多功能三相电源保护器的设计实现.doc

毕业论文(设计) 题 目 多功能三相电源保护器的设计实现 学生姓名 某某某 学 号 院 系 电子与信息工程学院专 业 通信工程指导教师 二一年五月三十日 目 录第1章 绪论11.1 多功能三相电源保护器的应用前景及发展现状11.1.1 应用前景11.1.2 保护器发展现状21.2 三相电源多功能保护器介绍3第2章 多功能三相电源保护器的硬件设计42.1 总体设计方案42.2 系统各部分硬件的设计52.2.1 中心控制模块52.2.2信号采集模块82.2.3信号A/D转换模块102.2.4保护器电源模块112.2.5保护器通信模块122.2.6开关量输入模块142.3 存储器162.3.1 EEPROM的选择16第3章 多功能三相电源保护器的软件设计173.1 程序框图设计173.2 功能模块的实现方法18第4章 结束语1920多功能三相电源保护器某某某南京信息工程大学电子与信息工程学院通信工程系 南京 （210044）摘要：矿井供电中，由于井下工作环境恶劣，空气潮湿，负荷波动大，电气设备及供电线路绝缘容易老化，从而会造成漏电、短路、过载、缺相、过压、欠压等现象，如不及时发现和处理，将会造成严重事故。本文在广泛收集矿井电网微机保护资料和借鉴一些现有的成熟经验基础上，研制和设计了一套更适合于井下电气设备运行的集保护、控制、显示、试验及通讯等功能为一体的磁力启动器智能综合保护装置，本文的主要研究内容如下：首先回顾了磁力启动器在国内外的应用现状及发展趋势，指出了其存在的问题。并根据低压电网线路和电气设备的实际情况，从理论上分析了矿井线路和电气设备的常见故障特征，参照相关标准提出了相应的算法和动作指标。然后介绍了基于WB77E58的三相电源多功能保护器智能综合保护装置的研制，给出了硬件设计和相应的软件设计。该系统具有自动判断短路、过载、三相不平衡、过压、欠压及漏电闭锁等综合保护功能。对控制系统的硬及抗干扰措施作了详细论述。硬件部分先简述了WB77E58的特点以及选择的理由，然后作了整体设计的论述，并对一些重要电子元器件作了说明。软件部分论述了整体设计。关键词：三相电源，综合保护，数字信号处理器第1章 绪论11 多功能三相电源保护器的应用前景及发展现111 应用前景对电器的保护要求越来越高。工厂中大量使用中小型低压交流电动机，与其配套使用的隔爆型磁力启动器经历了几个阶段的发展，长期以来一直使用的熔断器和热继电器2种保护。由于保护器件本身特性的分散性及整定不当，使得保护的可靠性极差。后来研制并推广使用的单片机综合保护器，在保护功能上有了较大的发展，除了随着电器设备技术的不断发展，现代化程度的不断提高，电器设备的使用量越来越大，过载、短路保护外，还增加了断相和漏电闭锁保护，但它大部分采用分立元件和传统 的保护原理，可靠性和稳定性仍然较差，加之元件质量不过关、维修人员素质低井下环境恶劣和过负荷运行等因素，使得井下电机的烧损依然比较严重。单片机综合开关保护器，在以2种保护的基础上，技术更加先进、功能更加齐全、保护更加可靠。目前国内煤矿井下大量使用磁力启动器综合保护装置，它广泛应用于煤矿井下的机电、风机、照明等用电设备上，进行漏电、短路、过载、过压、欠压等故障保护，其性能好坏直接关系到矿井的安全生产及经济效益1。 随着煤矿现代化程度的不断提高，对煤矿的可靠性、安全性也提出越来越高的要求。煤矿井下工作环境恶劣，负荷波动大，瓦斯煤尘聚集，空气潮湿，电气设备绝缘强度逐渐降低，供电线路及电气设备经常会出现漏电、短路、缺相和单相接地故障。故障若不及时排除，长期运行下将引起严重事故。另外在接地点出现的电弧和电火花能量会引起瓦斯、煤尘爆炸，严重危及人身安全。作为矿井供电线路的保护设备之一，磁力启动器保护装置用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中，其作用就是对电动机及供电电缆的故障情况（漏电、短路、断相）进行检测，当电动机及电缆发生漏电、短路和断相等故障时，对磁力启动器进行闭锁，使之不能合闸送电，因而故障点就不会出现外露火花或电弧2。据不完全统计，全国国有重点煤矿每年烧电机20000台左右 ，一个年产300万吨的矿井，平均每月烧毁电机80台，此外，每年还经常发生电缆火灾等事故，经济损失惨重造成这些现象的原因是多方面，首先，煤矿井下粉尘大、通风差 、湿度大，环境恶劣。其次，由于煤矿生产特点，需要经常的重载起动、过载、堵转、点动现象较多。另外 ，目前使用的电动机保护器性能不可靠，误动、拒动现象多，以至于使用者为了保证生产而经常甩掉保护不用 。因此，开发一种性能稳定、保护种类齐全、动作速度快 、灵敏度高、可靠性好、方便实用的综合保护仪器是解决矿用电机保护问题的关键。随着电子技术的飞速发展，继电保护技术的智能化已成为必然趋势。为此，我查阅了大量关于矿用电机保护器的有关数据，根据煤矿井下的特殊环境，设计了智能型三相电源多功能保护器。112 保护器发展现状 我国矿井供电线路保护技术的发展从硬件上可以概括为三个阶段和二次飞跃。三个阶段是机电式、半导体式和微机式。第一次飞跃是由机电式到半导体式，主要体现在无触点化、小型化、低功耗等方面；第二次飞跃是由半导体式到微机式，主要表现在数字化和智能化等方面7。早期的继电器保护装置都是电磁性、感应性或电动型继电器，如DL-10系列过电流保护继电器，GL-10系列感应式过电流继电器等，这些继电器都具有机械传动部件，统称为机电式继电器，它们在矿井继电保护系统中获得了广泛的应用。在上世纪50年代，随着半导体晶体管技术的发展，开始出现了晶体管式继电器保护装置，7080年代，晶体管式继电保护装置在煤矿井下供电系统中得到了广泛的应用，如DWKB30系列馈电开关，其内部采用晶体管电路实现了短路、过载、欠压等保护功能，至今在许多矿井中使用。与机电式保护装置相比，晶体管保护装置具有体积小、功耗消耗小、动作速度快等优点，但容易受到电磁干扰的影响，从而造成保护误动或损坏，且保护功能也不完善。20世纪90年代，随着电子技术和计算机技术的发展，微机控制技术逐渐应用到矿井供电线路的继电保护系统中，国外许多公司相继开发出了智能断路器的集中控制与检测系统，包括有多种硬件平台和相应软件支持的中央计算机控制系统、智能化断路器对话模块、低压配电装置的检测与控制器等，其中最具代表性的有ABB公司的Spem系列，施耐德公司的Sepeam2000系列，这几种保护装置可直接安装在断路器上，根据不同的用电设备提供不同的保护方式4-5。在我国矿井供电线路保护系统中，引进了大量的国外电气设备，其可靠的工作性能促进了我国煤炭事业的发展。但国外产品价格高，配件供应周期长，已成为制约我国煤炭行业的一个主要因素。国内一些公司也相继开发出了智能性开关设备，如智能真空馈电开关PIR-800（400）KDI-4，该保护装置采用了单片机作为中央控制单元，信号采样和逻辑变换电路都采用电子线路设计，具有电压、电流、漏电等综合保护功能，可以实时检测系统运行状况并显示其参数，实现了保护控制的智能化3。目前根据徐州煤矿机械厂的调查，以往的保护装置不满足当前井下的需要，保护装置处于大量更换期。因此，开发一种性能稳定、保护种类齐全、动作速度快、可靠性好、方便实用的磁力启动器综合保护装置很有必要。近年来，随着智能技术的进一步发展，人工智能技术开始逐渐应用到电力系统中，如绝缘在线检查、故障类型判断等。专家预测，未来智能技术在控制领域将会得到更为广泛的应用，这是矿井供电线路保护技术发展的方向之一。12 三相电源多功能保护器介绍(1) 保护功能介绍保护器采用了先进的微处理器技术，高精度的数据处理以及先进的保护算法，保护精度高，反应速度快。能完成漏电闭锁、过载、欠压、短路、三相不平衡等多种保护功能。1漏点闭锁功能：在保护器对供电线路对地绝缘情况进行检测，当绝缘电阻低于7K（针对380V）、24K（针对660V）、42K（针对1140V）时，能显现漏电闭锁功能。当主电路绝缘阻值上升到15倍时，自动接触漏电闭锁。2额定电流工作值 Ie：本保护器有极宽的额定工作电流值，由按钮操作通过软件整定，可由40A-400A步长为5A。3过载保护：过载动作时间采用反时限实时计算，具有热记忆特性，满足下表规定：表1 过载倍数与动作时限关系表过载倍数动作时限1051201502003004006002h不动作10min3min2min1min30S可返回时间8S过载保护后启动器1分钟后启动器自动恢复，重新启动。4短路保护：短路保护可通过软件整定为：110倍Ie。5欠压保护：欠压保护可由软件整定为6085%额定电压值，动作时间为1S5S可调。6断相与不平衡保护：不平衡系数由6085%由软件整定动作时间为1S10S可调。7瓦斯检测保护功能：本保护器预留了瓦斯检测接口，可以根据需要增加瓦斯检测的保护功能。8显示功能：在正常工作时故障指示灯红色发光管熄灭、电源指示绿色发光管点亮，在出现故障时红色发光管闪动，在跳闸后红色发光管点亮。9自检功能：本保护器送电后对包括传感器在内的电路进行自检，如出现故障，在显示屏将发出出错信号。10本安型电流检测信号输出：频率信号输出2001000Hz，对应014倍额定电流。 (2) 多功能三相电源保护器的特点1采用10x5汉字字符液晶显示器，配合菜单式人机交互截面，操作直观简便。运行时实时显示当前三相电流和系统电压，显示信息丰富。2各项保护功能参数均可以通过菜单选择调整，适用范围广，保护精度高。3具有“记忆”功能。每次调整的各项保护功能参数均记忆保存，下次上点或者系统复位时自动提取上一次设定的参数。而且，保护器还能记忆故障信息，包括上一次的故障类型，故障时间，故障发生的三相电流数值，系统电压值均保存，可以通过菜单显示。方便维护。4通过门上按钮可以方便地执行远控/近控功能。5具有电流检测功能。6可选择数据通信接口与控制系统联接。根据拥护需要可以配备RS485/232或者国内领先的电力线载波通信接口。第2章 多功能三相电源保护器的硬件设计21 总体设计方案本系统从功能上主要分为以下几个模块：(1) 中心控制模块（单片机）(2) 信号采样模块(3) 数据A/D转换 通信模块(4) 存储模块(5) 显示模块系统框图如图2-1：单片机STC12C5404显示模块键盘输入模块信号采样模块脱扣执行通信模块中心控制WB77E58图2-1 系统框图22 系统各部分硬件的设计221 中心控制模块(1) 单片机的选用目前市场上有很多控制芯片，如MICREL公司的MIC79050，MAXIM的MAX1736等等，这些芯片给设计者带来方便，节省了设计时间；但其缺点是产品功能已经限定，对其无法进行功能扩展，满足不了特定用户的需要。因此选择利用WB77E58作为保护器的控制芯片。超低功耗，另外它的成本低，保密技术也十分可靠。(2)STC芯片功能介绍1 STC12C5404外部结构特点STC12C5404是28脚双列直插式大规模集成芯片，其引脚排列如图所示。图2-2 STC12C5404外部管脚2 图中2327引脚接收由A/D转换器发送来的采集信号，P13和P14将数据传输给存储器。P37引脚输出电流频率。P33与WB77E58的P12引脚连接，发送数据读取信号。P32与信号采集模块的INT00端口连接，发送信号采集周期信号。3 主要性能1高速：1个时钟/机器周期，增强型8051内核，速度比普通8051快812倍。2、宽电压：5538V，2438V（STC12LE5410系列）3、低功耗设计：空闲模式，掉电模式（可由外部中断唤醒）4、工作频率：035MHz，相当于普通8051：0420MHz-实际可到48MHz，相当于8051：0576MHz。5、时钟：外部晶体或内部RC震荡器可选，在ISP下载编程用户程序时设置。6、12K/10K/8K/6K/4K/2K/字节片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。7、512字节片内RAM数据存储器。8、芯片内EEPROM功能。9、ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器和仿真器。10、10位ADC，8通道，STC12C2052AD系列为8位ADC。4路PWM还可当4路D/A使用。11、4通道捕获/比较单元（PWM。PCA/CCU），STC12C2052AD系列为2通道-也可用来再实现4个定时器或4个外部中断（支持上升沿/下降沿中断）12、2个硬件16为定时器，兼容普通8051的定时器。4路PCA还可再实现4个定时器。13、硬件看门狗（WDT）14、高速SPI通信端口。15、全双工异步串行口（UART），兼容普通8051的串口。16、先进的指令集结构，兼容普通8051指令集。4组8个8位（3）WB77E58芯片功能介绍1，WB77E58外部结构特点：单片机采用39引脚的双列直插封装方式。图2-3为引脚排列图，其引脚排列如图图2-3 WB77E58引脚排列图2 图中P10、P11引脚接收存储器里的数据，INT1与单片机STC12C5404的P33引脚连接，接收读取存储器FM24C16信号。P34、P35接收外部开关量输入。P00P07、P23P27与显示LCD连接。P21、P22接收键盘输入信号。3结构特点1 一个8位CPU；2 一个片内振荡器及时钟电路；3 4K字节ROM程序存储器；4 128字节RAM数据存储器；5 两个16位定时器/计数器；6 可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路；7 32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）；8 一个可编程全双工串行口；9 具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。222信号采集模块保护器电源模块包括保护器三相电源信号采集电路和系统工作电源电路。一、保护器信号采集电路的设计(1) 保护器电源采集信号电路在供电线路生故障时，故障的初瞬电压、电流中含有频率很高的分量，为了防止频率混叠，需选择很高的采样频率，这就会对硬件提出很高的要求。微机保护的原理都是建立在工频信号上的，因此要在采样之前用一个低通滤波器将频率高的信号滤掉。除此之外，从电流传感器上所获得的电流信号转换成对应的电压信号后，其幅值、输入范围不符合采样电路与微机系统所需要的范围，故需要对小信号进行放大，以保证足够大的动态范围。电流 、和的预处理电路如下图2-4所示图2-4 保护器的电源信号采集电路图2-4中，电流 、和的预处理电路的结构和参数都是相同的，在此取出其中的一路进行分析，如图2-5所示。 图2-5 电流信号通道原理图图2-5中，R1、R5、C1、C7构成低通滤波电路，R17和R8将电压信号转化为合适电平后送至A/D转换电路。分析图4-2中电压跟随器的前端电路，通道输入信号为，输出信号分别为和。 其输入输出关系式经计算如下： （2.1） （2.2）式（21）和式（22）的幅度响应曲线如图2-6和2-7所示，其对应的上限截止频率分别为73HZ和74HZ，对频率高于工频以上的交流信号其抑制作用，起到了低通滤波作用。 图2-6 式（21）幅度响应曲线 图2-7式（22）幅度响应曲线图2-4中，预处理电路的CH3通道与CH0通道（和分别对应CH4、CH1及CH5、CH2通道），这两个通道信号幅值之间存在一个比例系数，在进行数据处理时，需要将这两个通道所采集的数据按照比例系数进行统一量化，这个比例系数由图2-5中的RC网络决定。经计算，在输入为工频50Hz的情况下，CH0通道和CH3通道之间的信号幅度之比为463，其它对应的两个通道也是如此。223信号A/D转换模块图2-8 A/D转换接口电路图本处所要采集的信号包括六路电流信号，如果每一路电流信号都采用各自的输入回路，即每一路都采用放大、滤波、A/D转换等环节，不仅硬件成本比单路成倍的增加，而且会导致系统体积庞大。在此采用多路模拟开关。多路模拟开关主要是用于信号通道切换，在某一时刻只接通某一路信号，让该路信号输人而其他信号通道断开，从而达到信号切换的目的。在本系统多路信号采样电路设计中我们采用TLC2543芯片，其执行速度是ns级的。TLC2543的转换器的输入电压范围在03V至33V之间，而从上图2-8中的多路信号采样电路输出信号幅值在-09V至09V之间变化，故需要对该交流信号进行变换或者叠加一固定幅值电压信号，使A/D采样电路的输入信号符合TLC2543的A/D采样信号的输入范围，在本文中采用叠加一幅值为12V固定电压信号的方法，使A/D采样输入的信号范围在03至25V之间（参考电压为25V），具体电路如图2-8所示。为了防止单个的尖脉冲烧坏单片机，在该输入信号（连接TLC2543的ADC0管脚）上连接一个阴极接25V电源的二极管。为了保证A/D数据转换的精度，保证数据采集在任何时间不受参考电压VREF的影响，VREF必须要有足够的精度，不能受电压的波动。在此采用低功率低漂移电压基准为25V 的MAX873来提供参考电压VREF，则其转换分辨电压为。A/D转换器的选择选择的转换器型号为TLC2543，它稳定性好，转换效率高，升压的范围可以满足本设计的需要，应用比较广泛，通用廉价，可以升压也可以降压。模块采用TI公司的TLC2543 12串行A/D转换器，使用开关电容逐次逼近完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能节省51系列单片机I/O资源，且价格适中。其特点有：（1）12位分辨率A/D转换器；（2）在工作温度范围内10us转换时间；（3）11个模拟输入通道；（4）3路内置自测试方式；（5）采样率为66kbps；（6）线形误差+1LSB（max）（7）有转换结束（EOC）输出；（8）具有单、双极性输出；（9）可编程的MSB或LSB前导；（10）可编程的输出数据长度。各个引脚功能如下：AIN0AIN10为模拟输入端，CS为片选端，DIN为串行数据输入端，DOUT为A/D转换结果的三态串行输出端，EOC为转换结束端，CLK为I/O时钟，REF+为正基准电压端，REF为负基准电压端，Vcc为电源，GND接地。224保护器电源模块一、保护器电源电路的设计(1) 保护器电源电路（图2-9）图2-9 充电器的电源电路在本设计中，需要用到如下几组电源：+5V、-5V、+12V，该设备安装在矿井下面，电网电压为交流380V、660V或1140V，因此需要设计交流电压转换电路，可将以上的交流电压通过电压变换器、整流器件及相关电源管理元器件得到以上所需要的直流工作电压，通过变压器可以较容易的得到交流12V、18V的电压，本文所设计的控制器中将此接口预留，只需要将电压传感器所得到的12V和18V交流电压信号直接与此预留接口连接即可。图2-10用MC34063将直+5V转换为-5V的电路图图2-10 +5V电压到-5V电压的转换DC-DC转换器的选择选择的转换器型号为MC34063，它稳定性好，转换效率高，升压的范围可以满足本设计的需要，应用比较广泛，通用廉价，可以升压也可以降压。MC34063的外部引脚如图2-11所示：图2-11 MC34063外部引脚MC34063的输入电压为12v，调节R1，R2的阻值就可以改变输出电压，电压输入与输出的关系为 ： 需要输出电压为17v，因此将R1，R2的阻值定为：R1= 13kW R2=15kW输出电压为17v。225保护器通信模块（1）串口通信电路设计煤矿自动化技术的发展，对煤矿生产的管理提出了越来越高的要求，利用目前的计算机信息技术，组成集中监控网络，综合掌握矿井中所有设备的运行状况，已成为矿井管理的发展方向。本文设计的RS-485串行通讯电路，能方便地实现和计算机通讯。采用SP3490接口的硬件电路如图2-12所示。 图2-12 RS485通讯电路原理图由于RS-485无标准通信协议，协议应自定义，RS-485总线的协议制定和软件编程对系统传输的可靠性有很大影响。另外RS-485总线是异步半双工的通信总线，在某一个时刻，总线只能呈现一种状态，所以这种方式一般适用于主机对分机的查询方式通信，总线上必然有一台始终处于主机地位的设备在巡检其它的分机。因此采用RS-485总线连接的多个站点，任一时刻只能有一个站点在“说”，其它站点只能处于“听”状态。如果有多于1个的站点在“说”，数据将在通信总线上碰撞，结果使处于接收状态的站点收不到正确的数据。为保证数据传输质量，对每个字节进行校验的同时，应尽量减少特征字和校验字。所以需要制定一套合理的通信协议来协调总线的分时共用。这里采用的是数据包通信方式，通信数据是一帧或一包地发送，每包数据都有引导码、长度码、地址码、命令码、内容、校验码等部分组成。其中引导码是用于同步每一包数据的引导头；长度码是这一包数据的总长度；命令码是主机对分机(或分机应答主机)的控制命令；地址码是分机的本机地址号；“内容”是这一包数据里的各种信息；校验码是这一包数据的校验标志，采用和校验方式。为了可靠的工作，在RS-485总线状态切换时需要做适当延时，再进行数据的收发。具体的做法是在数据发送状态下，先将控制端置“1”，延时lms左右的时间，再发送有效的数据，一包数据发送结束后再延时lms后，将控制端置“0”。这样的处理会使总线在状态切换时，有一个稳定的工作过程。（2）单片机与LCD接口电路设计液晶显示采用金鹏电子有限公司的中文图形液晶显示模块OCMJ5x10D，其工作电压为24V55V，可以显示字模、数字符号、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示的功能，提供8位微处理器接口，其接口电路如图2-13所示图2-13单片机与LCD接口原理图（3）键盘电路设计键盘接口有矩阵式和独立式两种。矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交点上，占用较多的地址空间或者I/O口线。独立式按键就是各个按键相互独立，各自接一根输入线，按键之间的输入状态互不影响。独立式键盘用于按键数量较少或速度要求较高的场合。本保护装置设计4个键盘，采用独立式按键结构，如图2-14所示，分别为确认键、上行键、下行键和复位键。引脚分别接主单片机的P29P22、INT1端口。 图2-14键盘电路设计226开关量输入模块（1）开关量输入电路设计由于保护的需要，系统要求输入的开关量有：启动信号、联控反馈信号和联控的状态信号“单控”或“联控”。考虑到开关量对系统的干扰，所有的输入开关量信号均经过光电耦合器送入系统，所示电路图如图2-15所示。 图2-15 开光量输入电路（2）驱动输出电路的设计联控电路与保护电路由STC2543、继电器、光耦和开关三极管构成，单片机的I/O口P34控制系统的联控，P35控制系统的跳闸保护。当系统上电后三极管Q1作为开关导通，继电器的常开触点闭合，当单片机给I/O口P34一低电平信号时，与Q1相对应的光耦导通，则三极管Q1作为开关断开，继电器恢复到常开触点保持常开，常闭触点保持常闭的状态。当单片机给I/O口P35一低电平信号时，开关三极管Q2导通，与之对应继电器导通，其常开触点闭和，常闭触点打开，具体电路如图2-16所示。图2-16 驱动输出电路23 存储器231 EEPROM的选择为了记录保护器状态数据，系统接入一片外部EEPROM。对于存储器的选择主要考虑到以下几点：第一：由于保存的数据是非常重要，所以考虑选用闪存芯片。即使在断电的情况，它不会丢失数据并且能保存10年左右，而一般的存储器在掉电后往往会丢失数据。第二：存储的数据不多，256字节的存储器就可满足要求。保护器开始工作后如果每秒检测一次数据并存储，就要求EEPROM的可擦写次数很多。所以经考虑选择FAM24C02型号的EEPROM，它的特点是可擦除次数多，（大于）没有写入延迟。如果设定擦写次数为，电池一天使用12小时，每秒检测一次，那么EEPROM至少可使用时间为秒= 小时。这足够满足保护器的可使用时间。存储模块的外部电路如图2-17：图 2-17存储电路FAM24C02是一种可重复擦写存储器 (EPROM)，它内含2568位存储空间，具有工作电压宽，可重复擦写次数多，写入速度快等特点。可多达8个该器件同时连接到二线制总线，通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）在连接总线上的器件之间传送数据，并根据地址识别每个器件（如：单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口）。SM24C02采用CMOS浮栅工艺，内置有高压泵，可在单电压供电条件下工作。该存储器可重复擦写1M次，并有40年数据保存功能。应用范围广，如IC卡，CPU卡，解码设备，加密卡，视频处理，移动通信，计算机，自动控制系统等领域都普遍采用此种IC总线接口器件。特点：1工作电压：5V+10% 2低功耗：最大工作电流：5mA，最大待机电流：5uA 3内部存储单元：2K(2568) 4二线制串行接口 5最大写周期时间：5ms 6自动写前擦除功能 7允许部分页写 88-Byte页写方式 9内建写操作定时器 10硬件控制写保护模式 1140年数据保存功能 12每字节可重复擦写1M次 13工作温度：0摄氏度+70摄氏度 14封装形式：8-pin SOP/DIP第3章 多功能三相电源保护器的软件设计31 程序框图设计多功能三相电源保护装置的主要任务就是实时监测矿井下用电设备及有关线路的运行状况，并对电压、电流进行实时采样并判断各种电压、电流故障以及对供电线路运行前的绝缘电阻进行检测，从而判断是否发生漏电、三相不平衡、欠压和过压等故障。在发生上述故障时及时诊断并起保护作用。因此本系统的实时性要求很高，要求具备在很短的时间内对大量的数据进行数据存储、计算、判断和相应的处理能力。同时要求能对大量实时的数据进行存储和查询以实现故障存储和查询功能，另外有时有必要将数据发送到PC机进行故障分析，故还得配备通讯功能。软件设计采用模块化的设计思想，将系统要完成的任务模块化，作为各个彼此独立的子程序以便在实现功能时统一进行调度。本控制系统要求对电压、电流进行实时采样计量。在此选择一个工频周期的采样点为12个，即对每个周期20ms的正弦电流采样12次，则每两个采样点之间的时间间隔为1667ms，每隔1667ms进行一次中断。在中断程序中读取结果寄存器的值，并将其搬移到设置好的一段存储器内。在每两个采样点之间安排其他的数据处理和逻辑判断等程序模块，并且保证每组任务在1667ms内部都能执行一遍，由于本系统配备有人机交互界面，显示程序是所有任务中最为耗时的程序，它的执行时间超过1667ms，因此在不影响系统的实时性能的前提下采用关采样中断的结构，在键盘显示执行完毕后开中断来执行下一组任务。在键盘显示程序中，通过键盘对系统的各种参数进行整定和对系统故障进行查看或对系统进行试验操作，在此较多的采用了查询标志位的办法。本微机保护装置的软件流程框图如图3-1所示。 图3-1 保护软件总流程框图当系统的硬件结构和处理算法确定后，其软件开发基本流程为：编写源代码（汇编语言或C语言），将源程序经过汇编和链接，生成COFF格式的可执行文件，再通过软件仿真程序或硬件在线仿真器的调试，最后将程序加载到所设计的应用系统中。32 功能模块的实现方法本测控系统的所有软件全部采用汇编语言编写，在设计上采用模块化结构，循环扫描的工作方式。该测控系统分为初始化模块、数据采集模块、绝缘电阻保护模块、电流过载模块、电流三相不平衡模块、过压欠压模块、通讯模块、时钟模块、数据存储及读写模块、试验模块和液晶显示模块等，将上述各功能模块进行独立设计和调试，调通后再进行联调。这样便于软件的编写和修改，方便以后系统功能的扩展。第4章 结束语设计的多功能三相电源器能够实时的检测和保护电器运行，通过LED显示当前的电器运行状态。本设计使用WB77E58芯片作为控制芯片，外围电路比较复杂，很多功能要通过软件才能实现。本次毕业设计基本达到了预期要求，也存在需要改进的地方，如保护器可进行联控，电流信号可以通过LED显示等等。 毕业设计是我们大学本科生在校期间，可以说是最后一个环节，也是最重要的一个学习环节。它才是真正意义上的把自己所学的知识综合地应用起来，而且它与实际联系比较近。因为在平时的学习生活中，我们完全学习理论的知识，没有综合地用起来。现在有机会做出自的东西，所以觉得毕业设计是对我们大学生的一个总结。参考文献1 李晓光，王建波，朱洪文等矿井低压供电系统快速漏电保护技术的研究J煤矿机电，1999（2）：11-132 柳春生，许世景，彭红星矿用隔爆小型真空磁力启动器智能综合保护技术的研究J 工矿自动化，2003（6）：7-103 李晓光，王建波，朱洪文等矿井低压供电系统快速漏电保护技术的研究J煤矿机电，1999（2）：11-134 宋建成，范世民，时加林等矿井低压电网漏电保护技术的发展J电网技术，2001，25（10）：58-615 唐轶选择性漏电保护原理M北京：煤炭工业出版社，2003：23-276 Niggemann E High performance nickelmetal hydride battery for electric and hybrid vehiclesRE VS-15Bruxelles1998：11-167John Dimplified design of micropower and battery circuitsMBoston:Butterworth-Heinemann， 1996：57-618Lacroix and d CleggMicroprocessor motor protection relay， in ProcJFourth Intconf Developments Dower Protection， 1989，13（11）：10-159N Woodruff Economical motor protection using microcomputer technologyJIEEE Trans on IndApplVolIA-20 ，1984，5（9）：27-3010 Eelix Rudolf，Alain Jornod，Phlip BenczeSilicon microaccelerometer，proceedings of 4M International Solid Senter and Actuators Conference，1985：64-70Multi-Functional Three-Phase Power Supply ProtectorMou Mou MouNanjing University of Information Science & Technology Nanjing (210044)Abstract: In coal mine power supply， as the poor downhole work environment， the humid air， load fluctuations， the electrical equipment and electrical wiring insulation is prone to aging， thereby causes earth leakage， short circuit， overload， phase failure， over-voltage， under-voltage and so on If not promptly discovered and disposed of in time， will result in serious accidentsReferres to mature experiences and materials about micro processor-based protection which is collected widely， an intelligent way to apply to running of comprehensive machinery of electrical equipment underground， which integrates protection， control， display， arrangement and communication， is givedthe studying works ar