高压开关微机综合保护装置软件设计

摘 要

电力是国家经济建设和人民生活中不可缺少的能源，而电力工业的发展离不开用于输配电的高压开关设备。在电气设备运行中,经常需要监测一些参数,比如电流、电压、漏电电流、短路电流等,以保证设备正常工作。以往高压开关综合保护装置多采用模拟电路来监测电流和电压等参数以实现短路、过载、失压、过压、漏电等保护,其结构复杂、体积大、耗能多。随着微机技术的飞速发展,单片微型计算机以其体积小、价格低、应用灵活等优点在自动控制领域中得到了广泛的应用。为了解决原有的高压开关综合保护装置的上述问题,采用了单片机系统实时监测设备运行的各种参数,并对其进行分析、计算、处理,保证设备安全、可靠的运行。      

本综合保护装置具有过载、短路、漏电(包括电流型和功率方向型) 、监视、过压、失压、缺相等保护功能。具有微机测量和微机保护，网络通信以及在线监测等基本功能。概括介绍了P89C51RB2单片机控制的智能型高压开关综合保护装置的特点和基本功能，详细说明了智能型高压开关综保装置的硬件接口电路和软件设计。该装置具有性能可靠、功耗低、体积小、功能强的特点。                        

关键词：单片机;高压开关;综合保护 

ABSTRACT：

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目录

摘 要 1

ABSTRACT： 2

1 绪论 6

1.1  高压开关的功能 6

1.2  系统的设计思路 7

1.3 电路技术水平 8

1.3.1  模拟电路阶段 8

1.3.2  模拟电路为主，数字电路为辅阶段 9

1.4  微型计算机的选择 9

1.4.1  P89C51RB2特性： 10

1.4.2  CAT24C021 芯片 11

2   保护原理 12

2.1失压、过压保护 12

2.2 电缆绝缘监视保护： 12

2.3 电流型漏电保护： 13

2.4  功率方向型漏电保护： 13

2.5  过流保护的实现 13

2.6  过载保护的实现 14

2.7 短路保护的实现 14

3  微机保护装置的硬件设计原理 15

3.1  保护系统的功能 15

3.2  综合保护装置的原理框图 17

3.3 复位电路 17

3.4  数据采集和处理单元 18

3.4.1  过载保护 19

3.4.2   短路保护 19

3.4.3  漏电保护 19

3.4.4  监视保护 21

3.4.5  失压过压保护 21

3.4.6  缺相保护 21

3.5 键盘与显示电路 22

3.5.1  键盘 22

3.5.2  显示电路 22

3.6  电源电路 23

4   软件设计 23

4.1  概述 23

4.1.1  逻辑符号 25

4.1.2 管脚描述 25

4.1.3  FLASH EPROM 存储器 30

4.2 振荡器特性 30

4.3  复位 31

4.4  低功耗模式 31

4.4.1  时钟停止模式 31

4.4.2  空闲模式 31

4.4.3  掉电模式 32

4.4   定时器2 的操作 33

4.4.1  定时器2 33

4.4.2  定时器/计数器2 的设置 33

4.5  中断优先级 34

4.6  PCA看门狗定时器 38

4.7  扩展数据RAM寻址 39

4.8  硬件看门狗定时器(WDT) 41

4.9  FLASH EPROM 存储器 42

4.10  在系统编程(ISP) 43

4.11  使用在系统编程(ISP) 44

4.12  在应用中编程方法 45

4.13  流程图 50

4.14  键盘和发光数码管显示 52

4.14.1  键盘扫描电路的程序代码 52

4.14.2 键盘的消抖动程序 56

4.15  A/D转换 63

4.16 指令冗余及软件陷阱 67

4.16.1  指令冗余 67

4.16.2  软件陷阱 67

结论 69

致谢 70

参考文献： 71