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永磁真空断路器同步关合仿真及智能控制器的研制

作　者: 刘志岭
导　师: 郭凤仪
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 永磁操动机构同步关合涌流 GPRS 智能控制器
分类号: TM561.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 4次
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内容摘要

本文介绍了12KV永磁真空断路器同步关合仿真及智能控制器的研制过程，在查阅了大量资料和理论分析的基础上，开发了一套面向供配电系统断路器的智能控制器，同时在控制器中引入了同步关合设计理念和GPRS无线通信技术，在降低关合过程中的暂态过电压和涌流的同时，也实现真空断路器的智能控制、各项保护、远程监控等综合管理。在分析真空断路器发展背景及其同步关合技术的前提下，对真空断路器整体以及单稳态永磁机构的结构、工作原理进行了分析。利用MATLAB中的Simulink库来仿真断路器关合电容器负载、空载变压器负载以及空载线路负载时的暂态过电压和涌流情况并提出相应的控制策略。该断路器的控制装置利用TI公司生产的FMS320F2812DSP处理器，综合实时检测、同步关合控制思想、在线保护和GPRS通信等各项功能于一体。提出了硬件电路设计的总体设计方案，分结构、分单元的对组成硬件电路的各个模块进行了分析和讨论，确定了外围设备单元的设计原理以及各单元的具体电路图。软件部分也采用模块化的设计结构，采用C语言及汇编语言相融合的方法，使两种语言有机结合起来。GPRS上位机监控界面采用C#语言编写，缩短了编程周期也很好的兼顾程序的执行效率。最后对本研究过程中的电磁兼容问题，在硬件和软件方面进行了详细的分析和论述，并对本文的设计不足和今后的发展动向进行了简单总结和展望。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-19
  1.1 课题的研究目的和意义  11-12
  1.2 国内外发展过程和未来研究趋势  12-18
    1.2.1 永磁操动机构真空断路器的国内外发展现状  12-13
    1.2.2 断路器控制装置的发展状况  13-15
    1.2.3 永磁操动机构同步关合技术现状  15-16
    1.2.4 GPRS 无线通信技术的发展现状  16-18
  1.3 课题的研究背景  18
  1.4 论文的主要工作  18-19
2 永磁真空断路器总体介绍  19-24
  2.1 真空断路器整体结构  19-20
  2.2 真空永磁断路器工作过程  20
  2.3 真空断路器永磁操动机构特点  20-22
  2.4 双线圈单稳态永磁操动机构结构及工作原理  22-24
3 永磁真空断路器同步关合技术分析与仿真  24-42
  3.1 断路器单相同步关合技术的仿真分析  24-34
    3.1.1 电容器同步关合动态分析  24-29
    3.1.2 空载变压器同步关合技术分析  29-32
    3.1.3 空载线路同步关合技术分析  32-34
  3.2 断路器三相同步关合技术的仿真分析  34-41
    3.2.1 电容器的同步关合过程  34-36
    3.2.2 空载变压器的同步关合过程  36-38
    3.2.3 空载线路的同步关合过程  38-41
  3.3 断路器对不同负载的同步关合策略分析  41-42
4 智能控制器硬件电路设计  42-55
  4.1 硬件电路总体结构设计  42-43
  4.2 系统模块设计  43-46
    4.2.1 处理器选择  43
    4.2.2 电源电路设计  43-46
  4.3 模拟量输入模块  46-48
    4.3.1 采样电路设计  46-47
    4.3.2 滤波电路设计  47-48
    4.3.3 信号调理电路设计  48
  4.4 开关量 I/O 模块  48-50
    4.4.1 分合闸位置检测电路设计  48-49
    4.4.2 柱下遥控电路设计  49-50
    4.4.3 线圈驱动电路  50
  4.5 人机交互模块  50-52
    4.5.1 显示电路及键盘电路  50-52
    4.5.2 LCD 液晶显示电路设计  52
  4.6 GPRS 通讯模块  52-53
  4.7 硬件抗干扰设计  53-55
5 控制器软件设计  55-69
  5.1 系统主程序设计  55-57
  5.2 充电程序  57-59
  5.3 分合闸程序设计  59-60
  5.4 数据采集程序设计  60-62
  5.5 故障保护程序设计  62-65
    5.5.1 三段电流保护程序设计  62-64
    5.5.2 电压保护程序设计  64-65
  5.6 人机界面程序设计  65-66
    5.6.1 按键程序设计  65
    5.6.2 液晶显示程序设计  65-66
  5.7 GPRS 通讯设计  66-68
    5.7.1 软件的开发环境  66
    5.7.2 上位机监控软件的设计  66-68
  5.8 软件抗干扰设计  68-69
6 实验室测试及现场运行效果  69-74
  6.1 分合闸操作试验  69-71
    6.1.1 分闸操作试验  70
    6.1.2 合闸操作实验  70-71
  6.2 故障保护测试  71-73
    6.2.1 过压、欠压试验  72-73
    6.2.2 断路器可靠性试验  73
  6.3 现场运行效果  73-74
结论  74-75
参考文献  75-78
附录A 断路器控制箱实物图  78-79
附录B 断路器运行现场实物图  79-80
作者简历  80-82
学位论文原创性声明  82
学位论文数据集  82-83

永磁真空断路器同步关合仿真及智能控制器的研制

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