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文档简介

基于光纤通信的短路电流测量仪 答辩人 高莹指导老师 徐勇 副教授 2000年6月20日 课题背景 在电力传输线中存在短路现象 短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果 随着电力传输容量的不断增长 一般的铁心式电流互感器结构已逐渐暴露出与之不相适应的弱点 目前 光纤通信与光纤传感技术发展迅速 光纤具有容量大 抗干扰能力强 价格低 体积小等优点 设计任务 设计一种检测电力传输线上的短路电流的测试仪 电信号采用光纤传输 数采系统采用AT89C52单片机 在系统正常工作时 下位机采集到的电流信号是正常的信号 不往上位机传送 若系统发生短路故障 则下位机将采集到的故障电流信号送往上位机 系统原理框图 信号发送装置 信号发接收装置 检测电路 调理 A D MCU 上位机 电源 信号检测与调制电路 信号调制采用直接调制方式 模拟基带直接光强调制 D MI 是用承载信息的模拟基带信号 直接对发射机光源 LED或LD 进行光强调制 使光源输出光功率随时间变化的波形和输入模拟基带信号的波形成比例 原理如图所示 信号接收与调理电路 接收端利用光电二极管 将光信号转化为电信号 将输入信号进行一定的滤波和放大 可以将信号进行较好的复原 电源设计原理图 图中 CT带中间抽头 稳压电源芯片选LM317与LM337 负电源的实现与正电源相似 不同之处在于充电用的功率管由NPN型变成PNP型 两个肖特基二极管由对阴极接法改为对阳极接法 数据采集系统框图 单片机AT89C52 片外RAM 光耦TLP521 MAX485 上位机 电源 电源 看门狗MAX813L AD1674 滤波放大电路 数据采集系统硬件原理图 峰值检测器由采样保持器LF398 电压比较器组成 当达到峰值后 比较器电平反转 成为低电平 启动A D即可获得此时的峰值电平 如果给采样保持器一个恒定的保持信号 将保持住峰值电平 软件设计 一 主程序流程图 开始 系统初始化 A D转换 存储故障前波形 3 2 1 是故障波 故障波处理 与上位机通信 2 3 1 Y 通信子程序 波特率设置 置发送区数据首地址 发送握手信息0Xaa 发送等待 1 2 3 发送完毕 接受应答信号0Xbb 接收等待 接收正确 1 2 Y N Y 3 发送数据 发送等待 发送完毕 返回 Y N 基于光纤通信的电流测量仪的优点 1 优良的绝缘性能以及便宜的价格 2 不含铁芯 消除了磁饱和和铁磁谐振等问题 3 抗电磁干扰性能好 低压边无开路高压危险 4 动态范围大 测量精度高 5 频率响应范围宽 6 没有因存油而产生的易燃 易爆炸等危险 7 体积小 重量轻 节约空间 8 适应了电力计量和保护数字化 微机化和自动化发展的潮流 本系统的创新点 采用光纤传送大电流信号 解决了高压传输线上的低压电源问题 系统的不足之处 1 目前只能检测三相电流中的一相 由一相
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