基于嵌入式系统的10kV开关柜智能控制装置研制

作     者：黄蓓 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李啸骢

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：传统手车开关 智能控制装置 嵌入式系统 

摘      要：断路器（俗称开关）是电力系统实现控制和保护的关键电气设备。在10k V配电网络中,手车式开关柜是重要的控制保护电器,同时也是配电系统智能化发展的重点设备。随着电网运营机构对电力网络智能化投入逐步增加,智能化电气设备越来越多的出现在电力系统中。而传统开关柜常用电磁式操动机构配合电气二次回路进行监视控制,不能满足智能电网快速调整快速响应的要求。因而对原有传统开关柜进行升级改造将对实现配电网智能化起到重要作用。本文主要研制了一种匹配传统10k V手车式开关柜的智能控制装置。先进行总体方案设计,首先根据立足于功能需求、技术指标以及设计要点,对智能控制装置开关操控装置进行的总体方案整体进行设计;然后再根据总体方案设计细化各个子模块的设计与实现,对子模块的软硬件进行了分析和设计,包括:手车行进和地刀控制模块、电量和电能质量采集模块、温湿度采集和控制模块、智能五防闭锁模块和红外人体感应模块。该装置的微处理器采用STM32F103ZET6处理器和嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统开发平台,完成开关量数据的读取、处理、通信和显示。MODBUS-RTU通信协议实现各功能模块与主控模块之间的通信。控制和通信开关功能通过现场高速总线集成到主控制模块中,实现装置的可配置性与灵活性。开关柜的操作状态反馈、分合闸控制、手车行进、参数测量、数据采集等功能均由智能控制装置操控管理。测试结果表明:电动控制模块能很更好地实现开关底部盘车与开关门体的进出操作、接地刀闸的电动操作、断路器的智能控制;电量采集准确;温湿度采集准确,并经测控模块对采集数据做出分析后并对机柜温湿度进行即时调整;智能五防可有效避免人员误入带电空间,降低电气事故发生的概率;红外人体感应可以有效识别工作人员并驱动照明和语音提示。各模块均能够实现预期的功能。