基于单片机的智能化断路器设计

基于单片机的智能化断路器设计Design of Intelligent Circuit Breaker Based on MCU

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目录

摘要...................................................................................................I ABSTRACT.............................................................................................II 第1章绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 国内外现状和发展趋势 (1)

1.2.1 发展现状 (1)

1.2.2 发展趋势 (2)

1.3 智能断路器的基本原理 (2)

1.4 本文的主要内容 (3)

第2章控制器的硬件设计 (4)

2.1 单片机系统 (4)

2.2 电压、电流互感器 (6)

2.3 AD转换模块 (6)

2.3 人机交互模块 (7)

2.4 温度检测与时钟电路 (8)

2.5 通信模块 (9)

2.6 本章小结 (9)

第3章控制器的软件设计 (11)

3.1 主程序 (11)

3.2 保护模块软件设计 (12)

3.2.1 三段电流保护软件设计 (12)

3.2.2 接地故障保护软件设计 (14)

3.2.3 过电压、欠电压保护设计 (15)

3.3 通信模块软件设计 (15)

3.4 本章小结 (16)

第4章控制器的仿真及分析 (17)

4.1 基于Proteus的保护仿真模块 (17)

4.2 过载长延时保护性能测试 (20)

4.3 短路延时保护性能测试 (20)

4.3 单相接地保护性能测试 (21)

4.3 过压保护性能测试 (21)

4.4 本章小结 (22)

结论 (23)

参考文献························错误!未定义书签。致谢·························错误!未定义书签。

摘要

低压断路器是供配电系统中的一种控制与安保装置，对供电系统起着举足轻重的作用。本文在断路器智能功能实现的基本原理上，对主控制单元进行了硬件和软件的研究与设计，从而实现断路器的智能保护功能。

在学习和总结国内外文献和资料的基础上，设计了以Atmel公司的AT89C51芯片作为系统的控制核心，对现场的状态信息进行实时读取和判断，以实现故障判断及保护功能。硬件设计主要包括：CPU系统、数据采集模块、AD转换模块、人机交互模块、通信模块、温度检测与时钟电路；软件设计包括：三段电流保护、接地保护、过电压和欠电压保护、通信模块等软件的设计。最后，为了验控制器的智能保护效果，在proteus仿真环境下搭建了仿真模型，并对仿真结果进行了分析，数据表明控制器达到了设计要求。

关键词：断路器；智能控制；单片机；proteus

ABSTRACT

Low voltage circuit breakers is a distribution network control and protection devices for safe and reliable operation of the entire power grid plays a vital role. In this paper, the basic principle of intelligent circuit breaker, intelligent control unit hardware and software design, intelligent circuit breaker protection.

On the basis of studying abroad and summary information on the design with Atmel's microcontroller AT89C51 bit control core, on-site data collection and real-time judge, in order to achieve fault protection. Hardware design includes: CPU system, data acquisition module, AD converter module, human-computer interaction module, communication module, temperature detection and clock circuit; software design includes: three sections designed current protection, ground fault protection design, overvoltage and undervoltage voltage protection design, communication module software design. Finally, in order to verify that the protective effect of the controller in proteus simulation software to build a simulation model, and the simulation results are analyzed, the data indicate that the function controllers meet the design requirements.

Key words: Breaker；Intelligent control；MCU；proteus