永磁断路器智能控制器的设计

论文总字数：23489字

摘 要

电力系统的稳定性与智能化程度在很大程度上取决于断路器的智能化水平。本文针对目前应用越来越广泛的永磁真空断路器进行智能控制器的设计，这对于提高真空断路器的智能化水平，进而提升电网的稳定性，具有重要的理论意义和工程应用价值。

本文介绍了永磁真空断路器操动机构的形式及工作原理，具体讨论分析了国内外在永磁真空断路器智能控制器方面的相关理论研究的现状。在断路器智能控制技术中，同步控制技术是其核心部分。在分析断路器智能控制器技术的原理基础上，对永磁机构在投切不同负载时同步控制的最佳相位进行研究。简要介绍了电网的电压、电流信号有效值等参数的计算方法。

同时制定了相应的控制装置硬件框架设计方案来满足智能控制技术的要求。采用DSP TMS320F2812作为控制系统的主要模块，给出了电源模块、采样模块、驱动模块、过零检测模块、RS485通信模块、硬件看门狗模块等具体硬件电路设计和功能原理。根据智能控制功能、通信功能的要求，实现了数据采样、数据处理分析、同步分合闸、RS485总线通信等功能。

关键词：真空断路器、智能控制、永磁机构、过零点、DSP

Abstract

The intelligent level of the breaker has an important impact on the stability and intelligence of power system. Currently, with the more and more wide application of permanent magnet vacuum circuit breaker（PMVCB), this thesis designs the intelligent controller, which has important theoretical significance and engineering application value on improving the intelligent level of PMVCB and stability of the grid.

This thesis introduces the configuration and the operating principle of the actuator of PMVCB. The state-of-art development of the theory at home and abroad related to the intelligence control of PMVCB is reviewed in detail. Synchronous control technology is the core part in the circuit breaker intelligence control technology. The investigation of the best phase of synchronous control under different loads is based on the theoretical analysis of the intelligence control. The calculation methods of the grid voltage, current root-mean-square value are briefly introduced.

Meanwhile, the hardware framework is accordingly designed to meet the requirements of the intelligence control. The detailed hardware circuit and functional principle of the modules including power supply, sampling, driving, zero-cross detection, RS485 communication and hardware watchdog are designed with using DSP TMS320F2812 as the primary control module. It realizes the statistical sampling, data analysis and processing, synchronous switching on/off and RS485 bus communication, etc, according to the requirement of the intelligence control and communication functions.

KEY WORDS: Vacuum circuit breaker, Intelligence control, Permanent magnet actuator, Zero crossing, DSP

目录

摘 要 I

ABSTRACT I

目 录 Ⅱ

第1章 引 言 1

1.1 课题背景及研究意义 1

1.1.1课题的研究背景 1

1.1.2课题的研究意义 1

1.2 永磁真空断路器的结构原理 1

1.3 国内外研究现状 2

1.4 论文主要工作和章节安排 4

1.4.1论文主要工作 4

1.4.2论文章节安排 4

第2章 断路器同步控制技术 5

2.1 同步控制技术 5

2.1.1同步控制技术原理 5

2.1.2同步控制技术的应用 6

2.2 电网参数计算原理 12

2.2.1电网电压、电流计算 12

2.2.2电网功率、功率因数的计量 13

2.3 本章小结 14

第3章 智能控制系统硬件设计 15

3.1 硬件整体设计方案 15

3.2 DSP主控模块 16

3.3 电源模块 16

3.4 数据采样模块 17

3.4.1电网电量采集 17

3.4.2电容电压采集 18

3.5 驱动模块 19

3.6 过零检测模块 19

3.7 RS485总线通信模块 20

3.8 硬件看门狗模块 21

3.9 本章小结 21

第4章 智能控制系统软件设计 22

4.1 软件系统总体设计 22

4.2 数据采样与处理模块设计 23

4.2.1 MAX11046芯片的A/D转换 23

4.2.2数据处理子程序 23

4.3 同步分合闸操作模块设计 24

4.4 通信模块设计 25

4.5 本章小结 25

第5章 总结与展望 26

5.1 论文总结 26

5.2 展望 26

参考文献 27

1. 引言

断路器是电力系统的重要组成部分，其智能化水平对电力系统的智能化程度具有重要的影响。设计研究与电网相配套的高性能、高可靠性智能断路器是电网稳定性与可靠性的技术保障，而断路器智能控制器设计是一个重要的课题。

课题背景及研究意义

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