论文摘要
塑壳断路器是用于接通、分断电力线路负荷和各种短路故障的一种开关器件,广泛应用于低压配电系统中。断路器的保护功能是由脱扣器实现的,脱扣器应该具有过载、短路、接地、漏电等故障保护功能。传统的低压断路器的检测单元和保护功能大多是通过电磁元件完成,由此带来动作时间长、保护精度较低、整定困难等缺点,本文因此提出了改进低压断路器的测控单元智能脱扣器的测量及保护算法原理,并进行了具体的硬件和软件模块的设计,实现低压断路器的智能保护、远程控制和集中管理。论文详细论述了智能脱扣器的设计原理,从电气参量采样传感器到电气参量计算方法,从智能脱扣器具有的各种保护特性到实现这些保护特性的数学模型。在此基础上,确定了MCU系统及其外围功能单元的设计原理。通过系统硬件和软件综合设计,旨在实现智能控制器的测量、监视、控制、通信和保护等各种功能。文中详细论述了硬件和软件各个模块的设计原理。在本课题中,智能脱扣器在硬件上以Atmel公司生产的Atmega16为核心处理器,主要进行数据的实时采集处理和断路器的故障保护等。软件程序部分采用模块化的设计方法,使用汇编语言编程,并且从硬件和软件两个方面采取了多项改进措施,提高了智能脱扣器的稳定性和可靠性。针对塑壳式断路器电流互感器在大电流时饱和的问题,提出了电流互感器的软件修正方法,并给出了实测和拟合的数据,修正结果表明,该方法精度和可靠性高,在实际应用中简化了设计。选用RS-485串行通信标准总线接口,采用串行数据通信方式进行低压电器通信接口的设计,对低压电器的可通信技术进行了研究。利用Modbus协议实现了现场智能脱扣器与主控计算机的双向通信,达到了遥信、遥测、遥调和遥控的目的,使之更符合电力系统信息化、智能化和网络化的要求。
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摘要Abstract第一章 引言1.1 塑壳断路器简介1.2 塑壳断路器国内外研究现状1.3 脱扣器概述1.3.1 脱扣器发展史1.3.2 脱扣器基本特征及基本功能1.3.3 脱扣器应解决的问题1.4 论文研究的目标及意义1.5 论文研究特点及内容安排1.5.1 研究特点1.5.2 本文内容安排第二章 塑壳断路器与智能脱扣器2.1 塑壳断路器2.1.1 断路器结构及保护功能2.1.2 断路器的主要性能指标2.1.3 智能型断路器2.2 智能脱扣器2.2.1 脱扣器功能介绍2.2.2 脱扣器设计原理2.2.2.1 电网参量的测量2.2.2.2 智能脱扣器的保护原理与实现方法2.2.2.3 智能脱扣器的自诊断2.2.2.4 能量记忆原理2.3 本章小结第三章 系统硬件设计3.1 硬件总体设计3.2 电流检测原理3.3 微控制器Atmega163.4 信号处理电路3.5 电源设计3.6 人机接口设计3.7 脱扣模块设计3.8 通信模块的设计3.9 抗干扰设计3.10 本章小结第四章 系统软件设计4.1 软件设计的总体方案4.2 软件设计任务和方案4.3 软件设计4.3.1 主程序设计4.3.2 故障保护处理程序设计4.3.2.1 长延时处理程序4.3.2.2 瞬时处理程序4.4 系统软件抗干扰设计4.4.1 软件系统受干扰的原因4.4.2 软件抗干扰措施4.5 本章小结第五章 电流互感器设计5.1 电流互感器的工作原理5.2 电流互感器的饱和问题5.2.1 电流互感器饱和的原因分析5.2.2 确定电流互感器饱和点的方法5.3 CT 波形分析5.4 曲线拟合算法5.5 本章小结第六章 智能脱扣器的通信设计6.1 国内外中低压电器设备网络化发展的现状6.2 数据通信基础6.3 现场总线概述以及 RS-485 总线介绍6.3.1 现场总线概述6.3.2 RS-485 总线通信6.3.2.1 RS-485 总线标准6.3.2.2 Modbus-RTU 通信协议6.4 通信模块的软件设计6.4.1 从站通信程序的设计6.4.2 与上位机通信程序的设计6.4.2.1 软件操作系统平台6.4.2.2 编程工具6.4.2.3 Delphi 中通信程序的实现6.4.2.4 系统的数据信息管理方式6.5 本章小结第七章 试验及数据分析7.1 试验基础7.2 试验过程出现的问题及数据分析7.2.1 检测值线性度问题7.2.2 跑飞现象7.2.3 试验数据分析7.3 本章小结第八章 总结与展望8.1 总结8.2 工作展望致谢参考文献
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