塑壳断路器瞬动保护可靠性试验设备中计算机测控技术

论文摘要

塑壳断路器属于保护类电器,如果它的可靠性不高,尤其是瞬动保护可靠性不符合生产和生活的需要,会给用户带来很大的影响,甚至造成严重的经济损失。塑壳断路器的可靠性研究是国内外学术研究的重要领域,同时由于塑壳断路器的工作特点与失效模式不同于控制类电器,且与其它保护类电器也有所不同,故其可靠性指标及试验方法等均不能直接借鉴其它产品。因此,对塑壳断路器的可靠性试验进行深入研究具有重要的意义。断路器进行瞬动特性试验时,由于合闸相角的原因,试验电路中会产生暂态电流,暂态电流的存在对试验精度产生严重的影响。因此,在开关电器的短路实验中,为确保电流中非周期分量最小,采用精度高使用方便的选相合闸装置十分必要。本文指出了目前计算机控制的断路器瞬动特性试验设备存在的问题并提出了改进方案,设计了以80C196KC单片机作为核心的选相合闸装置,对装置进行了硬件和软件设计。硬件设计包括执行器和控制器的设计,电压同步信号的处理,以及单片机最小系统和开关量输入信号的设计。由于固态继电器存在的缺陷,执行机构选择的是响应速度极快的可控硅。单片机通过光电耦合器控制可控硅的接通与关断。同时将电源电压信号处理成方波让单片机产生中断从而检测其零点。为了接收上位机计算得出的功率因数角,设计了单片机与PC机的通信接口。软件设计方面,完成了单片机中获取合闸相角,串行口中断服务,外部中断及采用计算机内部定时中断等技术完成选相合闸等程序的编写。上位机通信程序采用C语言编写。该装置应用于断路器瞬动特性试验设备中,较好的消除了试验中的暂态电流。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 课题研究的背景和意义
• 1-1-1 断路器可靠性技术的研究
• 1-1-2 国内、外可靠性试验设备和技术发展状况
• §1-2 瞬动特性检测技术的发展和现状
• §1-3 研究的内容与要解决的问题
• 第二章 瞬动特性试验设备及暂态过程分析
• §2-1 目前断路器瞬动特性试验设备
• 2-1-1 检测设备的主电路设计
• 2-1-2 检测回路设计
• 2-1-3 控制回路设计
• §2-2 暂态电流产生的原因及影响
• 2-2-1 暂态电流的产生
• 2-2-2 电流非周期分量的影响
• 第三章 选相合闸装置的总体设计方案
• §3-1 执行器
• §3-2 控制器
• 3-2-1 单片机最小系统
• 3-2-2 电压同步信号
• 3-2-3 通信接口
• 3-2-4 开关量输入信号
• §3-3 设备的主从式结构和装置核心部分的硬件组成
• 第四章 执行机构研究及装置硬件设计
• §4-1 固态继电器动作时间测定
• §4-2 可控硅电路试验
• 4-2-1 双向可控硅动作时间检测
• 4-2-2 双向SCR改为两个单向SCR的反并联
• §4-3 单片机中断信号的处理
• 4-3-1 选择OP37 处理电源信号
• 4-3-2 选择LM339 处理电源信号
• 4-3-3 波形观测及分析
• §4-4 开关量输入信号设计
• 第五章 试验设备的软件设计及精度研究
• §5-1 80C196KC单片机的HSO及软件定时器
• §5-2 程序介绍
• §5-3 选相精度
• 第六章 上位机与下位机的通信
• §6-1 单片机通信接口设计
• 6-1-1 MAX485 芯片
• 6-1-2 单片机串行口控制与操作
• §6-2 下位机通信程序
• 6-2-1 实现预定的优先级排队顺序的软件措施
• 6-2-2 单片机串口通信
• 6-2-3 CRC校验
• §6-3 主机通信程序设计
• 6-3-1 主机开发软件选择
• 6-3-2 PC机异步通信适配器8250 及其编程操作
• 6-3-3 程序功能流程图
• 6-3-4 程序片段简介
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果