智能脫扣器的設(shè)計畢業(yè)論文開題報告(正)

1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題 目： 智能脫扣器的設(shè)計 系： 電氣信息學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名： 廖浩安 學(xué) 號： 200701010511 指導(dǎo)教師： 施曉蓉 2011年 3月 12 日畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告1文獻(xiàn)綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2500字以上的文獻(xiàn)綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。文獻(xiàn)綜述一.智能脫扣器在低壓電器中的應(yīng)用近年來，電器的設(shè)計、研制和開發(fā)進(jìn)入了一個嶄新的時代。電器在技術(shù)理論和電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正處于不斷更新和全面提高的階段。傳統(tǒng)的有觸點電器在結(jié)構(gòu)原理、最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用新材料、新工藝方面不斷和完善；真

2、空電器、半導(dǎo)體電器以及其他新型電器如微電子技術(shù)和電器技術(shù)結(jié)合的機(jī)電一體化電器或智能化電器亦在開拓發(fā)展之中；電器產(chǎn)品向著組合化、成套化發(fā)展。將智能化技術(shù)引入低壓電器，使低壓電器技術(shù)在研究、檢測、生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)上發(fā)生根本的變化。智能斷路器、智能電動機(jī)保護(hù)器、智能接觸器等智能電器元件和智能型配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運而生。智能斷路器就是將智能型監(jiān)控器的功能與斷路器集成在一起，主要是實現(xiàn)了斷路器的智能化。斷路器的保護(hù)功能大大加強(qiáng)：可實現(xiàn)長延時、短延時、瞬時過流保護(hù)、接地、欠壓保護(hù)等保護(hù)功能。在斷路器上可顯示電壓、電流、頻率、有功功率無功功率、功率因數(shù)等系統(tǒng)運行參數(shù)。目前,在供電系統(tǒng)中大量使用軟起動器、變頻器、電

3、力電子調(diào)速裝置、不間斷電源等裝置，使電網(wǎng)和配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了大量的高次諧波,而模擬式電子斷路器一般只反映故障電流的峰值,造成斷路器在高次諧波的影響下發(fā)生誤動作。帶微處理器的智能化斷路器反映的是負(fù)載電流的真實有效值，可避免高次諧波的影響。與傳統(tǒng)的雙金屬片熱繼電器相比，微電子控制的智能式熱繼電器具有一系列優(yōu)點：可保護(hù)電動機(jī)過載、斷相、三相不平衡、反相、低電流、接地矢壓、欠壓等故障，并可數(shù)字顯示故障類型，保護(hù)不同起動條件與工作條件下的電動機(jī)，動作特性可靠。將微處理器引入交流接觸器中，實現(xiàn)智能交流接觸器起動、保護(hù)、分?jǐn)嗳^程的優(yōu)化控制。目前采用了特殊結(jié)構(gòu)的觸頭系統(tǒng)，實現(xiàn)了接觸器的無弧、少弧分?jǐn)?大大提高

4、了接觸器的電壽命,實現(xiàn)了交流接觸器技術(shù)的重大突破，達(dá)國際先進(jìn)水平。將微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合形成智能混合式交流接觸器技術(shù)的重大突破，達(dá)國際先進(jìn)水平。將微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合形成智能混合式交流接觸器。在智能交流接觸器基礎(chǔ)上研制的新型智能混合式交流接觸器，只采用3個單相可控硅與接觸器觸頭并聯(lián),就可實現(xiàn)吸合與分?jǐn)噙^程中的無弧運行，從而大大降低混合式交流接觸器的成本，實現(xiàn)了全過程的優(yōu)化控制,，達(dá)到了節(jié)能、節(jié)材、無聲運行、高操作頻率、高電壽命并且實現(xiàn)了與計算機(jī)的雙向通信功能。在智能電器元件的基礎(chǔ)上,研制和開發(fā)智能開關(guān)柜，使控制系統(tǒng)的自動化程度大大提高。要開發(fā)性能優(yōu)良的低壓電器產(chǎn)品,必須要有先進(jìn)的測

5、試、檢驗手段。20世紀(jì)90年代人們提出了“可測性設(shè)計”的觀念。在系統(tǒng)設(shè)計開始就同時考慮測試問題,并同時進(jìn)行可測性設(shè)計,縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。研發(fā)的光機(jī)電電磁電器動態(tài)測試裝置，將計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)與電器技術(shù)結(jié)合在一起，實現(xiàn)了電器動態(tài)過程各參數(shù)的可視化實時檢測。應(yīng)用了軟測量技術(shù)、數(shù)據(jù)事例技術(shù)以及模糊識別技術(shù),解決了難以直接測量的特性參數(shù)的軟測量、電器動態(tài)過程中的疏失誤差以及電器性能的綜合評估等問題。該裝置目前已應(yīng)用于新型智能交流接觸器的研究與開發(fā)中,為深入研究電器的實時最優(yōu)控制，達(dá)到最優(yōu)運行與大幅度提高其性能指標(biāo),縮短設(shè)計周期起到了重要的作用。二. 脫扣器的發(fā)展和要求低壓斷路器主

6、要用來對發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器和電纜等設(shè)備進(jìn)行過載，短路和接地故障保護(hù)。脫扣器是斷路器的中樞部件，它承擔(dān)著斷路器的各種保護(hù)、報警、顯示與控制功能。早期的脫扣器為電磁式的。其工作原理是利用雙金屬片在流過電流時發(fā)熱變形而使脫扣器動作，這類脫扣器制造調(diào)整困難，精度低和可靠性差。60年代，美國開始研制電子脫扣器，并應(yīng)用于低壓斷路器。電子脫扣器具有保護(hù)功能多、延時精度高、選擇性好、整定范圍大和返回系數(shù)高等特點。此外還可以增加接地保護(hù)，過載保護(hù)功能，使低壓電器的保護(hù)特性更完善，性能得到了提高。此后國外先進(jìn)工業(yè)國家相繼開發(fā)出多種電子脫扣器，從分立元件、集成電路發(fā)展到利用微型計算機(jī)技術(shù)的智能脫扣器。80年代開

7、始，法國mg公司研制成功st-608型智能脫扣器，abb公司也開發(fā)出pr1型智能脫扣器，日本、美國、德國也都開始將智能型脫扣器應(yīng)用于低壓斷路器中。我國的智能脫扣器研究起步較晚，但在科技人員的不懈努力下已取得很大成績，開發(fā)出了多種產(chǎn)品并形成了系列化，在功能上也已達(dá)到了一定水平。傳統(tǒng)的斷路器保護(hù)功能是通過脫扣器中機(jī)械系統(tǒng)的動作來實現(xiàn)的，其效果也不夠理想。為了防止用電設(shè)備故障以及在供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時損壞用電設(shè)備，在傳統(tǒng)斷路器的基礎(chǔ)上逐步開發(fā)出更可靠和更具保護(hù)性能的斷路器。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路的出現(xiàn)，大大縮小了普通電子電路的體積，因而出現(xiàn)了以專用集成電路為基礎(chǔ)的多功能脫扣器，從而促進(jìn)了多功能

8、斷路器的發(fā)展。同時微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為低壓電器的智能化提供了條件。智能脫扣器是智能斷路器的核心部件，它不僅能夠提供普通斷路器的各種保護(hù)功能，還能實時顯示電路中的各種參數(shù)(電流、電壓、功率、功率因數(shù)等)，以及和pc機(jī)進(jìn)行通信等功能。由于用電設(shè)備數(shù)量的迅猛增加，對電力系統(tǒng)的運行安全可靠性、電能的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)提出了更高的要求。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運行情況復(fù)雜，覆蓋地域遼闊。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)，故障中最常見危害最大的就是各種形式的短路和過載，其危害是:(1) 故障點通過很大的短路電流和所燃起的電弧，將故障設(shè)備損壞；(

9、2) 電源到短路點間流過短路電流，它們引起發(fā)熱和電動力將會造成在該路徑中有關(guān)的非故障元件損壞；(3) 靠近故障點的部分網(wǎng)絡(luò)供電電壓大幅度的下降，使用戶的正常工作遭到破壞甚至影響產(chǎn)品質(zhì)量；(4) 造成較人范圍的停電，破壞電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至使該系統(tǒng)瓦解和崩潰 。所謂不正常狀態(tài)是指系統(tǒng)的正常工作受到干擾，使運行參數(shù)偏離正常值，如一些設(shè)備過負(fù)荷、系統(tǒng)頻率或某些地區(qū)電壓異常、系統(tǒng)震蕩等。故障和不正常運行狀態(tài)若不及時處理或處理不當(dāng)時，就可能在電力系統(tǒng)中引起事故。事故是指人員傷亡和設(shè)備損壞、對用戶停電或少送電、電能質(zhì)量降低到不能允許的程度。斷路器就是在當(dāng)電網(wǎng)不正常情況時，如過載、過壓、

10、欠壓和短路等，能自動的把負(fù)載從電網(wǎng)上斷開，從而避免危及操作人員安全和設(shè)備的正常運行，防止人身事故和火災(zāi)事故。其執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能型脫扣器的基本功能是:(1)當(dāng)出現(xiàn)過載時，能依據(jù)運行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力延時跳閘。(2)當(dāng)出現(xiàn)短路情況時，能瞬時跳閘或短延時跳閘。智能脫扣器的多種保護(hù)功能中，最基本的就是過流保護(hù)，其它保護(hù)功能都是在過流保護(hù)的基礎(chǔ)上派生的，它們的基本原理大體相同。隨著科技的不斷發(fā)展，人們對脫扣器提出了更高的要求，可通信化，高性能、高可靠性、小型化、模塊化、組合化、電子化和智能化已成為了脫扣器發(fā)展的方向。目前，國外已開發(fā)出了系列化智能脫扣器。這些智能化脫扣器的性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的脫扣器

11、產(chǎn)品。我國在這一研究領(lǐng)域還有很多工作需要我們?nèi)プ鳌Ｈ?結(jié)束語 當(dāng)今社會，由于工業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致用電量的急劇增大，致使出現(xiàn)用電短缺，用電短缺又直接影響人們生活和生產(chǎn)的需要，所以“錯峰用電”這個名詞我們也就不陌生了?！板e峰用電”畢竟影響企業(yè)的生產(chǎn)和人們的生活。所以在經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動下，變電站必然向協(xié)調(diào)自動化發(fā)展。而且眾所周知，變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，他擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)。隨著現(xiàn)代計算機(jī)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，也為變電站的優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成提供了技術(shù)基礎(chǔ)，既然已經(jīng)有了這樣的前臺，變電站只有不斷加大科技含量，涉取國外先進(jìn)技術(shù)，才能滿足人們生活和生產(chǎn)的需要，使整個社會

12、能夠協(xié)調(diào)發(fā)展。四參考文獻(xiàn)1 王曉麗.面向21世紀(jì)低壓電器技術(shù) j.低壓電器,2001.(1)2 何瑞華.我國低壓電器新世紀(jì)發(fā)展探討 j.低壓電器,2000.(1)3 于永芳等.檢測技術(shù) m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,19964 方鴻發(fā).低壓電器 m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,19825 王仁祥.常用低壓電器原理及其控制技術(shù) m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.6 黃紹平、秦祖澤. 低壓斷路器過電流脫扣器動作值的整定c.低壓電器，19977 高任堂. 電子技術(shù)在低壓萬能斷路器上的應(yīng)用j.電器開關(guān)，20018 竇振中. pic系列單片機(jī)原理和程序設(shè)計m.北京航空航天大學(xué)出版社，19979 integrat

13、ed circuit，true rms-to-dc converterad536a.analog devices10 梁 錦、王耀南. 智能脫扣器電參量測試及測量不確定度問題j.計量與測量技術(shù)，200611 何瑞華. 我國低壓電器新世紀(jì)發(fā)展策略探討 j.低壓電器，200012 陳德桂. 面向21世紀(jì)的低壓電器新技術(shù) j.低壓電器，200113 李智化、費鴻俊、雷德森. 智能低壓電器的發(fā)展與展望c. 上海電器技術(shù)，1998畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告開題報告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施 開 題 報 告一、課題研究的

14、目的與意義在當(dāng)今以電能作為能量傳輸和使用的主要方式的時代，從電力的產(chǎn)生、傳輸?shù)椒峙涫褂玫倪^程中，各個方面對電能質(zhì)量都有較高的要求，出現(xiàn)故障的幾率和范圍越小越好，故障持續(xù)時間越短越好，而且要有較高的自動化、智能化水平。斷路器是能接通、承載以及分?jǐn)嗾ｋ娐窏l件下的電流，也能在規(guī)定的非正常電路條件下接通承載一定時間和分?jǐn)嚯娏鞯囊环N開關(guān)電路，具有過載、短路、漏電和接地等故障保護(hù)功能。而對線路進(jìn)行各種參數(shù)的檢測，在符合預(yù)定條件下發(fā)出信號使斷路器動作由脫扣器來完成，因此斷路器的性能很大程度上取決于脫扣器的性能，脫扣器是斷路器里最重要的核心部件。老式斷路器為得到不同的保護(hù)特性，要配置不同的脫扣器，如電磁式器

15、件、熱脫扣器和延時脫扣器等，其動作時間長，精度低，特別是整定比較困難。隨著計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，脫扣器由熱式、電磁式、電子式脫扣器，發(fā)展到具有微控制芯片的智能化脫扣器，智能脫扣器除了要實現(xiàn)斷路器的分合控制和對線路過載、短路、接地故障進(jìn)行保護(hù)的基本功能外，還可以測量和顯示電流、電壓、功率等電參數(shù)，進(jìn)行軟硬件自檢，并且通過鍵盤可以修改保護(hù)整定值，通過通信接口實現(xiàn)遙測、遙控、遙調(diào)功能。這對于變電、配電和供電的自動化和無人值守有很重要的意義。在當(dāng)前斷路器的機(jī)械結(jié)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)等技術(shù)日益成熟的情況下，大力發(fā)展智能化脫扣器，使得斷路器產(chǎn)品的性能有質(zhì)的提高已經(jīng)成了業(yè)內(nèi)的共識.二、課題發(fā)展

16、現(xiàn)狀和前景展望早期的斷路器保護(hù)功能是利用了某些物理效應(yīng)，通過機(jī)械系統(tǒng)的動作來實現(xiàn)的，因而體積較大，效果也不理想。為了防止用電設(shè)備發(fā)生故障時影響整個供電線路，以及在供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時損壞用電設(shè)備，在傳統(tǒng)斷路器的基礎(chǔ)上逐步開發(fā)出更可靠的和具有更多保護(hù)功能的斷路器。例如，具有短路保護(hù)、熱保護(hù)、漏電保護(hù)、缺相保護(hù)等功能的斷路器。早期的脫扣器是電磁式過電流脫扣器，該脫扣器功能簡單，只能完成瞬時保護(hù)，在此基礎(chǔ)上又逐步出現(xiàn)了帶有過載延時、短路延時功能的脫扣器。70年代開始出現(xiàn)了電1-式脫扣器，隨著微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電氣開關(guān)的智能化成為了i q能。卿能化裝,n應(yīng)包括信號檢測的隨機(jī)性、靈敏性和精確性;信號的

17、處理、邏輯思維及正確的判斷性;有效、靈敏的執(zhí)行功能及信息的可通信性n。對于智能化的電氣開關(guān)，不僅能夠提供普通斷路器的各種保護(hù)功能，還能實時顯示電路中各種參數(shù)，各種保護(hù)功能的動作參數(shù)也可以監(jiān)視、設(shè)定和修改，保護(hù)電路動作時的故障值也可以存儲在非易失存儲器中以便查詢。具有了這些優(yōu)點，智能脫扣器的功能日益強(qiáng)大，現(xiàn)在己在低壓配電系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。目前具有代表性的產(chǎn)品國外有梅蘭日蘭的m系列，abb的f2系列，三菱的ae系列，西門子的3wn系列，該系列產(chǎn)品的脫扣器中還有一種可選功能，就是脫扣前導(dǎo)信號，當(dāng)3wn斷路器過載時，過載脫扣前200ms時它會給出報警信號，在某場合如晶閘管變流系統(tǒng)中這個功能是很有用

18、的。國內(nèi)主要以dw15等系列為主，電子化和智能化產(chǎn)品較少，脫扣器相應(yīng)以電磁式和熱式為主，僅有少量的電子式和智能化的脫扣器。但其中的新產(chǎn)品dw45系列斷路器的脫扣器已具有與工控機(jī)、plc等通訊的功能，能提供開關(guān)狀態(tài)、二相電流等數(shù)據(jù)，并能提供電壓、功率因數(shù)、有功功率等參數(shù)，在國內(nèi)同類產(chǎn)品中處于領(lǐng)先水平。山此可見，國外的產(chǎn)品功能較為強(qiáng)大，有些甚至可以與中壓微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品媲美，但價格普遍偏高。國內(nèi)的產(chǎn)品價格低廉，更貼近中國市場購買力，但功能稍弱。因此有必要加大研究的投入力度，盡早的實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)的智能化控制。三、本課題的主要內(nèi)容本課題以脫扣器為研究對象，利用微電子技術(shù)及單片機(jī)技術(shù)，采用微處理器，設(shè)計出

19、的小型智能脫扣器，不僅能獨立完成過流和短路保護(hù)功能，還能對脫扣器的動作時間參數(shù)(電流和時間值)進(jìn)行選擇。（一）智能脫扣器的基本功能1.保護(hù)功能2.測量和顯示功能3.通訊功能4.監(jiān)控功能5.人機(jī)交互功能6.故障示波功能（二）硬件設(shè)計智能脫扣器主要是由cpu、信號采集、電源、顯示和鍵盤、執(zhí)行輸出等幾個部分組成的。所以對這幾個部分的研究為重點，對智能脫扣器做一個完整的硬件設(shè)計，使其可以保住智能脫扣器的所有功能而且能更好的配合對智能斷路器的工作。其中的各種模塊電路也是其硬件設(shè)計的重點，在論文正文中對其各個模塊的電路設(shè)計詳細(xì)的作出了解釋和說明。（三）軟件設(shè)計智能監(jiān)控單元的監(jiān)控對象是連接在一次電路中的開關(guān)電器及其被控的電力設(shè)備和用電設(shè)備，無論是對現(xiàn)場參量的檢測還是對設(shè)備和開關(guān)電器本身的保護(hù)，都要求具有很高的實時性、可靠性。此外，監(jiān)控單元物理結(jié)構(gòu)體積小，內(nèi)存容量有限，程序編制和數(shù)