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摘 要

10kV配电网结构复杂，所处环境恶劣。为了其安全稳定的运行，必须安装相应的微机保护装置。线路保护又是最普遍、最通常的一种保护，提高其可靠性是配电网中至关重要的。以此基础，本文主要设计10kV线路微机保护装置硬件。

概述了微机保护的国内外研究概况、装置要求及发展趋势，分析了10kV微机保护的基本保护原理，依据模块化思想，主要分为保护模块和人机交互模块，并相应硬件和抗干扰设计。其中，保护模块采用DSP芯片TMS320F28335，负责保护逻辑判断及保护功能的实现；人机交互界面采用STM320F103VET6单片机，实现人机界面、通信等功能。

使用YKHMIV3.3 软件进行界面模拟，本文设计了一套人机互动界面，包含主界面、操作界面、参数修改等。使装置提供的信息更加简明扼要。

关键字: 微机保护；输电线路；STM; DSP;

Hardware design of microcomputer protection device based on STM32

Abstract

10kV distribution network structure is complex, the environment is bad. For its safe and stable operation, the corresponding microcomputer protection device must be installed. Line protection is the most common and most common protection, and improving its reliability is very important in the distribution network. Based on this, this paper designs the hardware of microcomputer protection device of 10kV line.

Summarizes the general situation of the domestic and foreign research of microcomputer protection, installation requirements and development trend, analyzed the 10 kV basic protection principle of microcomputer relay protection, based on the modular thought, mainly divided into protection module and human-computer interaction module, and the corresponding hardware and anti-interference design. Among them, the protection module adopts DSP chip TMS320F28335, which is responsible for the realization of logical judgment and protection function; The human-computer interaction interface adopts STM320F103VET6 single chip microcomputer to realize man-machine interface, communication and other functions.

Using YKHMIV3.3 software for interface simulation, this paper designed a set of human-computer interaction interface, including main interface, operation interface, parameter modification, etc. Make the information provided by the device more concise and to the point.

Keywords: Microprocessor Protection; Distribution Line; STM; DSP;

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1课题背景与意义 1

1.2微机保护装置的研究概况 1

1.2.1国内的研究概况 1

1.2.2国外的研究概况 2

1.3微机保护的装置的要求及发展趋势 3

1.3.1微机保护装置的要求 3

1.3.2微机保护装置的发展趋势 3

1.4本论文完成的内容 4

第二章 10kV线路微机保护的功能实现 5

2.1 10kV线路微机保护配置和功能 5

2.2 10kV线路微机保护的基本原理 5

2.2.1 相间短路的阶梯式电流保护 5

2.2.2零序电流保护 9

2.2.3低周减载 9

2.2.4 低压减载 10

2.2.5过负荷保护 10

2.2.6 PT断线保护 11

2.2.7自动重合闸 11

2.3本章小结 11

第三章 10kV线路微机保护装置硬件设计 12

3.1 系统硬件的总体设计 12

3.2保护CPU插件的硬件设计 13

3.2.1 介绍保护模块的控制芯片 13

3.2.2 DSP系统设计 14

3.2.3模拟变换（ADC)硬件电路 15

3.2.4 开关量输入/输出硬件电路 16

3.3人机交互插件的硬件设计 16

3.3.1 人机模块硬件控制芯片介绍 16

3.3.2 人机界面的模拟 17

3.4 硬件的抗干扰设计 22

3.5本章小结 22

第四章 总结和展望 23

致谢 24

参考文献 25

第一章 引言

1.1课题背景与意义

近年来，我国电力能源的需求日益增加，随着大电网发展，故障随时随地在发生，造成故障的原因有很多，比如地区因素，环境因素和人为因素等，但是不能及时的切除这些故障，将对电力系统有非常严重的损伤。因此，现在面临的问题是，如何保证电力系统安全稳定地运行。所以，为了使电力系统能够稳定和安全运行，就必须安装微机保护装置，它能够有效的预防和减少可能存在的故障^[1,2]。

20 世纪 60年代，人们就开始对电力系统的可靠性进行研究。电力系统通过配电网对电能进行分配，所以配电网和人们的生活密不可分。70年代开始，特别是进入90年代以后，社会经济在飞快发展，人们对于供电质量的要求日益增高，人们越来越关注配电网的可靠性。据数据显示，80%以上的用户停电事故的原因是配电线路出现故障。

在配电网中，以10kV 配电系统复杂为代表，常见在居民生活、工作中用电和企业用电等，而且在这些系

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