10kv线路微机距离保护装置软件部分(附件)
本论文以继电保护相关原理为基础，以微型计算机为核心，实现微机距离保护的功能，来提高电力系统的安全与可靠性。随着微型计算机技术的提高，功耗低、高性能、成本低的微型计算机越来越多，并在微机距离保护中得到了广泛的应用。本文主要研究的是基于ARM单片机的微机距离保护装置设计。硬件方面，以STM32F103C8T6芯片为核心，配合上按键模块、OLED显示屏模块、LED灯模块、继电器模块、串口通讯模块以及JTAG仿真模块等，实现测量参数的实时处理与显示，并通过参数对比来实现继电保护的功能。软件方面，使用Keil MDK5编写程序，结合ARM自带的JTAG仿真器进行程序仿真与硬件联调，最终实现微机距离保护。关键词 继电保护，距离保护，ARM单片机
目 录
1 绪论 1
1.1 微机距离保护发展概况 1
1.2 课题研究背景及意义 2
1.3 课题研究的内容 2
2 微机距离保护原理概述 3
2.1 距离保护的基本原理 3
2.2 距离保护的时限特性 4
2.3 距离保护的基本组成 5
2.4 阻抗继电器 6
3 装置总体设计与系统算法确定 8
3.1 ARM单片机概述 8
3.2 程序开发工具 9
3.3 硬件原理图绘制工具 9
3.4 本系统的控制算法 10
4 系统硬件路设计 13
4.1 系统硬件总体设计 13
4.2 系统硬件组成 15
5 系统软件设计 17
5.1 系统软件程序总体设计 17
5.2 主程序模块 18
5.3 采样中断子程序模块 20
5.4 故障诊断子程序模块 21
5.5 人机交互程序模块 22
6 程序仿真与硬件调试 24
6.1 程序仿真 24
6.2 程序与硬件联调 25
总结与展望 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录一 电路原理图 32
附录二 程序部分代码 33
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
/> 1 绪论
电力系统的发展非常迅速，随着时间的推移，人们对继电保护的要求也越来越高，需要电力系统具有快速性、稳定性等，随着微型计算机技术与距离保护技术的发展，为发展继电保护技术提供了一定条件。经过长年的研究与创新，采用微机来实现继电保护已经成为了可能。在20世纪60年代中期，用计算机来构成保护装置已经成为一种潮流，在20世纪70年代末期,功能更加强劲的微型计算机横空出世出。在经济上，其价格随着时间的推移在不断降低；在技术上，通过人们不断的创新，新技术每年都在更新发展，因此，用一台微型计算机来完成整个电气设备的保护,已然成为了一种新的发展趋势。
1.1 微机距离保护发展概况
微机距离保护就是用微型计算机为处理器来控制，实现距离保护的功能[1]。20世纪70年代后,计算机技术越来越成熟，并且在各方面取得了重大突破,微机的可靠性越来越强，但它的价格却随着技术的发展越来越低，掀起了微机保护的研究热潮。
微机距离保护技术首先是由国外的科学家提出，该技术问世后，国外加大了对其研究的力度。20世纪60年代左右，国外的科学家提出采用微机控制来实现继电保护，但那时的计算机技术非常落后，不足以支持微机保护技术的发展[12]。直到20世纪70年代后，对微型计算机技术的研究有了重大突破，并且该技术日益成熟，微机保护技术应运而生，并且发展迅速。20世纪80年代后，该技术已经广泛应用于各种各样的电力系统，发展至今，已经更新了一代又一代。
当国外已经开始广泛使用微机距离保护技术时，我国才开始研究该技术，虽然相对于其他国家我国研究的较晚，但是经过我国一批又一批科学家们的努力，微机距离保护技术得到迅速的发展。我国科学家不断将该技术应用于实践，积累了很多宝贵的经验。现在我国国内大部分使用的基本都是微机保护装置，因为它的可靠性与实用性非常高。
目前,我国使用的继电保护装置，种类繁多且各具特色，根据线路等级、所处环境、保护对象的不同，使用的保护方案也不同。随着对微机距离保护技术的不断深入研究，出现了许多新的保护方案和新的保护算法。
在微型计算机应用于继电保护之后,在利用故障分量这方面得到很大的进步，因此在结合了自适应理论后的自适应式微机保护也得到了快速的发展。微机保护技术在不断发展，未来，它会向着智能化、通用化、网络化等方向发展。与此同时,微机的计算速度的增快、数据的处理能力在增强、通信的能力更广泛、硬件的集成度在不断提高，各方面都在不断发展,未来将结合更多的新兴技术开发出性能更加优秀的微机距离保护装置。
微机保护技术离不开可靠的微型计算机，现在大部分使用微型单片机。微机保护装置的主要功能和特性，都是由程序决定的,不同的原理，不同的程序，却可以采用通用的硬件,所以只要改变程序就可改变保护的特性和功能,可灵活地适应于各种情况的电力系统。
1.2 课题研究背景及意义
随着经济社会的发展，人们已经离不开电，更离不开电网。而整个电网的输电容量在不断增大，各种不同等级的输电线路越来越多，组成了一个复杂的电网系统。所以电网的正常运行非常重要，一旦出现事故或者发生故障，系统或者系统中的一部分会遭到破坏，轻则导致断电，重则导致电网瘫痪。这不仅会影响到人们的生活，而且也会造成很大的经济损失，所以研究出可靠性的微机距离保护装置就显得格外重要了。
线路保护的最重要组成部分就是距离保护，距离保护装置性能的好坏，对电力系统的正常运行有着重要的影响。如果想要提高微机距离保护装置的性能，首先要保证装置的可靠性与选择性，在其基础上，再提高装置的动作速度，这是最好的方案。
本文设计的是基于ARM微处理器的线路微机距离保护装置，它能够对数据进行实时采样，采样保持并用相关算法对数据进行处理，并把微机保护的状态显示在屏幕上，还可以通过串口通讯实现人机交互功能，通过JTAG串口实现软件调试，大大提高了可靠性和可操作性。将来，还会向微机保护智能化、网络化和程序模块化的发展，进一步提高本装置的性能。
目 录
1 绪论 1
1.1 微机距离保护发展概况 1
1.2 课题研究背景及意义 2
1.3 课题研究的内容 2
2 微机距离保护原理概述 3
2.1 距离保护的基本原理 3
2.2 距离保护的时限特性 4
2.3 距离保护的基本组成 5
2.4 阻抗继电器 6
3 装置总体设计与系统算法确定 8
3.1 ARM单片机概述 8
3.2 程序开发工具 9
3.3 硬件原理图绘制工具 9
3.4 本系统的控制算法 10
4 系统硬件路设计 13
4.1 系统硬件总体设计 13
4.2 系统硬件组成 15
5 系统软件设计 17
5.1 系统软件程序总体设计 17
5.2 主程序模块 18
5.3 采样中断子程序模块 20
5.4 故障诊断子程序模块 21
5.5 人机交互程序模块 22
6 程序仿真与硬件调试 24
6.1 程序仿真 24
6.2 程序与硬件联调 25
总结与展望 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录一 电路原理图 32
附录二 程序部分代码 33
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
/> 1 绪论
电力系统的发展非常迅速，随着时间的推移，人们对继电保护的要求也越来越高，需要电力系统具有快速性、稳定性等，随着微型计算机技术与距离保护技术的发展，为发展继电保护技术提供了一定条件。经过长年的研究与创新，采用微机来实现继电保护已经成为了可能。在20世纪60年代中期，用计算机来构成保护装置已经成为一种潮流，在20世纪70年代末期,功能更加强劲的微型计算机横空出世出。在经济上，其价格随着时间的推移在不断降低；在技术上，通过人们不断的创新，新技术每年都在更新发展，因此，用一台微型计算机来完成整个电气设备的保护,已然成为了一种新的发展趋势。
1.1 微机距离保护发展概况
微机距离保护就是用微型计算机为处理器来控制，实现距离保护的功能[1]。20世纪70年代后,计算机技术越来越成熟，并且在各方面取得了重大突破,微机的可靠性越来越强，但它的价格却随着技术的发展越来越低，掀起了微机保护的研究热潮。
微机距离保护技术首先是由国外的科学家提出，该技术问世后，国外加大了对其研究的力度。20世纪60年代左右，国外的科学家提出采用微机控制来实现继电保护，但那时的计算机技术非常落后，不足以支持微机保护技术的发展[12]。直到20世纪70年代后，对微型计算机技术的研究有了重大突破，并且该技术日益成熟，微机保护技术应运而生，并且发展迅速。20世纪80年代后，该技术已经广泛应用于各种各样的电力系统，发展至今，已经更新了一代又一代。
当国外已经开始广泛使用微机距离保护技术时，我国才开始研究该技术，虽然相对于其他国家我国研究的较晚，但是经过我国一批又一批科学家们的努力，微机距离保护技术得到迅速的发展。我国科学家不断将该技术应用于实践，积累了很多宝贵的经验。现在我国国内大部分使用的基本都是微机保护装置，因为它的可靠性与实用性非常高。
目前,我国使用的继电保护装置，种类繁多且各具特色，根据线路等级、所处环境、保护对象的不同，使用的保护方案也不同。随着对微机距离保护技术的不断深入研究，出现了许多新的保护方案和新的保护算法。
在微型计算机应用于继电保护之后,在利用故障分量这方面得到很大的进步，因此在结合了自适应理论后的自适应式微机保护也得到了快速的发展。微机保护技术在不断发展，未来，它会向着智能化、通用化、网络化等方向发展。与此同时,微机的计算速度的增快、数据的处理能力在增强、通信的能力更广泛、硬件的集成度在不断提高，各方面都在不断发展,未来将结合更多的新兴技术开发出性能更加优秀的微机距离保护装置。
微机保护技术离不开可靠的微型计算机，现在大部分使用微型单片机。微机保护装置的主要功能和特性，都是由程序决定的,不同的原理，不同的程序，却可以采用通用的硬件,所以只要改变程序就可改变保护的特性和功能,可灵活地适应于各种情况的电力系统。
1.2 课题研究背景及意义
随着经济社会的发展，人们已经离不开电，更离不开电网。而整个电网的输电容量在不断增大，各种不同等级的输电线路越来越多，组成了一个复杂的电网系统。所以电网的正常运行非常重要，一旦出现事故或者发生故障，系统或者系统中的一部分会遭到破坏，轻则导致断电，重则导致电网瘫痪。这不仅会影响到人们的生活，而且也会造成很大的经济损失，所以研究出可靠性的微机距离保护装置就显得格外重要了。
线路保护的最重要组成部分就是距离保护，距离保护装置性能的好坏，对电力系统的正常运行有着重要的影响。如果想要提高微机距离保护装置的性能，首先要保证装置的可靠性与选择性，在其基础上，再提高装置的动作速度，这是最好的方案。
本文设计的是基于ARM微处理器的线路微机距离保护装置，它能够对数据进行实时采样，采样保持并用相关算法对数据进行处理，并把微机保护的状态显示在屏幕上，还可以通过串口通讯实现人机交互功能，通过JTAG串口实现软件调试，大大提高了可靠性和可操作性。将来，还会向微机保护智能化、网络化和程序模块化的发展，进一步提高本装置的性能。
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