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低压数字继电器的硬件设计毕业论文 第1章 绪论 本章简要介绍了数字继电保护的发展现状，比较了国内外数字继电器的特色，简述了开发低压数字继电器的背景和意义，并介绍了本文所完成的主要工作。 1.1 电力系统继电保护的发展和现状【1】【2】 随着微电子技术的发展，各种物美价廉功能强大的微处理器及其它相关大规模集成电路器件得到了广泛应用。计算机技术、数字电子技术、控制理论、传感器技术、通信技术和继电保护技术相结合，使得微机继电保护装置得到了长足发展，其应用范围越来越广，涉及到高、中、低压等所有电压等级,功能也越来越强大。有的装置增加了通讯接口，通过该通讯接口可将很多装置和计算机通过网络连接起来形成一个分布式控制系统，这样各种智能装置可利用该通讯接口将各种测量和处理结果通过网络上传给上位计算机，然后利用计算机强大的功能将数据进行记录保存并进行更进一步处理分析。同样，装置也能通过通讯接口接收上位机的各种命令从而实现远方管理和控制功能，从而使综合自动化成为现实。总而言之，继电保护技术未来趋势是向网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。【3 】 1.2 智能保护继电器简介【4】 1.2.1 国外发展现状 国外工业发达国家从20世纪80年代末开始开发用单片微处理机控制的电子式保护继电器。美国、德国、日本、韩国等工业发达国家的许多继电器制造公司均投入大量资金和众多科研人员研制出了具有各自特点的智能化保护继电器。智能化电动机保护不仅具有集成电路保护的全部优点，更重要的是可以在不增加硬件的基础上，利用软件去实现各种保护功能，由控制字完成每项保护的投退，这对于开发集多种保护功能于一体的综合式保护或具有相同硬件电路而保护配置不同系列化产品极为便利。例如韩国三和技研株式会社推出3DD、3DI、3DM、FD数显式智能型保护器可实现断相、过载、欠载、三相不平衡、逆相、堵转、漏电、接地和短路等保护功能，并实现与计算机联网，可同时监测96台电动机。国外一些智能化保护继电器产品现已到了实用阶段，一些公司已将产品系列化，但其缺点是价格较贵。 1.2.2 国内发展现状 国内科研与开发由于新产品投资较少，科研与设计手段较落后，新技术得不到应用，关键技术研究不够深入，一些单位从20世纪90年代后期才开始研究智能化保护继电器。我国电动机保护装置的发展经历了全面仿苏、自行设计、更新换代、引进技术、跟踪国外新产品等几个阶段，从热继电器、温度继电器发展到晶体管(或集成电路)保护装置，在综合保护的基础上发展了智能化保护器。 国内保护装置低档次的产品较多，高性能、高档次的智能化产品较少。要达到国际先进水平，在提高产品质量、产品开发和产品系列化方面，还有许多工作要做。 1.3 继电器的市场需求分析【5】 根据“十一五”规划分析“十一五”期间需求：继电器元件、继电保护屏、自动化装置。 1.4 继电器行业面临的挑战【6】 1.5 本课题的研究背景 国内知名继保公司如国电南自、南瑞、东方电子、许继集团等公司均致力于中压、高压、超高压线路保护和设备保护，唯独在低压电力系统保护方面缺少研究， 本课题低压数字继电器的设计，设计中充分考虑了产品的先进性、独创性、经济性等因素。专为实现低压开关柜与低压配电系统自动化而设计，集遥感、遥测、遥信、遥控、遥调和通讯功能为一体，可用于低压开关柜、配电箱等。广泛用于工厂、楼宇 变电所进线柜或其它需显示各种电量参数的电力设备，可取代传统的电流表、电压表、频率表、功率因数表、有功／无功表等，还具有电流、电压等多种保护继电器的功能，外型小巧、美观，安装省时、省力、省体积，是用于保护供电线路、电动机、水泵等重要电力设备的理想仪器。 1.6 本课题主要完成的工作 本文在分析国内外产品的特点以及国内市场需求的基础上，吸取和综合它们的优点，克服其不足的一面，设计开发了适用于低压电力系统的数字继电器，主要完成了以下工作： （1）完成了产品功能需求分析以及器件的选型； （2）完成了样机的所有原理图设计； （3）完成了样机的所有印制电路板（PCB）设计； （4）完成了样机的所有硬件调试； （5）完成了数据处理算法的研究； （6）完成了样机的所有软件编制、调试以及抗干扰措施； （7）完成了样机的通信功能的设计及实现； （8）探讨了样机的部分电磁兼容性。 第2章 硬件系统设计 2.1 低压数字继电器的功能描述 计量：测量三相电压、三相电流、功率因数、有功功率、无功功率、电度、频率； 保护：短路速断、过流报警、过压报警、欠压报警、反时限保护 ； 控制：远程控制断路器的分闸、合闸； 监测：指示断路器的分闸、合闸和故障状态； 通信：RS485通讯组网。 2.2 硬件系统的整体结构设计【7】【8】【9】 硬件电路是实现系统功能的基础，