电网电流保护系统的设计

论文编号:ZD1453  论文字数:17643,页数:43  附程序，CAD图

摘要
 本文以PLC为中央控制单元，设计了一种新型电网电流保护系统。该系统能自动转换控制方式，具有短路、过载、断相等保护功能，通过触摸屏液晶显示器，可记录并显示电网电流保护系统的工作和故障状态。
 首先，总体介绍了电网电流保护的发展与现状，阐述了研究该系统的重要性和必要性，提出了保护系统控制原则和技术要求。
 其次，电网电流保护的各种故障特征和保护原理，确立了每种故障保护的动作指标；规划了程序设计的方法，编写了各功能模块子程序。其中重点阐述了测控系统的设计思想、工作原理、硬件构成及软件框图。
 最后，分析了工业生产环境存在的干扰源及所产生干扰信号的特征，针对不同特征的干扰信号，制定了相应的硬件、软件防治措施。
 该保护系统采用了适合工业环境的可靠性高、抗干扰能力强的PLC为控制核心，并应用新型的保护原理及大规模集成电路，因此性能稳定，动作可靠。

 关键词:  PLC； 电流保护 ；触摸屏；过载保护； 断相保护

Abstract
 By analyzing the working principle of Current protection at present, a novel intelligent Current protection system is developed based on PLC. This system have a number of protective features, such as short circuit protection, over-current protection, open phase protection and so on. The operation condition and fault parameters of system can be displayed through touch screen liquid crystal display device.
 Firstly, the development and present situation, importance and necessity are introduced, function specifications, controlling principle and technical requirement of Current protection system are put forward.
 Secondly, according to safe condition circuit is designed; analyzed the fault character and protection principle of Grid current, action parameters are established; the program design method is plot, and compiled function module subprogram. Especially more attention is paid to design philosophy, operation principle, hardware block diagram and software flow chart of system.
 Finally, the interference source and features of interference single exit in industrious production environment are discussed; anti-interference measures of hardware and software are set down to eliminate interference single in this paper.
 This measurement and control system adopted PLC as control core, applied new protective theory and large scale integrated circuit, so its property is stable and action is reliable.
Key Words: programmable logic controller; Current protection；touch screen  measurement ；over-load protection；open phase protection 
目录
1 绪  论 5
1.1 电网电流继电保护的发展与现状 5
1.2 PLC的发展与应用 6
1.3 研究基于PLC的电网电流保护系统的意义 8
1.4 本文的研究内容 8
2 电流保护系统总体设计 10
2.1 CPU及扩展模块的选择 10
2.2 测控系统框图 11
3 测控系统硬件电路设计 13
3.2 外部参数设定电路 13
3.2.1 BCD 拨码盘 13
3.2.2 BCD码与PLC的接口： 14
3.4 过载保护设计 16
3.4.1 过载保护的原理 16
3.4.2 过载保护时限的确定 18
3.4.3 过载保护硬件电路 20
3.5 断相保护设计 20
3.5.1 断相运行电流 21
3.5.2 断相保护的硬件设计 23
4 测控系统的软件设计 25
4.1 系统的软件结构 26
4.2 监控程序模块设计 27
4.3 功能模块程序设计 27
4.3.1 额定参数读取模块 27
4.3.2 额定参数计算模块 29
4.3.3 模拟信号的采样处理 31
4.3.4 电流保护功能模块 32
5 测控系统的抗干扰设计 34
5.1 微机系统的干扰渠道及抗干扰措施 34
5.2 印刷电路板及电路的抗干扰设计 36
5.3 PLC的抗干扰设计 38
5.4 软件的抗干扰设计 39
结论 43
参考文献 44