基于ARM处理器的煤矿馈电开关保护装置设计.pdfVIP

2014年第7期 中州煤炭 总第223期 基于ARM 处理器的煤矿馈 电开关保护装置设计 王 电泼 (郑煤集 团 嵩阳煤业有限公司，河南 登封 452470) 摘要 ：针对井下低压馈 电开关保护方法存在 的不足，研制 了一个 以ARMCortex—M3处理器为核心的馈 电开关 保护装置 ，给出了该保护装置 的设计方案 ，并对其硬件和软件系统的设计进行 了详细阐述。该保护装置可为 低压 电网提供安全保障。 关键词 ：馈 电开关；ARM 处理器；保护装置 中图分类号 ：TD61l_5 文献标志码 ：B 文章编号 ：1003—0506(2014)07—0082—02 我国的馈 电开关保护技术起步于 20世纪 50年 使断路器跳闸，从而实现故 障保护。陔保护装置的 代 ，经历 了模仿原苏联 、美 国、西欧等先进 国家的产 主要功能有 ：① 由采样 电路对互感器上 的信号实时 品到 自主开发 、非智能化 到智能化 的发展历程 ， 监测和处理 ，并依据 处理结果 由ARM 处理器结合 馈电开关保护装置为井下低压供电提供 了有力保 ~C／OS—II嵌入式实时操作系统来提高故障保护 的 障。目前 ，井下低压馈电开关保护的方法比较多 ，但 实时性 ，同时采用 RS-485通信连接方式来降低故障 存在灵敏度 、可靠性和准确性易受到外部条件影响 保护动作时间。②利用其通信功能来实现数据的传 的不足 ，难以适应复杂的井下工作环境 。基于此 播 、共享与交换 ，同时提高保护装置的稳定性和可靠 认识，考虑到嵌入式应用领域中 32位 ARM处理器 性。③通过 LED显示器实时显示 电网运行情况 ，在 具有的高性能、低成本和低功耗等优点 ，决定将 发生故障时 自动报警，同时支持参数的按键设置。 其运用到低压馈电开关保护中去。 该设计的低压馈 电开关保护装置系统 由电源模 块 、信号预处理模块 、通信模块 、故障保护模块 、液晶 l 保护装置系统总体设计 显示模块构成 (图 1)。 该馈 电开关保护装置 系统所采用 的芯片为 报警ll显示II记 STM32F103RS的32位ARMCortex—M3处理器 ，系统 硬件是以STM32F103RS芯片为核心的嵌入式硬件 I皇塑 _卜—伟 j森 平台，该系统根据保护装置 的需要设计 了多种功能 皇选至壁墨H堡三堕里_卜— 整逸L广一 蓁Hjl 电压互感器 ———』 ± 模块 ；系统软件采用 了IxC／OS—II嵌入式实时操作系 通信模块 1．￡垡塑 基些堡堡整 统 ，并按照一定的优先级将各个功能模块 的控制程 序进行任务管理。为了促使该保护装置安全 、稳定 图 1 保护装置 系统功能模块 运行 ，在系统软件和硬件方面分别加入了抗干扰设 计。 2 保护装置硬件系统 该保护装置安装位置在开关防爆腔 内，经馈电 开关的断路器来完成电路的通断。其工作原理是通 考虑到低压馈电保护装置的设计成本和功能需 过电流互感器对电网的电量参数进行采集 ，保