新穎低壓萬能斷路器

電子機電論文字數:26560.頁數:46  論文編號:JD469 

目    錄
摘  要  i
Abstract   ii

第1章  緒論   1 
1.1  課題背景   1
1.2  智能控制器簡介   2
1.2.1  基本結構及保護功能   3
1.2.2  斷路器的主要技術參數   4
1.3  智能斷路器的功能特點及發展現狀   5
1.3.1  智能斷路器的功能特點  5
1.3.2  國內外的發展現狀及趨勢  6
1.4  本文的主要工作  8
第2章 智能控制器的設計原理  10
2.1  電量參數的計量原理   10
2.2  保護的原理及實現方法   11
2.2.1  三段電流保護的實現原理  11
2.2.2  過電流保護特性曲線的運用  14
2.2.3  保護的實現   15
第3章  智能控制器的硬件系統設置   16
3.1  硬件設計準則   16
3.2  智能控制器的硬件設計準則   17
3.2.1  MCR機械脫扣   16
3.2.2  執行控制電路  18
3.3用戶界面  19
第4章  智能控制器的軟件設計  20
4.1  軟件設計概述  20
4.2  開發環境  20
4.3  軟件開發  21
4.3.1  主程序設計  21
4.3.2  定時采樣  21
4.3.3  故障處理  24
4.3.4  自檢程序設計  24
結論   26
致謝   27
參考文獻  28
附    錄   29   
附錄1 外文文獻  29
附錄2 外文譯文  37
附錄3 系統原理圖   44
附錄4 PCB電路版  45 

摘  要
該設計介紹低壓斷路器智能型控制器的研制，開發了面向配電系統斷路器的智能控制單元。主要目的是實現低壓斷路器的智能保護、遠程控制和集中管理，其內容為低壓斷路器智能控制單元的軟硬件設計及其上位機系統的開發。
該設計本文首先論述了裝置的硬件框架結構，確定單片機及其外圍功能單元的設計原理，通過系統的硬件和軟件綜合設計，實現了對斷路器的智能控制，對于電力系統中短路、過載、接地等故障實現智能控制，實時顯示線路運行時電流或故障信息。詳細論述了其中主要功能模塊的工作原理和設計方案，對裝置的各種測量、保護算法以及實現方法進行詳細的論述。該控制器單元以C8051單片機為核心處理器，主要進行數據實時采集處理和斷路器的故障保護，以實現斷路器的自動控制。其軟硬設計均采用模塊化和開放性的設計方法:硬件電路盡量選擇標準化、模塊化的串行芯片，而且留有余地，以備擴展;軟件采用層次化和多任務的設計思想，有效地提高了軟件系統的靈活性和可移植性。
其次，該設計設計并實現了一種適合于上位機和單片機之間串行通信協議，利用Labview開發的上位機管理系統界面友好、易于使用和管理，實現上位機對智能控制單元的集中控制、調度和管理。接口采用RS-485總線標準，硬件接口簡單，通信可靠，解決了上位機和智能控制器單元之間的通信問題。并就研制的裝置在硬件上和軟件上所采取的各種抗干擾措施進行了具體說明。
實驗結果表明，該設計研制的低壓斷路器智能控制器基本上達到了預期的設
計效果，對以后開發低壓斷路器智能控制器具有一定的參考價值。

關鍵詞:  斷路器;  智能控制器;  過電流保護;

基本結構及保護功能
斷路器的結構比較復雜，一般由觸頭系統、滅弧裝置、脫扣裝置和操動機構等四部分組成。智能斷路器中的智能控制器，是斷路器中技術含量最高的部分，對斷路器性能的影響也最大。斷路器的結構原理如圖1-1所示。斷路器的觸頭系統包括主觸頭和輔助觸頭。主觸頭接在主電路中，輔助觸頭接在控制電路中。主觸頭中通過的電流很大，它應能通斷負載電流和分斷短路電流。電路發生短路時，短路電流比額定電流大得多，此時斷路器要能分斷電路，必須有很強的滅弧能力。觸頭斷開時產生的電弧，受電弧電流產生的磁場作用，被吸入滅弧罩中，分割成一段一段的短弧。由于短弧電壓低、熱量小，所以能很快散熱滅弧，切斷電路。斷路器有一套較為復雜的自動脫扣裝置和傳動杠桿，所以能在發生短路等故障時自動跳閘，切斷電源，起到保護作用。脫扣裝置有以下四種:過電流脫扣器、熱過載脫扣器、欠電壓脫扣器、分勵脫扣器。另外，斷路器必須具有自由脫扣機構。它的作用是在上述任一種脫扣器動作到脫扣狀態后，均能使觸頭與操動機構失去聯系，即使這時再推動操動機構，合閘力也不能傳到觸頭，使得斷路器無法合閘。這就可以避免電路故障狀態時合閘引起的危害。