新颖低压万能断路器

论文字数:26560.页数:46  论文编号:JD469 

摘  要
该设计介绍低压断路器智能型控制器的研制，开发了面向配电系统断路器的智能控制单元。主要目的是实现低压断路器的智能保护、远程控制和集中管理，其内容为低压断路器智能控制单元的软硬件设计及其上位机系统的开发。
该设计本文首先论述了装置的硬件框架结构，确定单片机及其外围功能单元的设计原理，通过系统的硬件和软件综合设计，实现了对断路器的智能控制，对于电力系统中短路、过载、接地等故障实现智能控制，实时显示线路运行时电流或故障信息。详细论述了其中主要功能模块的工作原理和设计方案，对装置的各种测量、保护算法以及实现方法进行详细的论述。该控制器单元以C8051单片机为核心处理器，主要进行数据实时采集处理和断路器的故障保护，以实现断路器的自动控制。其软硬设计均采用模块化和开放性的设计方法:硬件电路尽量选择标准化、模块化的串行芯片，而且留有余地，以备扩展;软件采用层次化和多任务的设计思想，有效地提高了软件系统的灵活性和可移植性。
其次，该设计设计并实现了一种适合于上位机和单片机之间串行通信协议，利用Labview开发的上位机管理系统界面友好、易于使用和管理，实现上位机对智能控制单元的集中控制、调度和管理。接口采用RS-485总线标准，硬件接口简单，通信可靠，解决了上位机和智能控制器单元之间的通信问题。并就研制的装置在硬件上和软件上所采取的各种抗干扰措施进行了具体说明。
实验结果表明，该设计研制的低压断路器智能控制器基本上达到了预期的设
计效果，对以后开发低压断路器智能控制器具有一定的参考价值。

关键词:  断路器;  智能控制器;  过电流保护;

基本结构及保护功能
断路器的结构比较复杂，一般由触头系统、灭弧装置、脱扣装置和操动机构等四部分组成。智能断路器中的智能控制器，是断路器中技术含量最高的部分，对断路器性能的影响也最大。断路器的结构原理如图1-1所示。断路器的触头系统包括主触头和辅助触头。主触头接在主电路中，辅助触头接在控制电路中。主触头中通过的电流很大，它应能通断负载电流和分断短路电流。电路发生短路时，短路电流比额定电流大得多，此时断路器要能分断电路，必须有很强的灭弧能力。触头断开时产生的电弧，受电弧电流产生的磁场作用，被吸入灭弧罩中，分割成一段一段的短弧。由于短弧电压低、热量小，所以能很快散热灭弧，切断电路。断路器有一套较为复杂的自动脱扣装置和传动杠杆，所以能在发生短路等故障时自动跳闸，切断电源，起到保护作用。脱扣装置有以下四种:过电流脱扣器、热过载脱扣器、欠电压脱扣器、分励脱扣器。另外，断路器必须具有自由脱扣机构。它的作用是在上述任一种脱扣器动作到脱扣状态后，均能使触头与操动机构失去联系，即使这时再推动操动机构，合闸力也不能传到触头，使得断路器无法合闸。这就可以避免电路故障状态时合闸引起的危害。

目    录
摘  要  i
Abstract   ii

第1章  绪论   1 
1.1  课题背景   1
1.2  智能控制器简介   2
1.2.1  基本结构及保护功能   3
1.2.2  断路器的主要技术参数   4
1.3  智能断路器的功能特点及发展现状   5
1.3.1  智能断路器的功能特点  5
1.3.2  国内外的发展现状及趋势  6
1.4  本文的主要工作  8
第2章 智能控制器的设计原理  10
2.1  电量参数的计量原理   10
2.2  保护的原理及实现方法   11
2.2.1  三段电流保护的实现原理  11
2.2.2  过电流保护特性曲线的运用  14
2.2.3  保护的实现   15
第3章  智能控制器的硬件系统设置   16
3.1  硬件设计准则   16
3.2  智能控制器的硬件设计准则   17
3.2.1  MCR机械脱扣   16
3.2.2  执行控制电路  18
3.3用户界面  19
第4章  智能控制器的软件设计  20
4.1  软件设计概述  20
4.2  开发环境  20
4.3  软件开发  21
4.3.1  主程序设计  21
4.3.2  定时采样  21
4.3.3  故障处理  24
4.3.4  自检程序设计  24
结论   26
致谢   27
参考文献  28
附    录   29   
附录1 外文文献  29
附录2 外文译文  37
附录3 系统原理图   44
附录4 PCB电路版  45 

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