由，用光电耦合器实现隔离。图开入量与单片机接口电路图位移量输入环节该环节的功能是将断路器的触头位移量转换为电脉冲信号，然后通过电路处理进行四倍频和正反向运动的识别。现仅将其功能简介如下安装于断路器操动机构主轴上的旋转光栅片在主轴的带动下运动，通过图电路，将位移信号转换为相位差为的两路方波脉冲，其中超前为正向运动，为合闸超前为反向运动，为分闸。两路脉冲经过导线送至图电路主板上光电耦合器的隔离侧，然后转换到非隔离侧进行处理。处理后的信号经过单稳态电路挑出上跳沿下跳沿，四个跳沿信号结合原信号送芯片，通过该芯片实现四倍频和正反向辨向功能。图四倍频辨向环节电路图开关量输出环节输出量与单片机接口电路如图所示，开关量输出环节输出的信号包括声光报警跳闸命令等。在本设计的开关量输出环节我们需要考虑的问题有单片机的供电电压单片机的口线驱动能力较差光电隔离单片机上电时端口不定状态的闭锁保护。针对以上问题本设计采取的措施是采用低供电电压的总线驱动器，供电电压采用高传送比典型值为的达林顿输出光电耦合器，其驱动能力可达该输出环节的闭锁方法是的光电二极管由的光电三极管供电的动作电平相反。因为该监测装置兼有跳合闸线圈保护功能，故必要时可以跳开跳合闸回路，以保护线圈。图开出量与单片机接口电路图通信接口环节通信接口的选型设计和操作相对其他环节来讲较为复杂，且存在通信模块与单片机的电平不匹配需要解决，为了叙述的连贯性，本文另立章对其进行了专门阐述。详见第五章。温度测量环节简介单线数字温度传感器是美国公司刚刚推出的新产品。线式数字温度传感器将间的温度信号转换成位二进制位符号位，位数据位。转换后的温度值位二进制通过的数据线直接输入到单片机，无需通过转换。读写指令以及温度转换指令通过数据总线传入。有两种供电方式由电源引脚直接供电由数据线寄生供电。另外，每个在出厂时已经给定了唯的编码，正因为每个都包含有个唯的位编码，所以可以实现在根总线上挂接多个数字温度传感器。数字温度传感器与等温度传感器相比除具有相当的测温范围和精度外，还具有温度测量精确和不受外界干扰等优点。温度采集系统设计构成的数字温度信号采集电路如图图所示。图为测温系统在测量现场的电路图为单片机侧的光电隔离电路。测温系统设计需要考虑的因素有器件件工作电压不同单片机工作电压光耦，工作电压数据传输环节工作电压工作电压数据传送的可靠性，即数据传输的抗干扰设计问题单片机与数字温度传感器的隔离问题数字温度传感器对光电耦合器频率的要求。图图所示的电路是基于以上考虑设计的，工作原理略。历史数据保存环节该环节通过非易失存储器实现对断路器开断次数以及开断电流的记录。为美国公司的非易失性芯片族中的最新成员，它把看门狗定时器电源监控和三种功能集成在单个封装内，提高了自身可靠性，降低了系统成本，并减少了对电路板空间的要求。的存贮器部分是的位串行，结构为四字节页方式，串口协议为，简单易行，每字节可写入次，数据可保存年。它内部的提供在掉电情况下保护那些需要保存的数据。此外，还具有片内偶然性写保护，时钟速率。低功耗的等待电流为，工作电流。与接口电路如图所示。液晶显示环节该装置的显示单元采用的是三线串行接口低功耗低工作电压带背光带看门狗位段通用型液晶显示器。选择该显示器的原因是有两个接口的工作电压范围是也是低功耗器件。该器件的使用较为简单，引脚图及其接线参考北京青云液晶显示模块技术说明书，这里不再祥述。第章软件设计硬件级驱动软件设计定时器中断服务程序流程由于历史数据保存环节的非易失存储器芯片带有看门狗定时器，所以单片机看门狗定时器工作于普通位定时器方式。该定时器是个时基，设定在。这个时基也是的采样周期。每个采样点加起来计为个采样点，即每周点。采用这种方式的原因有三分合闸记录期间需要高采样速度来保证分合闸记录的实时性求主回路电流有效值的最大斜率算法受采样干扰的影响严重，点求和相当于平均，有滤波功能单片机自带为位，次相加结果仍然在字节范围内，加的结果可以直接用，不需要再求平均，故此相当于提高采样精度。该中断服务程序用到了两个计数单元计数单元计数单元。计数单元被用作计数器为字节，逢十进到计数单元，计数单元为两字节计数器。这样计数单元事实上是采样数据保存间隔定时器周期为计数单元被用作系统的绝对时钟，无论是分合闸操作的时间序列还是温度转换的定时时间都可以由计数单元来相对确定。定时器中断服务程序流程图如下图所示。中断服务程序流程中断服务程序的功能是将采样得到的数据进行处理，如果不到个点，只是将当前采样数值加到暂存单元，如果够次，这将暂存单元的内容保存，同时求出相电流的斜率，如果它们中间有采样最大值点折算出此时的电流幅值。中断服务程序流程图如下图所示。图中断服务程序流程图状态量输入中断服务程序流程该程序完成的功能是将变化的状态量记录下来并做出相应的处理，由于遵循中断服务程序尽可能短的原则，该程序主要是设标志，真正的处理是在主程序中完成的。程序简述如下如果有合分闸令输入，设置合分闸标志，主程序见到合分闸标后将进入合分闸时序记录子程序当状态输入量是辅助接点换位时，则记录辅助接点的时序位置和行程的位移位置，并且设标志表示已经进入合闸或者分闸状态。在分闸操作中，分闸换位点还需要记录此时的电流有效值以备计算触头电磨损之用。状态量输入中断服务程序流程图如下图所示。计数器捕获中断服务程序流程单片机有两个定时计数器，它们都具有捕获功能。在本设计中它们工作于计数状态，分别用于记录正向和反向运动的位移量，合闸行程分闸行程。合分闸过程中的任点的位置都可以由的数值唯确定，再结合时间序列，就可以算出速度参量。由于断路器的行程长度是大概已知的例如断路器的行程为，这样我们就可以让捕获行程的和位置由他们计算分合闸平均速度。计数器捕获中断服务程序流程图如下图所示。图计数器捕获中断服务程序流程图数据采集子程序对的操作有条操作命令，对存储器有条操作指令。单线接口访问的协议是初始化操作指令存储器操作指令，意即对进行操作，首先应对其初始化，初始化序列包括主机发出复位脉冲给后发回倍数动稳定倍数二次负荷倍数短路热稳定性校验，故满足热稳定性。短路动稳定性校验显然，满足动稳定性。侧电流互感器的选取最大长期工作电流可按变压器过载倍考虑而,，由表查出电流互感器的额定电压为，额定电流比为，故初步确定选用的型号为的电流互感器。广东海洋大学届本科生毕业设计短路热稳定性校验，故满足热稳定性。短路动稳定性校验，故满足动稳定性。避雷器的选取牵引变电所为预防感应雷电波的入侵，通常采用避雷器保护，以限制入侵雷的辐值和陡度，从而保护电气设备的安全。系列磁吹阀式避雷器额定参数如下表表系列磁吹阀式避雷器额定参数安装点参数型号额定电压灭弧电压工频放电电压有效值不小于不大于冲击放电电压不大于冲击电流残压不大于时时避雷针的选择避雷针位置的确定首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规范的要求电压及以上的配电装置，般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，广东海洋大学届本科生毕业设计但在土壤电阻率大于的地区，宜装设独立的避雷针。独立避雷针线宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。在变压器的门型架构上，不应装设避雷针避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不小于的要求。初步确定避雷针的安装位置后，再根据下列公式进行计算，校验是否在保护范围之中。根据保护要求和设计规程，选择如下接闪器选用针长为的圆钢，直径为引下线采用般明敷，直径为的圆钢。避雷针的保护范围计算根据测算该变电所大概面积为所区围墙内占地面积所区围墙内建筑面积主控制楼面积。若在变电所的四角装设等高的避雷针如图,则按能保护变电所全部范围则图闭雷针联合保护图取两针最远的距离所以,考虑到以后的发展取避雷针的高度为。被保护物的高度，时广东海洋大学届本科生毕业设计时，被保护物的高度，时时，时，时，时，时，时，时，可见,内侧的最小宽度都满足，所以避雷针,之间的面积都得到保护，其外部条件都得到保护，所以取支的避雷针能满足要求。广东海洋大学届本科生毕业设计第章继电保护的设计继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的必不可少的技术措施之。继电保护装置是指能反应电力系统中电器元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的种自动装置。它的基本任务是自动迅速有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。反应电器元件的不正常运行状态，并动作与断路器跳闸发出信号或减负荷。由此可见由，用光电耦合器实现隔离。图开入量与单片机接口电路图位移量输入环节该环节的功能是将断路器的触头位移量转换为电脉冲信号，然后通过电路处理进行四倍频和正反向运动的识别。现仅将其功能简介如下安装于断路器操动机构主轴上的旋转光栅片在主轴的带动下运动，通过图电路，将位移信号转换为相位差为的两路方波脉冲，其中超前为正向运动，为合闸超前为反向运动，为分闸。两路脉冲经过导线送至图电路主板上光电耦合器的隔离侧，然后转换到非隔离侧进行处理。处理后的信号经过单稳态电路挑出上跳沿下跳沿，四个跳沿信号结合原信号送芯片，通过该芯片实现四倍频和正反向辨向功能。图四倍频辨向环节电路图开关量输出环节输出量与单片机接口电路如图所示，开关量输出环节输出的信号包括声光报警跳闸命令等。在本设计的开关量输出环节我们需要考虑的问题有单片机的供电电压单片机的口线驱动能力较差光电隔离单片机上电时端口不定状态的闭锁保护。针对以上问题本设计采取的措施是采用低供电电压的总线驱动器，供电电压采用高传送比典型值为的达林顿输出光电耦合器，其驱动能力可达该输出环节的闭锁方法是的光电二极管由的光电三极管供电的动作电平相反。因为该监测装置兼有跳合闸线圈保护功能，故必要时可以跳开跳合闸回路，以保护线圈。图开出量与单片机接口电路图通信接口环节通信接口的选型设计和操作相对其他环节来讲较为复杂，且存在通信模块与单片机的电平不匹配需要解决，为了叙述的连贯性，本文另立章对其进行了专门阐述。详见第五章。温度测量环节简介单线数字温度传感器是美国公司刚刚推出的新产品。线式数字温度传感器将间的温度信号转换成位二进制位符号位，位数据位。转换后的温度值位二进制通过的数据线直接输入到单片机，无需通过转换。读写指令以及温度转换指令通过数据总线传入。有两种供电方式由电源引脚直接供电由数据线寄生供电。另外，每个在出厂时已经给定了唯的编码，正因为每个都包含有个唯的位编码，所以可以实现在根总线上挂接多个数字温度传感器。数字温度传感器与等温度传感器相比除具有相当的测温范围和精度外，还具有温度测量精确和不受外界干扰等优点。温度采集系统设计构成的数字温度信号采集电路如图图所示。图为测温系统在测量现场的电路图为单片机侧的光电隔离电路。测温系统设计需要考虑的因素有器件件工作电压不同单片机工作电压光耦，工作电压数据传输环节工作电压工作电压数据传送的可靠性，即数据传输的抗干扰设计问题单片机与数字温度传感器的隔离问题数字温度传感器对光电耦合器频率的要求。图图所示的电路是基于以上考虑设计的，工作原理略。历史数据保存环节该环节通过非易失存储器实现对断路器开断次数以及开断电流的记录。为美国公司的非易失性芯片族中的最新成员，它把看门狗定时器电源监控和三种功能集成在单个封装内，提高了自身可靠性，降低了系统成本，并减少了对电路板空间的要求。的存贮器部分是的位串行，结构为四字节页方式，串口协议为，简单易行，每字节可写入次，数据可保存年。它内部的提供在掉电情况下保护那些需要保存的数据。此