsnetItnIti（1.1）式（1.1）中，n为自然数，n=0,1,2……表示谐波分量次数。于是电流)(ti中的基波分量可表示为：tItIties11111cossin)(（1.2）)(ti还可以表示为一般表达式：)sin(2)(111tIti（1.3）式（1.3）中，1I为基波有效值；1为t=0时基波分量初相角。将)sin(11t用和角公式展开，再与式（1.2）比较，可以得到：111cos2IIS（1.4）111sin2IIC（1.5）从式（1.4）和式（1.5）可以看出，只要求出基波的正弦幅值SI1和余弦幅值CI1，就很容易救得基波的有效值和初相角1。根据傅氏级数的逆变换原理可求的和：TstdttiTI011sin)(2（1.6）TctdttiTI011cos)(2（1.7）在用微机计算sI1和cI1时，通常都是采用有限离散方法算得，即将用各采样点数值代入，通过梯形法就和来代替积分法。考虑到NkTtN/2,1时式（1.6）和式（1.7）可表示为1112sin21NkksNkiNI（1.8）11012cos1NkkkciNkiiNI（1.9）式中，N为一周采样点数；ki为弟k次采样值；0i、ni分别为k=0和N时的采样值。当N=12时采样间隔sT一般用角度表示为o30。由于上述sI1和cI1是对一周波N个采样点求和所以其数据窗为一周波，故称其为全波傅氏算法。根据式（1.4）和式（1.5）基波的有效值和相角：2212121csIII（1.10）scIIarctg111（1.11）傅氏变换算法可以计算周期性时间函数，还可算出初相位角，其积分运算结果同样具有数字滤波功能，运算工作量也不大。二、未按计划完成工作任务的原因未完成的工作有人机交换模块的电路设计、通讯模块的设计、复位电路的设计等原因：由于查阅的资料有限，自己的知识储备不足，缺乏实践经验，使得我对微机继电保护的相关内容了解不够多，另外由于以前的专业课知识掌握的不够好，只考理论知识，而缺乏实践知识，使得我设计的缓慢，从而导致我的前期工作勉强跟得上计划进度。在后续的工作中，我将会合理安排时间，高效的利用时间，努力弥补在前期工作中的不足，完善设计系统，在规定的时间内完成毕业设计。三、工作中遇到的问题及改进措施1、对继电保护知识不扎实，通过看教材和图书馆的关于继电保护的实例和例题。2、对各个模块的电路设计查阅了不少的资料，尤其是模电还有单片机的。3、没有实践经验，以前从来没接触过，以前的实习只是参观，导致我起初束手无策，只好通过学校的图书馆数据库的期刊、论文还有图书了解相关的知识四、下一步工作计划1、由于以前对微机继电保护方面知识匮乏，缺少实践经验，是的我对微机继电保护的部分电路设计遇到了困难，在后期的工作中会多查阅资料文献，来弥补实践经验方面的欠缺。2、用c语言完成对软件部分的设计，出现问题及时查阅资料，及时调试。3、利用proteus软件绘制相关的电路原理图4、最终整系统设计工作中的各部分资料，完善论文，完成毕业设计。学生签字：2013年4月10日