中压开关柜局放在线监测装置的研究与设计（软件设计）
摘 要随着社会电力行业的高速发展，高压开关柜在工业和生活中的应用越加广泛，伴随而来的是高压开关柜事故发生的次数越来越多。因此开关柜的故障预防与解决措施显得尤为重要。其中局部放电电压是监测开关柜是否发生会故障的一个重要指标。基于高压开关柜的广阔发展前景和目前技术的限制，本论文将对高压开关柜的局放在线监测进行简单设计研究。本课题研究的系统由五个模块组成：模数转换模块、液晶显示模块、蓝牙无线通讯模块、单片机最小系统模块、模拟直流稳压电源模块。通过模拟电压源的信号输入，经由单片机最小模块和模数转换模块处理，将开关柜内的局放电压实时显示在液晶屏上并通过蓝牙无线通讯模块传输至用户终端。
目录
摘 要 I
目录 IV
第1章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2研究意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国外研究状况 2
1.2.1国内研究状况 2
1.3主要设计内容和论文结构 3
第2章 方案设计 4
2.1设计思想 4
2.2主要实现的功能 5
2.3方案可行性论证 5
2.4元件和语言的选择 6
2.4.1微型系统的选择 6
2.4.2无线通讯模块的选择 7
2.4.3液晶显示的选择 7
2.5程序语言的选择 8
2.6主要软件介绍 9
2.7本章小结 9
第3章系统硬件设计 10
3.1模拟电源模块 10
3.1.1设计要求 10
3.1.2电路设计 10
3.1.3电源模块工作原理 10
3.1.4主要使用元器件 11
3.2数模转换ADC0804 11
3.2.1数模转换芯片的选择 11
3.2.2ADC0804引脚功能 12
3.2.3ADC0804主要电气特性 12
3.2.4ADC0804的转换原理 13
3.2.5ADC0804时序图： 13<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
br /> 3.3数字液晶LCD1602 14
3.3.1LCD1602的优点 14
3.3.2LCD1602管脚功能 15
3.3.3LCD1602主要技术参数 16
3.3.4LCD1602寄存器控制选择表 16
3.3.51602工作时序 16
3.4 单片机最小系统 17
3.4.1AT89C52介绍 17
3.4.2 AT89C52引脚介绍 18
3.4.3单片机最小系统 18
3.5无线通讯模块 20
3.5.1 蓝牙模块 20
第4章软件设计系统及实现 20
4.1硬件程序设计 21
4.1.1单片机控制字 21
4.1.2ADC0804初始化 22
4.1.3 LCD1602初始化 22
4.1.4 LCD1602字显示 22
4.1.5模数转换部分 24
4.1.6无线模块传送部分： 25
4.1.7数字信号处理部分： 25
4.2程序调试 25
第5章 总结与展望 26
5.1设计总结 26
5.2设计展望 26
参考文献 27
致谢 32
附录 33
附录一 硬件实物图 33
附录二附录2 C51程序 33
第1章 绪论
1.1研究背景及意义
高压开关柜是现在使用很广且开关数量最多的开关设备，也是现在发电厂、变电厂、石油、纺织、冶金、住宅小区和高层建筑等场所必须建造的基础设施。今年来，由于设计、制造、安装和监测等方面还有着不完善的地方，导致电力事故数量逐年攀升，这严重威胁着电力系统的安全运行，影响供电质量和供电可靠性。根据一些有效统计，绝缘事故多发于10KV以上的电压等级，造成的后果也更严重，特别是小车式开关柜，绝缘事故发生率更高，而且往往发生事故的时候，还回波及到临侧的开关柜。
1.1.1研究背景
高压开关柜是现在电力使用广泛的今天必不可缺的一种设备，它是一个集熔断器、变压器、断路器、接触器、避雷器、电流电压互感器、电抗器、绝缘件等等为一体的开关设备。
开关柜的正常运行对整个电力系统是极其重要的，如果发生故障，带来的后果严重不可想象。直接危害工业和民用的正常用电，影响工业生产，影响社会稳定。理论来说，局部放电的监测是反映开关柜绝缘状况的有效手段。因此，如何更直接、快捷的监测开关柜内局放是减少开关柜事故的重要信息量，也是国内外研究的热门课题之一。
图1.1开关柜故障统计结果
1.1.2研究意义
根据图1.1可以看出，开关柜中事故绝缘事故发生率最高，且危害很大。且从经济利益角度来讲，目前大部分的开关柜造价低，但有效的监测设备造价高昂，不符合利益标准。因此，在本次课题中，选择无线通讯来监测开关柜的局放。
在使用无线通讯监测之后，可以有效实时监测开关柜内的局放，并及时反馈到上位机。从而及时控制设备损失最小，事故伤害最小。如果能够有效控制开关柜的局放事故发生率，将对日常生活和工业用途带来深远的影响。带来更高效的经济利益。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究状况
国外有许多的开关柜制造商实力非常强劲，这些制造商自主开发的开关柜都十分具有竞争力。如日本三菱公司，德国西门子公司，美国GE公司，制造的MAEC下置型手车柜，四层断路器柜。
同样的，开关柜内也如同智能设备一样，不断向着智能化的、高度可靠性的、可自主维护的方向发展，如ABB公司使用REF542plus智能控制单元和无铁芯传感器，不仅可以使开关柜智能化，还可以使开关柜生产过程标准化。
目前国外对开关柜局放的研究主要是以带电监测和远方监控为主，正常试验项目与周期为：超声波检测、局部放电检测、温度检测，周期为36个月，只有在需要进行设备缺陷、故障的综合诊断时才进行停电试验，部分项目如直流电阻、交流耐压是结合开关检修机会进行试验，由于其带电测试周期较短，所以能够适时发现许多潜伏的缺陷。
1.2.1国内研究状况
我国国内的高压开关柜的研究路途历经波折，最先像工业大国苏联靠拢，后来仿欧美制造开关柜。经过漫长的开发过程，由最初单一的GG1A固定式开关柜发展到现在手车柜与固定柜并存。目前国内的开关柜生产也在向规模化生产转变，技术持续和国际接轨，吸收现金的国外产品，取其精华，去其糟粕。
目录
摘 要 I
目录 IV
第1章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2研究意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国外研究状况 2
1.2.1国内研究状况 2
1.3主要设计内容和论文结构 3
第2章 方案设计 4
2.1设计思想 4
2.2主要实现的功能 5
2.3方案可行性论证 5
2.4元件和语言的选择 6
2.4.1微型系统的选择 6
2.4.2无线通讯模块的选择 7
2.4.3液晶显示的选择 7
2.5程序语言的选择 8
2.6主要软件介绍 9
2.7本章小结 9
第3章系统硬件设计 10
3.1模拟电源模块 10
3.1.1设计要求 10
3.1.2电路设计 10
3.1.3电源模块工作原理 10
3.1.4主要使用元器件 11
3.2数模转换ADC0804 11
3.2.1数模转换芯片的选择 11
3.2.2ADC0804引脚功能 12
3.2.3ADC0804主要电气特性 12
3.2.4ADC0804的转换原理 13
3.2.5ADC0804时序图： 13<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
br /> 3.3数字液晶LCD1602 14
3.3.1LCD1602的优点 14
3.3.2LCD1602管脚功能 15
3.3.3LCD1602主要技术参数 16
3.3.4LCD1602寄存器控制选择表 16
3.3.51602工作时序 16
3.4 单片机最小系统 17
3.4.1AT89C52介绍 17
3.4.2 AT89C52引脚介绍 18
3.4.3单片机最小系统 18
3.5无线通讯模块 20
3.5.1 蓝牙模块 20
第4章软件设计系统及实现 20
4.1硬件程序设计 21
4.1.1单片机控制字 21
4.1.2ADC0804初始化 22
4.1.3 LCD1602初始化 22
4.1.4 LCD1602字显示 22
4.1.5模数转换部分 24
4.1.6无线模块传送部分： 25
4.1.7数字信号处理部分： 25
4.2程序调试 25
第5章 总结与展望 26
5.1设计总结 26
5.2设计展望 26
参考文献 27
致谢 32
附录 33
附录一 硬件实物图 33
附录二附录2 C51程序 33
第1章 绪论
1.1研究背景及意义
高压开关柜是现在使用很广且开关数量最多的开关设备，也是现在发电厂、变电厂、石油、纺织、冶金、住宅小区和高层建筑等场所必须建造的基础设施。今年来，由于设计、制造、安装和监测等方面还有着不完善的地方，导致电力事故数量逐年攀升，这严重威胁着电力系统的安全运行，影响供电质量和供电可靠性。根据一些有效统计，绝缘事故多发于10KV以上的电压等级，造成的后果也更严重，特别是小车式开关柜，绝缘事故发生率更高，而且往往发生事故的时候，还回波及到临侧的开关柜。
1.1.1研究背景
高压开关柜是现在电力使用广泛的今天必不可缺的一种设备，它是一个集熔断器、变压器、断路器、接触器、避雷器、电流电压互感器、电抗器、绝缘件等等为一体的开关设备。
开关柜的正常运行对整个电力系统是极其重要的，如果发生故障，带来的后果严重不可想象。直接危害工业和民用的正常用电，影响工业生产，影响社会稳定。理论来说，局部放电的监测是反映开关柜绝缘状况的有效手段。因此，如何更直接、快捷的监测开关柜内局放是减少开关柜事故的重要信息量，也是国内外研究的热门课题之一。
图1.1开关柜故障统计结果
1.1.2研究意义
根据图1.1可以看出，开关柜中事故绝缘事故发生率最高，且危害很大。且从经济利益角度来讲，目前大部分的开关柜造价低，但有效的监测设备造价高昂，不符合利益标准。因此，在本次课题中，选择无线通讯来监测开关柜的局放。
在使用无线通讯监测之后，可以有效实时监测开关柜内的局放，并及时反馈到上位机。从而及时控制设备损失最小，事故伤害最小。如果能够有效控制开关柜的局放事故发生率，将对日常生活和工业用途带来深远的影响。带来更高效的经济利益。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究状况
国外有许多的开关柜制造商实力非常强劲，这些制造商自主开发的开关柜都十分具有竞争力。如日本三菱公司，德国西门子公司，美国GE公司，制造的MAEC下置型手车柜，四层断路器柜。
同样的，开关柜内也如同智能设备一样，不断向着智能化的、高度可靠性的、可自主维护的方向发展，如ABB公司使用REF542plus智能控制单元和无铁芯传感器，不仅可以使开关柜智能化，还可以使开关柜生产过程标准化。
目前国外对开关柜局放的研究主要是以带电监测和远方监控为主，正常试验项目与周期为：超声波检测、局部放电检测、温度检测，周期为36个月，只有在需要进行设备缺陷、故障的综合诊断时才进行停电试验，部分项目如直流电阻、交流耐压是结合开关检修机会进行试验，由于其带电测试周期较短，所以能够适时发现许多潜伏的缺陷。
1.2.1国内研究状况
我国国内的高压开关柜的研究路途历经波折，最先像工业大国苏联靠拢，后来仿欧美制造开关柜。经过漫长的开发过程，由最初单一的GG1A固定式开关柜发展到现在手车柜与固定柜并存。目前国内的开关柜生产也在向规模化生产转变，技术持续和国际接轨，吸收现金的国外产品，取其精华，去其糟粕。
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