【正文】 I 論文題目： 基于 STC89C52RC 單片機(jī) 的 漏電保護(hù)控制器研制 專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 摘 要 漏電保護(hù)是煤礦井下供電系統(tǒng)保護(hù)的重要保護(hù)之一，隨著煤礦現(xiàn)代化程度的不斷提高，對(duì)煤礦井下供電系統(tǒng)的可靠性 、安全性和連續(xù)性的要求越來(lái)越高。 煤礦井下工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常出現(xiàn)漏電故障，漏電故障如不及時(shí)排除會(huì)存在較大的危害，如可引起瓦斯爆炸，煤塵的爆炸，提前點(diǎn)燃雷管等事故，直接危及人身安全，因此煤礦井下電網(wǎng)必須裝設(shè)漏電保護(hù)裝置。 本文利用附加直流電源檢漏的原理，針對(duì) 煤礦井下不同的電壓等級(jí)，設(shè)計(jì)出了基于51 單片機(jī)的漏電保護(hù)控制器。該控制器硬件漏電信號(hào)的采集與處理單元、信息的顯示單元、報(bào)警與跳閘的執(zhí)行單元；軟件并采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)思路，包括系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示這些模塊。 該控制器可對(duì)煤礦井下低壓系統(tǒng)漏電故障迅速準(zhǔn)確的作出判斷，發(fā)出跳閘和報(bào)警信號(hào)，切除干線故障。經(jīng)過(guò)硬件和軟件的調(diào)試達(dá)到了預(yù)期要求。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)，附加直流，絕緣電阻，漏電保護(hù) II 目 錄 第 1 章 前 言 ............................................................................................................................ 1 課題研究的背景及意義 ............................................................................................. 1 井下低壓電網(wǎng)漏電保護(hù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 ..................................................................... 1 課題研究的主要內(nèi)容 ................................................................................................ 2 第 2 章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) .............................................................................................................. 3 煤礦井下低壓電網(wǎng)漏電故障分析 ................................................................................ 3 附加直流電源漏電保護(hù)原 理 ........................................................................................ 4 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 ...................................................................................................................... 4 硬件設(shè)計(jì)方案 ................................................................................................................ 5 控制器的硬件設(shè)計(jì)要求 ...................................................................................... 5 設(shè)計(jì)思路 .............................................................................................................. 5 主回路 .................................................................................................................. 5 信號(hào)處理 .............................................................................................................. 6 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ................................................................................................... 8 單片機(jī)芯片 STC89C52RC .................................................................................. 9 顯示電路 ............................................................................................................ 10 控制、驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行電路 .................................................................................... 11 電源部分 ............................................................................................................ 11 軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 12 初始化設(shè)置 ........................................................................................................ 12 信號(hào)采集模塊 .................................................................................................... 12 數(shù)據(jù)處理模塊 .................................................................................................... 13 顯示模塊 ............................................................................................................ 14 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 ...................................................................................................................... 14 硬件調(diào)試 ...................................................................................................................... 14 主回路的調(diào)試 .................................................................................................... 14 信號(hào)采集單元的調(diào)試 ........................................................................................ 15 顯示單元調(diào)試 .................................................................................................... 15 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元調(diào)試 ............................................................................................ 15 控制、驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行單元調(diào)試 ............................................................................ 15 硬件綜合調(diào)試 .................................................................................................... 15 軟件調(diào)試 ...................................................................................................................... 16 第 5 章 總 結(jié) ............................................................................................................................ 16 致 謝 .......................................................................................................................................... 17 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 18 附錄Ⅰ系統(tǒng)硬件圖 .................................................................................................................... 19 附錄Ⅱ 系統(tǒng)軟件 ...................................................................................................................... 20 1 前 言 課題研究的背景及意義 漏電保護(hù)是煤礦井下供電系統(tǒng)的三大保護(hù)（ 過(guò)流保護(hù)、漏電保護(hù)、接地保護(hù) ）之一[1]。漏電故障不但會(huì)導(dǎo)致人身觸電，還會(huì)形成單相接地故障，如不及時(shí)排除還會(huì)發(fā)展為相間短路故障，產(chǎn)生的電弧還有可能造成瓦斯和煤塵的爆炸。所以為了確保人身安全，避免因漏電引起的瓦斯、煤塵爆炸，《煤礦安全規(guī)程》 [2]規(guī)定，在煤礦井下低壓電網(wǎng)必須漏電或選擇性漏電保護(hù)裝置。 設(shè)置完善的漏電保護(hù)裝 置，在漏電時(shí)有效的切除故障，可以避免因此產(chǎn)生的人身或生產(chǎn)事故，大大提高供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。因此，研究高可靠性的漏電保護(hù)裝置對(duì)煤礦井下人身及生產(chǎn)安全有著深遠(yuǎn)的影響和巨大的應(yīng)用價(jià)值。 井下低壓電網(wǎng)漏電保護(hù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 漏電保護(hù)技術(shù)是確保生命安全和設(shè)備安全的一項(xiàng)重要電力技術(shù)。漏電保護(hù)裝置的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個(gè)階段 [3]。 1912 年德國(guó)正式發(fā)明了電壓型漏電保護(hù)器標(biāo)志著漏電保護(hù)器進(jìn)入了初始發(fā)展階段 [4]。 20 世紀(jì) 50 年代，美、德、日、法相繼研制出來(lái)靈敏度為 30mA 的電流型漏電保護(hù)器，漏電保護(hù)裝置技術(shù)進(jìn) 入發(fā)展階段 [5]。 20 世紀(jì) 70 年代，各國(guó)開(kāi)始制定規(guī)程，強(qiáng)制在一些場(chǎng)所安裝漏電保護(hù)器，標(biāo)志著漏電保護(hù)裝置的發(fā)展進(jìn)入成熟階段[6]。 我國(guó)研究漏電保護(hù)器起步晚于國(guó)外，進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代我國(guó)用電量逐年增加，觸電事故也隨之增加，為了適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展需要，煤炭工業(yè)部于 1982 年，在江蘇省徐州市中國(guó)礦業(yè)學(xué)院召開(kāi)了煤炭系統(tǒng)的第二次全國(guó)性漏電保護(hù)會(huì)議，總結(jié)了前一段時(shí)間的漏電保護(hù)科研工作，并為今后繼續(xù)開(kāi)展漏電保護(hù)指出了方向 [7]。會(huì)議認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)開(kāi)展低壓電網(wǎng)選擇性漏電保護(hù)裝置的研究、超前切斷電源裝置的研究、漏 電保護(hù)安全參數(shù)的研究、直流架線式電網(wǎng)漏電保護(hù)裝置的研究以及礦井低壓電網(wǎng)絕緣阻抗值的測(cè)定等項(xiàng)工作。 1986 年我國(guó)制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB6829《漏電電流動(dòng)作保護(hù)器（剩余電流動(dòng)作保護(hù)器）》， 1995 年進(jìn)行了重新修訂，明確規(guī)定了漏電保護(hù)器產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求、工作條件和試驗(yàn)方法，從此我國(guó)漏電保護(hù)器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)進(jìn)入科學(xué)化、規(guī)范化階段，產(chǎn)品系列逐步齊