基于ARM的高壓開關柜在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、高壓開關柜是電力系統(tǒng)中重要的控制與保護設備，是智能電網(wǎng)重要的組成部分。本文以智能電網(wǎng)環(huán)境下的高壓開關設備為研究背景，針對現(xiàn)行高壓開關柜體積大、質(zhì)量重、自動化程度低的現(xiàn)狀，提出了以ARM為核心的高壓開關柜在線監(jiān)測系統(tǒng)。創(chuàng)新性的采用了磁傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電流互感器實現(xiàn)母排電流的測量，并建立了多通道電參數(shù)高速同步采集的監(jiān)測系統(tǒng)，以改變現(xiàn)行高壓開關柜測量精度低、動態(tài)響應差的狀態(tài)，適應智能電網(wǎng)環(huán)境下高壓開關柜的發(fā)展需求。本論文的主要內(nèi)容有以下幾個方

2、面：
　?。?）針對高壓開關柜高電壓、大電流、強磁場的復雜環(huán)境，建立了磁傳感器電流測量的數(shù)學模型和拓撲結(jié)構，對磁傳感器拓撲結(jié)構電流測量模型進行了理論分析。根據(jù)智能高壓開關柜動態(tài)實時性的要求，分析了系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)采集的原則和系統(tǒng)采樣時鐘的完整性原則，得到了系統(tǒng)總時鐘抖動小于25ps的標準，并確定了系統(tǒng)的軟件同步采樣方式。
　?。?）以ARM9/S3C2440A主控芯片和AD7606八通道高速同步AD轉(zhuǎn)換器為主要器件構建了系統(tǒng)的硬

3、件架構。根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的實際功能需要，對系統(tǒng)的外圍功能模塊進行了擴展，主要包括信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)模塊和通信模塊。將各功能模塊進行了集成設計，開發(fā)了系統(tǒng)的底板PCB，有效減小了監(jiān)測系統(tǒng)的硬件體積。
　?。?）根據(jù)智能高壓開關柜實時動態(tài)監(jiān)測的功能需求，開發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)測控制程序，并對功能程序進行了模塊化設計。主要包括AD轉(zhuǎn)換模塊的啟動轉(zhuǎn)換程序以及與主控CPU之間的實時SPI通信程序、主控CPU的數(shù)據(jù)讀取計算和狀態(tài)控制以及與上位機的實時通信

4、程序。
　?。?）對磁傳感器的測量性能和系統(tǒng)的整機特性進行了實驗測試。通過大量的實驗分析驗證了磁傳感器的測量特性和對拓撲結(jié)構進行了優(yōu)化，得出了相對母排13cm的最佳放置位置和對應狀態(tài)下磁傳感器的測量線性范圍可達0~1300A的特性，并且測量的重復性誤差不超過0.5％。通過將系統(tǒng)采集的電壓電流參數(shù)值與電網(wǎng)模擬器發(fā)出標準值進行對比分析，得到了系統(tǒng)電壓電流測量的相對誤差。
　　通過對系統(tǒng)的運行調(diào)試，證明了所設計的監(jiān)測系統(tǒng)在高壓開關