智能脱扣器的设计毕业论文开题报告(正)

1、 毕业设计(论文)开题报告题 目： 智能脱扣器的设计 系： 电气信息学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 廖浩安 学 号： 200701010511 指导教师： 施晓蓉 2011年 3月 12 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文献综述一.智能脱扣器在低压电器中的应用近年来，电器的设计、研制和开发进入了一个崭新的时代。电器在技术理论和电器产品结构正处于不断更新和全面提高的阶段。传统的有触点电器在结构原理、最佳结构设计和应用新材料、新工艺方面不断和完善；真

2、空电器、半导体电器以及其他新型电器如微电子技术和电器技术结合的机电一体化电器或智能化电器亦在开拓发展之中；电器产品向着组合化、成套化发展。将智能化技术引入低压电器，使低压电器技术在研究、检测、生产的各个环节上发生根本的变化。智能断路器、智能电动机保护器、智能接触器等智能电器元件和智能型配电网络系统应运而生。智能断路器就是将智能型监控器的功能与断路器集成在一起，主要是实现了断路器的智能化。断路器的保护功能大大加强：可实现长延时、短延时、瞬时过流保护、接地、欠压保护等保护功能。在断路器上可显示电压、电流、频率、有功功率无功功率、功率因数等系统运行参数。目前,在供电系统中大量使用软起动器、变频器、电

3、力电子调速装置、不间断电源等装置，使电网和配电系统中出现了大量的高次谐波,而模拟式电子断路器一般只反映故障电流的峰值,造成断路器在高次谐波的影响下发生误动作。带微处理器的智能化断路器反映的是负载电流的真实有效值，可避免高次谐波的影响。与传统的双金属片热继电器相比，微电子控制的智能式热继电器具有一系列优点：可保护电动机过载、断相、三相不平衡、反相、低电流、接地矢压、欠压等故障，并可数字显示故障类型，保护不同起动条件与工作条件下的电动机，动作特性可靠。将微处理器引入交流接触器中，实现智能交流接触器起动、保护、分断全过程的优化控制。目前采用了特殊结构的触头系统，实现了接触器的无弧、少弧分断,大大提高

4、了接触器的电寿命,实现了交流接触器技术的重大突破，达国际先进水平。将微电子技术和计算机技术结合形成智能混合式交流接触器技术的重大突破，达国际先进水平。将微电子技术和计算机技术结合形成智能混合式交流接触器。在智能交流接触器基础上研制的新型智能混合式交流接触器，只采用3个单相可控硅与接触器触头并联,就可实现吸合与分断过程中的无弧运行，从而大大降低混合式交流接触器的成本，实现了全过程的优化控制,，达到了节能、节材、无声运行、高操作频率、高电寿命并且实现了与计算机的双向通信功能。在智能电器元件的基础上,研制和开发智能开关柜，使控制系统的自动化程度大大提高。要开发性能优良的低压电器产品,必须要有先进的测

5、试、检验手段。20世纪90年代人们提出了“可测性设计”的观念。在系统设计开始就同时考虑测试问题,并同时进行可测性设计,缩短了产品的开发周期。研发的光机电电磁电器动态测试装置，将计算机技术、传感器技术、电力电子技术与电器技术结合在一起，实现了电器动态过程各参数的可视化实时检测。应用了软测量技术、数据事例技术以及模糊识别技术,解决了难以直接测量的特性参数的软测量、电器动态过程中的疏失误差以及电器性能的综合评估等问题。该装置目前已应用于新型智能交流接触器的研究与开发中,为深入研究电器的实时最优控制，达到最优运行与大幅度提高其性能指标,缩短设计周期起到了重要的作用。二. 脱扣器的发展和要求低压断路器主

6、要用来对发电机、电动机、变压器和电缆等设备进行过载，短路和接地故障保护。脱扣器是断路器的中枢部件，它承担着断路器的各种保护、报警、显示与控制功能。早期的脱扣器为电磁式的。其工作原理是利用双金属片在流过电流时发热变形而使脱扣器动作，这类脱扣器制造调整困难，精度低和可靠性差。60年代，美国开始研制电子脱扣器，并应用于低压断路器。电子脱扣器具有保护功能多、延时精度高、选择性好、整定范围大和返回系数高等特点。此外还可以增加接地保护，过载保护功能，使低压电器的保护特性更完善，性能得到了提高。此后国外先进工业国家相继开发出多种电子脱扣器，从分立元件、集成电路发展到利用微型计算机技术的智能脱扣器。80年代开

7、始，法国mg公司研制成功st-608型智能脱扣器，abb公司也开发出pr1型智能脱扣器，日本、美国、德国也都开始将智能型脱扣器应用于低压断路器中。我国的智能脱扣器研究起步较晚，但在科技人员的不懈努力下已取得很大成绩，开发出了多种产品并形成了系列化，在功能上也已达到了一定水平。传统的断路器保护功能是通过脱扣器中机械系统的动作来实现的，其效果也不够理想。为了防止用电设备故障以及在供电网络出现异常时损坏用电设备，在传统断路器的基础上逐步开发出更可靠和更具保护性能的断路器。随着微电子技术的发展，集成电路的出现，大大缩小了普通电子电路的体积，因而出现了以专用集成电路为基础的多功能脱扣器，从而促进了多功能

8、断路器的发展。同时微型计算机技术的发展也为低压电器的智能化提供了条件。智能脱扣器是智能断路器的核心部件，它不仅能够提供普通断路器的各种保护功能，还能实时显示电路中的各种参数(电流、电压、功率、功率因数等)，以及和pc机进行通信等功能。由于用电设备数量的迅猛增加，对电力系统的运行安全可靠性、电能的质量、经济性等指标提出了更高的要求。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态，故障中最常见危害最大的就是各种形式的短路和过载，其危害是:(1) 故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，将故障设备损坏；(

9、2) 电源到短路点间流过短路电流，它们引起发热和电动力将会造成在该路径中有关的非故障元件损坏；(3) 靠近故障点的部分网络供电电压大幅度的下降，使用户的正常工作遭到破坏甚至影响产品质量；(4) 造成较人范围的停电，破坏电力系统运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使该系统瓦解和崩溃 。所谓不正常状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷、系统频率或某些地区电压异常、系统震荡等。故障和不正常运行状态若不及时处理或处理不当时，就可能在电力系统中引起事故。事故是指人员伤亡和设备损坏、对用户停电或少送电、电能质量降低到不能允许的程度。断路器就是在当电网不正常情况时，如过载、过压、

10、欠压和短路等，能自动的把负载从电网上断开，从而避免危及操作人员安全和设备的正常运行，防止人身事故和火灾事故。其执行机构智能型脱扣器的基本功能是:(1)当出现过载时，能依据运行维护的具体条件和设备的承受能力延时跳闸。(2)当出现短路情况时，能瞬时跳闸或短延时跳闸。智能脱扣器的多种保护功能中，最基本的就是过流保护，其它保护功能都是在过流保护的基础上派生的，它们的基本原理大体相同。随着科技的不断发展，人们对脱扣器提出了更高的要求，可通信化，高性能、高可靠性、小型化、模块化、组合化、电子化和智能化已成为了脱扣器发展的方向。目前，国外已开发出了系列化智能脱扣器。这些智能化脱扣器的性能大大优于传统的脱扣器

11、产品。我国在这一研究领域还有很多工作需要我们去作。三.结束语 当今社会，由于工业的飞速发展导致用电量的急剧增大，致使出现用电短缺，用电短缺又直接影响人们生活和生产的需要，所以“错峰用电”这个名词我们也就不陌生了。“错峰用电”毕竟影响企业的生产和人们的生活。所以在经济效益的驱动下，变电站必然向协调自动化发展。而且众所周知，变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，他担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务。随着现代计算机、现代通讯和网络技术的发展，也为变电站的优化组合和系统集成提供了技术基础，既然已经有了这样的前台，变电站只有不断加大科技含量，涉取国外先进技术，才能满足人们生活和生产的需要，使整个社会

12、能够协调发展。四参考文献1 王晓丽.面向21世纪低压电器技术 j.低压电器,2001.(1)2 何瑞华.我国低压电器新世纪发展探讨 j.低压电器,2000.(1)3 于永芳等.检测技术 m.北京：机械工业出版社,19964 方鸿发.低压电器 m.北京：机械工业出版社,19825 王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术 m.北京：机械工业出版社,2003.6 黄绍平、秦祖泽. 低压断路器过电流脱扣器动作值的整定c.低压电器，19977 高任堂. 电子技术在低压万能断路器上的应用j.电器开关，20018 窦振中. pic系列单片机原理和程序设计m.北京航空航天大学出版社，19979 integrat

13、ed circuit，true rms-to-dc converterad536a.analog devices10 梁 锦、王耀南. 智能脱扣器电参量测试及测量不确定度问题j.计量与测量技术，200611 何瑞华. 我国低压电器新世纪发展策略探讨 j.低压电器，200012 陈德桂. 面向21世纪的低压电器新技术 j.低压电器，200113 李智化、费鸿俊、雷德森. 智能低压电器的发展与展望c. 上海电器技术，1998毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告一、课题研究的

14、目的与意义在当今以电能作为能量传输和使用的主要方式的时代，从电力的产生、传输到分配使用的过程中，各个方面对电能质量都有较高的要求，出现故障的几率和范围越小越好，故障持续时间越短越好，而且要有较高的自动化、智能化水平。断路器是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通承载一定时间和分断电流的一种开关电路，具有过载、短路、漏电和接地等故障保护功能。而对线路进行各种参数的检测，在符合预定条件下发出信号使断路器动作由脱扣器来完成，因此断路器的性能很大程度上取决于脱扣器的性能，脱扣器是断路器里最重要的核心部件。老式断路器为得到不同的保护特性，要配置不同的脱扣器，如电磁式器

15、件、热脱扣器和延时脱扣器等，其动作时间长，精度低，特别是整定比较困难。随着计算机技术、微电子技术和网络通信技术的发展，脱扣器由热式、电磁式、电子式脱扣器，发展到具有微控制芯片的智能化脱扣器，智能脱扣器除了要实现断路器的分合控制和对线路过载、短路、接地故障进行保护的基本功能外，还可以测量和显示电流、电压、功率等电参数，进行软硬件自检，并且通过键盘可以修改保护整定值，通过通信接口实现遥测、遥控、遥调功能。这对于变电、配电和供电的自动化和无人值守有很重要的意义。在当前断路器的机械结构、触头系统等技术日益成熟的情况下，大力发展智能化脱扣器，使得断路器产品的性能有质的提高已经成了业内的共识.二、课题发展

16、现状和前景展望早期的断路器保护功能是利用了某些物理效应，通过机械系统的动作来实现的，因而体积较大，效果也不理想。为了防止用电设备发生故障时影响整个供电线路，以及在供电网络出现异常时损坏用电设备，在传统断路器的基础上逐步开发出更可靠的和具有更多保护功能的断路器。例如，具有短路保护、热保护、漏电保护、缺相保护等功能的断路器。早期的脱扣器是电磁式过电流脱扣器，该脱扣器功能简单，只能完成瞬时保护，在此基础上又逐步出现了带有过载延时、短路延时功能的脱扣器。70年代开始出现了电1-式脱扣器，随着微型计算机技术的发展，电气开关的智能化成为了i q能。卿能化装,n应包括信号检测的随机性、灵敏性和精确性;信号的

17、处理、逻辑思维及正确的判断性;有效、灵敏的执行功能及信息的可通信性n。对于智能化的电气开关，不仅能够提供普通断路器的各种保护功能，还能实时显示电路中各种参数，各种保护功能的动作参数也可以监视、设定和修改，保护电路动作时的故障值也可以存储在非易失存储器中以便查询。具有了这些优点，智能脱扣器的功能日益强大，现在己在低压配电系统中得到广泛的应用。目前具有代表性的产品国外有梅兰日兰的m系列，abb的f2系列，三菱的ae系列，西门子的3wn系列，该系列产品的脱扣器中还有一种可选功能，就是脱扣前导信号，当3wn断路器过载时，过载脱扣前200ms时它会给出报警信号，在某场合如晶闸管变流系统中这个功能是很有用

18、的。国内主要以dw15等系列为主，电子化和智能化产品较少，脱扣器相应以电磁式和热式为主，仅有少量的电子式和智能化的脱扣器。但其中的新产品dw45系列断路器的脱扣器已具有与工控机、plc等通讯的功能，能提供开关状态、二相电流等数据，并能提供电压、功率因数、有功功率等参数，在国内同类产品中处于领先水平。山此可见，国外的产品功能较为强大，有些甚至可以与中压微机保护产品媲美，但价格普遍偏高。国内的产品价格低廉，更贴近中国市场购买力，但功能稍弱。因此有必要加大研究的投入力度，尽早的实现整个电力系统的智能化控制。三、本课题的主要内容本课题以脱扣器为研究对象，利用微电子技术及单片机技术，采用微处理器，设计出

19、的小型智能脱扣器，不仅能独立完成过流和短路保护功能，还能对脱扣器的动作时间参数(电流和时间值)进行选择。（一）智能脱扣器的基本功能1.保护功能2.测量和显示功能3.通讯功能4.监控功能5.人机交互功能6.故障示波功能（二）硬件设计智能脱扣器主要是由cpu、信号采集、电源、显示和键盘、执行输出等几个部分组成的。所以对这几个部分的研究为重点，对智能脱扣器做一个完整的硬件设计，使其可以保住智能脱扣器的所有功能而且能更好的配合对智能断路器的工作。其中的各种模块电路也是其硬件设计的重点，在论文正文中对其各个模块的电路设计详细的作出了解释和说明。（三）软件设计智能监控单元的监控对象是连接在一次电路中的开关电器及其被控的电力设备和用电设备，无论是对现场参量的检测还是对设备和开关电器本身的保护，都要求具有很高的实时性、可靠性。此外，监控单元物理结构体积小，内存容量有限，程序编制和数