基于ARM處理器的煤礦饋電開關保護裝置的研制

摘 要：設計并實現了一個基于ARMCortex-M3處理器為核心的饋電開關保護裝置，該保護裝置可為低壓電網提供安全保障。文章給出了該保護裝置的設計方案，并對其硬件和軟件系統的設計進行了詳細的闡述。

關鍵詞：饋電開關；ARM處理器；保護裝置

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）8-0077-02

我國的饋電開關保護技術起步于20世紀50年代，經歷了模仿蘇美、西歐等先進國家的產品到自主開發、非智能化到智能化的發展歷程，饋電開關保護裝置為井下低壓供電提供了有力保障。目前，井下低壓饋電開關保護的方法比較多，但其存在的不足之處便是靈敏度、可靠性和準確性易受到外部條件的影響，難以適應復雜的井下工作環境。基于此認識，考慮到嵌入式應用領域中32位ARM處理器具有的高性能、低成本和低功耗等優點，決定將其運用到低壓饋電開關保護中去。

1 保護裝置系統總體設計

該饋電開關保護裝置系統采取芯片為STM32F103RS的32位ARMCortex-M3處理器，系統硬件是以STM32F103RS芯片為核心的嵌入式硬件平臺，并根據保護裝置的需要設計了多種功能模塊；該饋電開關保護裝置系統軟件采取了μC/OS-II嵌入式實時操作系統，按照一定的優先級將各個功能模塊的控制程序進行任務管理。為了促使該保護裝置安全、穩定運行，在系統軟件和硬件方面分別加入了抗干擾設計。

該保護裝置的安裝位置為開關防爆腔內，經饋電開關的斷路器來完成電路的通斷。其工作原理是互感器對電網的電量參數進行采集，保護器由A/D端口接收信號并對其進行分析、判斷和處理，發生故障時則通過繼電器閉合將跳閘回路接通使斷路器跳閘，從而實現故障保護。……