基于ARM处理器的矿用馈电开关保护装置的研制.pdfVIP

煤矿现代化 2014年第3期 总第120期 基于ARM处理器的矿用馈电开关保护装置的研制 候利华 (霍州煤电集 团晋南煤业公司 杜家沟煤业 ，山西 河津043300) 摘 要 设计并实现了一个基于ARMCortex—M3处理器为核心的馈 电开关保护装置 ，该保护装置可 为低压电网提供安全保障。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做 出了详细 的阐述 。 关键词 馈 电开关；ARM处理器；保护装置 中图分类号：TD602 文献标志码：B 文章编号：1009—0797(2014)03—0086—03 我 国的馈电开关保护技术起步于上世纪 5O年 该设计的低压馈电开关保护装置系统总体功能 代，经历l_r模仿苏美、西欧等先进国家的产品到 自主 结构由电源模块 、信号预处理模块、通信模块、故障 开发 、非智能化到智能化的发展历程…，馈 电开关保 保护模块、液晶显示模块等等，具体见图1所示。 护装置为井下低压供 电提供了有力保障。目前，井下 囤国困囤 低压馈电开关保护的方法比较多，但其存在的不足 —遁 图酬 l 保护瓣接心攥块 l卜吨亘亘匿 之处便是灵敏度 、可靠性和准确性易受到外部条件 — 廷野受虽墓固 匦堕 曼}-吨匝雾圉-卜已翘 ． } 的影响，难以适应复杂的井下1二作环境I2I。基于此认 蘸懿骚荤_——J 秭 一 ——— r—一 识，考虑到嵌入式应用领域 中32位ARM处理器具 [亘鼐翻—上■ 飘嘲 有的高性能 、低成本和低功耗等优点 j，决定将其运 图1 井下低压馈 电开关保护装置系统功能结构图 用到低压馈电开关保护中去。 2 保护装置硬件系统的设计 l 保护装置系统总体设计 考虑到低压馈 电保护装置的设计成本和功能需 该 馈 电开关保 护装 置 系统采 取 芯 片为 要，决定选用 ST公司生产的32位 STM32F103RB芯 STM32F103RS的32位 ARMCortex—M3处理器 ，系统 片，该处理器芯片内嵌有两个 l2位模拟 ／数宁转换 硬件是 以STM32F103RS芯片为核心的嵌入式硬件 器 (A／D)。STM32F103RB 芯 片 采 用 了 RISC和 半台，并根据保护装置的需要设计了多种功能模块； Thumb一2技术，与单纯 ARM相比所需内存降低 30％ 该馈 电开关保护装置系统软件采取了 C／OS—II嵌 以上，同时又具有低功耗 、高性能的优点。按照低压 入式实时操作系统，按照一定的优先级将各个功能 馈电保护装置的功能需要，硬件设计主要包括：开关 模块的控制程序进行任务管理。为了促使该保护装 量输出模块 、通信模块设计、显示模块设计 、电源模 置安全 、稳定运行，在系统软件和硬件方面分别加入 块设计 、信号预处理模块 、测温模块和开关量输入模 r抗干扰设计 。 块等。保护装置 的硬件结构见图2所示： 该保护装置的安装位置为开关防爆腔内，经馈 电开关的断路器来完成电路的通断。其一1作原理是 互感器对 电网的电量参数进行采集 ，保护器 由A／D 嚣 光瞒电-q搬s0