带有区域选择性连锁的智能塑壳断路器研究

【摘要】配电网是电能使用的一个重要环节，与人类的生产生活密不可分。而断路器是配电网中重要的保护电器和操作电器，其性能关系到用电者的人身和财产安全。随着社会生产力的提高，电网智能化的概念正在得到普及，对智能塑壳断路器的研究得到产业界和学术界越来越多的关注。本文从技术发展和市场需求出发，分析了智能塑壳断路器的发展历史，总结国内外厂商和研究机构的相关技术发展现状，归纳其发展趋势，研究设计具有区域选择性连锁功能的智能塑壳断路器控制器。根据断路器的应用背景，提出断路器控制器的功能要求，并进行总体方案设计，硬件上分为电源模块、信号采集电路、人机界面模块、网络通信模块及操作接口。其中，电源模块采用自生电源结合后备电源的供电方式，详细讨论自生电源的硬件设计和控制方法。结合技术发展趋势和产品实际需要，选取以太网实现网络通信。基于uC/OS实时内核设计控制器软件，软件分为6个任务，分别实现电气参数计算、保护功能、人机界面、数据存储、自诊断以及网络通信功能。详细阐述这些功能的实现方法，提供任务间的同步与互斥策略。从配电网系统着眼，研究过电流保护在全电流范围内的选择性，分析电流选择性、时间选择性和逻辑选择性的原理，总结其各自的特点。依据国标GB/T22710-2008，采用模拟热量积累的方法实现三段保护功能。研究区域选择性连锁的的原理，并基于本断路器控制器的以太网通信功能，设计区域选择性连锁的运行逻辑，给出软件实现方法。搭建断路器控制器测试平台，从自生电源的纹波、负载调整特性、输入调整特性，三段保护电流-时间关系，通信组网功能以及区域选择性连锁功能上对断路器控制器进行了测试。实验表明，该控制器具有上述的功能，并达到相关的精度要求。
【作者】李晓军；
【导师】周亚军；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】塑壳断路器；智能控制器；自生电源；区域选择性连锁；

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