电力故障录波器设计(附件)【字数：5640】
电力是人类社会生活中不可或缺的一部分，电力系统的安全稳定运行对工业发展、人民生活、交通线运输甚至国家安全都有着重要的作用，所以保证电力系统安全稳定运行是重中之重。而电力故障录波器作为电力保护的重要设备，它的应用明显改善了其它继电保护装置动作的正确性，很大的提高了电力系统的稳定性。本次设计就是基于上述工程实际，对电力故障录波器装置进行了设计说明。通过分析电力故障录波器的背景意义和发展现状，对总体方案设计，最后对各个程序模块进行调试和功能验证，使其达到设计要求。
目 录
引 言 1
一、概述 2
（一）课题研究背景 2
（二）电力故障录波器国内外发展现状 2
二、故障录波器总体方案设计 2
（一）电力故障录波器原理 2
（二）设计总体方案 3
（三）设计方案论证 3
三、故障录波器硬件方案设计 4
（一）ARM硬件系统电路 4
（二）数据采集电路 6
（三）输入输出系统电路 8
四、电力故障录波器软件设计 10
（一）软件方案设计 10
（二）电力故障录波器主程序 11
（三）A/D转换程序 12
（四）故障处理程序 12
五、电力故障录波器功能验证 14
（一）整定值设置 14
（二）A/D转换功能验证 14
（三）整体功能验证 15
总 结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录（一）：主程序代码 20
附录（二）：PCB图 24
引 言
众所周知，社会的现代化发展离不开电力，电力的发展代表了一个国家的现代化水平和工业发展水平，稳定且充足的电力供应对百姓生活、交通运输、企业发展、国家建设甚至国民安全都有着至关重要的作用。电力供应作为基础设施的一部分，稳定高效安全的电力供应对吸引外资，提高制造业，稳定经济发展在目前的经济新常态下又有着特别的意义。电力是第二次科技革命的标志，发展至今，作为人类的生活“必需品”和现代工业生产的主要能源，随着社会发展和用电量的加大，电力 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
系统扩大的同时也变得更复杂，因此电力设备的安全稳定运行对国家和社会都有着重要意义。 一、概述
（一）课题研究背景
顾名思义，电力故障录波器就是能够记录故障发生前后电力系统各个节点电压、电流、频率和潮流变化的一种自动装置。通过对这些数据的分析可以判断继电保护装置，动作是否正确，动作是否迅速，还可以对故障进行定位和制定反事故措施，找出继电保护装置的缺陷，这些对于电力系统能否安全稳定运行具有至关重要的作用。因此，把电力故障录波器称为电力系统?的“黑匣子”和电网?安全运行的“心电图”，这个比喻再贴切不过了。随着电力系统的不断扩大和计算机技术的发展，设计一款新型功能强大、运算速度和精确度更高的故障录波器很有现实意义。
（二）电力故障录波器国内外发展现状
国外故障录波器的研制早于我国，我国在引进外来的之前用的是机械光学式故障录波器。这种录波器因为机械动作延迟，启动较慢，往往不能正确记录故障发生时刻的波形，只能记录故障发生后的波形。而且用的是光胶卷来记录波形，记录数据少，存储容量非常有限，而且需要频繁更换胶卷，维护复杂，定时录取波形，还不能及时观看，只能以模拟量的方式输出，不利于分析计算，价格昂贵，应用价值不大。取而代之的是产于90年代初的数字式故障录波器，这种故障录波器与前一代的机械光学式故障录波器相比实用性明显提高了不少。虽然已经可以投入使用，但也有其固有缺点，采用大量分立元件，运算速度慢，抗干扰性差，数据容易丢失，保真度不高，波形不直观，容易出故障等多种缺陷，越来越不能满足电网发展的需要，现也已被淘汰。
现在电力系统应用的都是基于计算机技术的微机型故障录波器。这种故障录波器相比较之前的就有很多突出优点，运算速度快、存储容量大、记录数据准确可靠、硬件设施先进可靠．而且能够通过网络实时传送，延迟做到最小，便于故障分析．数据处理能力也大大提高，能够实现很多之前不能实现的功能，如故障定位、能够观看任意时刻的波形等等，能够满足电力系统安全稳定运行的基本要求。
但是这种还远远没有发挥计算机技术的优势，用的还是十几年前的计算机技术水平，没有应用最新的计算机技术，也没有使用新型材料，数据处理和A/D转换速率还不够快，功能还不够完善等，还有很大的发展空间。随着大数据、云计算、智能家居的提出，电力系统也提出了新的发展方向：智能电网。现在的电力系统也在改造中，未来的发展趋势肯定会基于最新的计算机技术，生产出精确度更高，具有强大的分析能力和数据传送通信能力，能够精确记录波形变化，功能更加强大完善的故障录波器。
二、故障录波器总体方案设计
（一）电力故障录波器原理
电力故障录波器和电力系统微机继电保护装置原理相似，都需要对信号进行采集、处理和分析，都具有开关量输入、输出，人机对话和通信功能。只不过是电力故障录波器在发生故障时是对故障波形进行记录，而电力系统微机继电保护装置是控制相应继电器动作。电力故障录波器工作原理如图21所示，工作时就是对信号进行采集、处理和分析，然后在判断电力系统发生故障后进行波形记录。
图21 电力故障录波器工作原理图
（二）设计总体方案
在具体的设计中，应考虑实际的运行要求、工作环境、稳定性和成本等方面综合考虑制定方案，下面进行电力故障录波器的总体方案设计。如图22所示，在电力故障录波器的设计中，大的方面可以分为三部分：数据采集系统，ARM核心板系统和人机接口系统。
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图22 总体方案
（三）设计方案论证
目 录
引 言 1
一、概述 2
（一）课题研究背景 2
（二）电力故障录波器国内外发展现状 2
二、故障录波器总体方案设计 2
（一）电力故障录波器原理 2
（二）设计总体方案 3
（三）设计方案论证 3
三、故障录波器硬件方案设计 4
（一）ARM硬件系统电路 4
（二）数据采集电路 6
（三）输入输出系统电路 8
四、电力故障录波器软件设计 10
（一）软件方案设计 10
（二）电力故障录波器主程序 11
（三）A/D转换程序 12
（四）故障处理程序 12
五、电力故障录波器功能验证 14
（一）整定值设置 14
（二）A/D转换功能验证 14
（三）整体功能验证 15
总 结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录（一）：主程序代码 20
附录（二）：PCB图 24
引 言
众所周知，社会的现代化发展离不开电力，电力的发展代表了一个国家的现代化水平和工业发展水平，稳定且充足的电力供应对百姓生活、交通运输、企业发展、国家建设甚至国民安全都有着至关重要的作用。电力供应作为基础设施的一部分，稳定高效安全的电力供应对吸引外资，提高制造业，稳定经济发展在目前的经济新常态下又有着特别的意义。电力是第二次科技革命的标志，发展至今，作为人类的生活“必需品”和现代工业生产的主要能源，随着社会发展和用电量的加大，电力 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
系统扩大的同时也变得更复杂，因此电力设备的安全稳定运行对国家和社会都有着重要意义。 一、概述
（一）课题研究背景
顾名思义，电力故障录波器就是能够记录故障发生前后电力系统各个节点电压、电流、频率和潮流变化的一种自动装置。通过对这些数据的分析可以判断继电保护装置，动作是否正确，动作是否迅速，还可以对故障进行定位和制定反事故措施，找出继电保护装置的缺陷，这些对于电力系统能否安全稳定运行具有至关重要的作用。因此，把电力故障录波器称为电力系统?的“黑匣子”和电网?安全运行的“心电图”，这个比喻再贴切不过了。随着电力系统的不断扩大和计算机技术的发展，设计一款新型功能强大、运算速度和精确度更高的故障录波器很有现实意义。
（二）电力故障录波器国内外发展现状
国外故障录波器的研制早于我国，我国在引进外来的之前用的是机械光学式故障录波器。这种录波器因为机械动作延迟，启动较慢，往往不能正确记录故障发生时刻的波形，只能记录故障发生后的波形。而且用的是光胶卷来记录波形，记录数据少，存储容量非常有限，而且需要频繁更换胶卷，维护复杂，定时录取波形，还不能及时观看，只能以模拟量的方式输出，不利于分析计算，价格昂贵，应用价值不大。取而代之的是产于90年代初的数字式故障录波器，这种故障录波器与前一代的机械光学式故障录波器相比实用性明显提高了不少。虽然已经可以投入使用，但也有其固有缺点，采用大量分立元件，运算速度慢，抗干扰性差，数据容易丢失，保真度不高，波形不直观，容易出故障等多种缺陷，越来越不能满足电网发展的需要，现也已被淘汰。
现在电力系统应用的都是基于计算机技术的微机型故障录波器。这种故障录波器相比较之前的就有很多突出优点，运算速度快、存储容量大、记录数据准确可靠、硬件设施先进可靠．而且能够通过网络实时传送，延迟做到最小，便于故障分析．数据处理能力也大大提高，能够实现很多之前不能实现的功能，如故障定位、能够观看任意时刻的波形等等，能够满足电力系统安全稳定运行的基本要求。
但是这种还远远没有发挥计算机技术的优势，用的还是十几年前的计算机技术水平，没有应用最新的计算机技术，也没有使用新型材料，数据处理和A/D转换速率还不够快，功能还不够完善等，还有很大的发展空间。随着大数据、云计算、智能家居的提出，电力系统也提出了新的发展方向：智能电网。现在的电力系统也在改造中，未来的发展趋势肯定会基于最新的计算机技术，生产出精确度更高，具有强大的分析能力和数据传送通信能力，能够精确记录波形变化，功能更加强大完善的故障录波器。
二、故障录波器总体方案设计
（一）电力故障录波器原理
电力故障录波器和电力系统微机继电保护装置原理相似，都需要对信号进行采集、处理和分析，都具有开关量输入、输出，人机对话和通信功能。只不过是电力故障录波器在发生故障时是对故障波形进行记录，而电力系统微机继电保护装置是控制相应继电器动作。电力故障录波器工作原理如图21所示，工作时就是对信号进行采集、处理和分析，然后在判断电力系统发生故障后进行波形记录。
图21 电力故障录波器工作原理图
（二）设计总体方案
在具体的设计中，应考虑实际的运行要求、工作环境、稳定性和成本等方面综合考虑制定方案，下面进行电力故障录波器的总体方案设计。如图22所示，在电力故障录波器的设计中，大的方面可以分为三部分：数据采集系统，ARM核心板系统和人机接口系统。
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图22 总体方案
（三）设计方案论证
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