基于STM32F103R8T6的數字式量度繼電器設計與應用

圖2　信號采集電路

1.4  人機交互單元
人機交互單元采用LED顯示和按鍵輸入，系統采用單排四位LED數碼管顯示各種信息。用戶可根據實際需要進行設置。在編程狀態下顯示菜單及參數。數碼管顯示采用動態掃描方式，其驅動電路使用一片74HC595加三極管構成。
1.5  RS485通訊接口
通訊接口模塊采用通用的RS-485、Modbus RTU通訊規約，能實現遙測、遙控、遙信等功能，見圖3。

圖3　通訊電路原理圖

1.6  繼電器輸出接口
繼電器輸出接口（圖4）是動作的執行機構，當出現故障時，繼電器便會產生動作，發出報警或脫扣信號。

圖4　繼電器輸出原理圖

2　 軟件設計
由于本量度繼電器采用數字電路，核心元件采用的是32位單片機，運算速度快（時鐘頻率72MHz），保護算法都由軟件實現，因此，由同一電參量引申而出的保護功能可集成于一體（如測量三相電流可實現過載、欠載、不平衡、斷相、相序等多種保護），不像靜態繼電器那樣，不同的保護功能需要不同的模擬電路來實現，導致單個靜態繼電器往往只有一種保護功能。
2.1  程序設計
本繼電器的軟件設計主要包括計算、保護、顯示、按鍵、通訊等各種功能子程序。其中計算子程序主要用于進行信號的采集和運算，實時測量保護對象的電參量；保護子程序主要集成有各種保護算法，將測量得到的各種參數與預先設定的值來進行對比，來確定是否有故障出現，及時進行保護；顯示、按鍵子程序用于人機交互；通訊子程序則用于將各種參量通過通訊接口遠傳給后臺控制系統。
由于程序內容較多，現給出主程序流程（圖5）和保護子程序流程圖（圖6）。