智能断路器测控系统的设计
毕业设计(论文)开题报告
题 目：智能断路器测控系统的设计
学 院： 电气信息学院
专 业： 电气工程及其自动化
学生姓名： 皮聪辉 学 号： 14
指导老师： 梁锦
2011年 04 月 20 日
开题报告填写要求
1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。
4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）开题报告
２
毕业设计（论文）开题报告
智能断路器的设计方案
智能断路器的设计方案 一． 系统的整体框架 二． 智能断路器各个模块映射的通信协议栈及通信特点 断路器位置 刀闸位置 弹簧状态 合闸控制信号 开关位置信息 分合闸命令 断路器 遥控 储能电机操作电流 刀闸电机操作电流 分闸线圈操作电流 合闸线圈操作电流 开关触头的温升 灭弧室真空度 分闸速度 合闸速度 保 护电流 测量电流 保护电压 测量电压
从图中可以瞧出:MMS映射了全部的A协议集与T协议集,复杂程度最高。但就是该模块主要实现的就是断路器参数的在线检测与远程控制,因此对通信的实时性要求并不高,基本上就是以人的反映时间为准。 GOOSE模块直接映射到了以太网,其目的就是保证分合闸GOOSE报文的快速传递,因此它的特点就是:通信映射简单,但就是实时性要求高,GOOSE报文的时延必须小于2ms。 SMV也直接映射到了以太网,其特点就是:实现简单,但就是实时性要求最高,SMV的时延必须控制在微秒级。 三．具体的实现方案 1.方案一
图中所示为南瑞的开关设备智能装置实现方案。CPU采用Freescale公司高性能32位微处理器,考虑到GOOSE与SMV的强实时性要求,在系统中嵌入Vxworks专业硬实时操作系统。MMS,GOOSE,SMV全部在嵌入式单系统中实现。 其优点就是:结构紧凑,硬件平台比较简单,实现起来相对容易; 缺点就是:①采用专业的实时操作系统直接提高了研发经费,个人觉得仅仅为了满足GOOSE与SMV的实时性而采用Vxworks有点浪费; ②由于该系统只采用了61850定义的逻辑节点进行建模,因此系统在线检测的信息种类相对偏少。应该按照62271-3标准进行建模,个别的检测参数如果在标准中没有对应的数据对象,可以考虑扩展建模。 ③由于CPU的IO口有限,该方案中的电流互感器与电压互感器采样信号只能以QSPI(同步队列串行接口)方式通过CPU的IO口送入CPU中。这种方式下将不可避免的会造成采样值的巨大时延,产生很大的相位偏移。这种 时延在电子式互感器的设计规范中将不可容忍。 2.方案二
智能脱扣器设计 (1)
1低压断路器及智能化脱扣器概述 1.1 低压断路器 随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 1．2 脱扣器的发展过程 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，该脱扣器只能实现瞬时保护功能。随着断路器的发展，其额定工作电压，电流以及分段能哭和保护功能不断发展，脱扣器也随之发展起来。在采用油阻尼，空气阻尼，钟表结构等作为延时元件后，脱扣器实现了过载延时和短路延时等功能。采用热双金属片的热
式脱扣器也逐步出现，到20世纪60年代初，由于电子技术的普及和应用，出现了半导体脱扣器。现用的脱扣器出来热式脱扣器，电磁式脱扣器外，还有半导体是脱扣器。进入20世纪90年代初依赖，低压断路器的保护紧跟国际发展趋势，由电子式向数字智能化方向发展，脱扣器的过流脱扣系统由微处理器控制。它除了保持了电子式脱扣器的各种优点外，还具有保护精度高，调节范围广，操作方便等特点。特脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，该随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。
开关电源变压器共模电感设计方案注意事项
开关电源变压器共模电感设计注意事项 在电源变压器的设计过程中，工程师们需要严格的计算并完成共模电感设计和数值选取，这直接关系到开关电源变压器的运行精度。在今天的文章中，我们将会就开关电源变压器的共模电感设计展开简要分析，看在电源变压器共模电感设计和计算过程中，都应该注意哪些问题。 在电源变压器的设计和制作过程中，工程师所要进行的共模电感设计，其所需要的基本参数主要有三个，分别是输入电流，阻抗及频率，磁芯选取。先来看输入电流。这一参数值直接决定了绕组所需的线径。在线径的计算和选取时，电流密度通常取值为400A/cm³, 但此取值须随电感温升的变化。通常情况下，绕组使用单根导线作业，这样可削减高频噪声及趋肤效应损失。 在计算过程中，开关电源变压器共模电感的阻抗在所给的频率条件下，一般规定为最小值。串联的线性阻抗可提供一般要求的噪声衰减。但实际上，线性阻抗问题往往是最容易被人忽视的，因此设计人员经常以50W线性阻抗稳定网络仪来测试共模电感，并渐渐成为一种标准测试共模电感性能的方法。但所得的结果与实际通常有相当大的差别。实际上，共模电感在正常时角频首先会产生每八音度增加-6dB 衰减（角频是共模电感产生-3dB）的频率此角频通常很低，以便感抗能 够提供阻抗。因此，电感可以用这一公式来表达，即：Ls=Xx/2 n f
这里还有一个问题需要工程师需要注意，那就是在进行共模电感设计时须注意磁芯材料和所需的圈数问题。首先来看磁芯型号的选取问题，此时如果有规定电感空间，我们就按此空间来选取合适的磁芯型号，如没有规定，通常磁芯型号的随意选取。 在确定了电源变压器的磁芯型号之后，接下来的工作就是计算磁芯所能绕最大圈数。通常来说，共模电感有两绕组，一般为单层，且每绕组分布在磁芯的每一边，两绕组中间须隔开一定的距离。双层及堆积绕组亦有偶尔使用，但此种作法会提高绕组的分布电容及降低电感的高频性能。由于铜线的线径已由线性电流的大小所决定，内圆周长可以由磁芯的内圆半径减去铜线半径计算得来。故最大圈数的就可以铜线加绝缘的线径及每个绕组所占据的圆周来计算。
断路器调试方案(20200607012846)
ZW32-12系列户外高压真空断路器 一、户外高压真空断路器 1.1产品型号及名称 ZW32-12型户外高压真空断路器 1.2主要用途 ZW32-12系列户外高压真空断路器（以下简称“断路器”）用于交流50Hz、额定电压12kV的三相电力系统中，作为分、合负荷电流、过载电流及短路电流之用。断路器可配置重合控制器能识别电流特性并实现多次自动重合闸或永久故障的隔离；自备PT作为电源，成为有电压、电流信号输出并可控制的智能断路器；由电子PT提供电源并可完成过流延时、涌流延时、短路速断的三段复合保护。 1.3功能特点 可配用弹簧操动机构，具有开断关合负荷电流、过载电流及短路 电流等基本功能，是ZW32-12系列的基本型。断路器与隔离开关配合使用可组成具有明显断口的“组合断路器”（以下简称“组合断路器”）。在隔离开关上可供用户选择使用硅橡胶绝缘护套，该护套具 有防雨雪风沙、抗污秽腐蚀的特点，可有效避免隔离开关的冰冻和氧化。断路器可以加装避雷器，避雷器可根据用户要求装在进、出线任意侧；断路器可配装涌流控制器，使其具有躲涌流和过流速断的功能；
断路器可加装2～3个测量或计量互感器。可配重合控制器构成重合 器型智能断路器。基本型与重合控制器配合适用于易取电源的场合， PT型与重合控制器配合适用于无电源的场合，智能断路器适用于辐 射型供电及环网供电系统，帮助系统消除瞬时故障，自动恢复供电， 也可隔离永久故障，实现配网自动化。使断路器具备1～3次重合闸功能，且重合器参数可以整定。智能断路器具备合闸涌流控制、过流保护和短路速断三段复合保护的功能，且参数可以连续整定；智能断路器具备小电流接地保护功能，且参数可以连续整定；智能断路器既可以实现有线远方控制，也可在杆下无线遥控。可配有电压互感器， 电压互感器从线路高压侧取电，可根据需要提供给自身或其它控制设备220V、110V、100V的电压；该断路器（小水电型）可用于线路 电压的监测，当过电压或欠电压时，控制器自动断开断路器，可广泛用于小水电支路与主电网的并网分支处，实现网络的监控和故障的自动隔离；该断路器（计量型）可输出0.2级精度的电压、电流信号，是农网变电所、站外散点开关和简单计量开关的理想选择。可配用电子PT，从CT取电为电池充电，在失压状态下可进行多次储能和分 合闸操作，并可提供外部设备的工作电压；具备合闸涌流控制、过流保护和短路速断三段复合保护的功能，保护参数可以由用户连续整 定；既可以实现有线远方控制，也可在杆下无线遥控。 1. 使用环境条件 a. 周围空气温度：上限+45℃，下限-30℃。
智能时控开关设计
智能时控开关设计 摘要 本系统通过单片机的定时器功能，利用8279键盘及显示功能，实现了5路开关的时控功能。通过8279控制的键盘0-9输入调节时间的数字键，A为启动定时器，B设置时间，C时间清零，D停止，E通过外部干预停止提示，F设置开关通道和开关时间。通过设置定点时间的子程序中添加判断语句实现开关选中有LED亮灯提示；定点到达通过显示程序添加判断语句实现LED闪烁提示，使得程序简洁。合理利用定时中断T0中断程序控制P1.5输出1kHz方波控制蜂鸣器鸣叫提示。外部干预后LED灭，蜂鸣器停止鸣叫。 关键字：定时器失控开关 8279 键盘显示
引言 随着科学技术和社会经济的迅猛发展，人类社会中自动控制，智能控制越来越普及，而单片机正是这种技术普及的基础。顺着单片机的生产技术和其本身的性能的快速提高，以及单片机的价格便宜等因素，单片机被应用于非常广泛的领域。本文中的智能时控开关就是应用单片机来实现的。主要应用到了单片机的定时器模块，输入输出模块结合8279的键盘输入和显示功能来实现了对外部5路开关的实时控制。 同时，近年来顺着声控开关的广泛应用，其方便人们的同时，缺点也是逐渐被人们发现。例如外部噪音的存在也会使声控开关点亮电灯，那样会使得开关的节能性能不是很好。所以人们希望通过实时控制开关来控制电灯。顺着单片机的功能不断完善和其价格的大众化，使得智能时控开关得到广泛的应用。与此同时，智能时控开关还能运用于其他很多的领域，所以本文所研究的智能失控开关具有重要的意义。 本文所应用的基本程序来之实验室的实验系统的帮助文档中的8279显示实验中的时钟功能实验。在基础程序之上进行改进添加自己的元素实现实验的基本功能。 李晶 2010-6-7
开关电源设计
开关直流稳压电源设计 摘要 直流稳压电源应用广泛，几乎所有电器，电力或者电子设备都毫不例外的需要稳定的直流电压（电流）供电，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不点的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，如何将交流电压（电流）变为直流电压（电流）供电又如何使直流电压（电流）稳定这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多，归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类，他们又各自可以用集成电路或分立元件构成。开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等优点。 一、引言 基本要求 稳压电源。 1.基本要求 ①输出电压UO可调范围：12V～15V； ②最大输出电流IOmax：2A；
③U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； ④IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）； ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑥DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑦具有过流保护功能，动作电流IO（th）=±； 发挥部分 (1)排除短路故障后，自动恢复为正常状态； (2)过热保护； 二、方案设计与论证 开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中，调宽式应用较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数为脉宽调制（PWM）型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值，即占空比来改变输出电压，通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定，滤波电路的设计比较简单，因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压，再经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC-DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源。
智能家居照明控制无线开关系统设计与实现
智能家居照明控制无线开关系统设计与实现 1 系统设计方案 随着电子技术的不断发展，无线技术在智能化中扮演着越来越重要的角色。本设计是一种能实现远距离照明控制的无线遥控开关系统，由发射系统和接收系统两部分组成。系统使用无线收发模块构成射频发射和接收电路，发射部分主要由按键编址电路、编码电路和发射模块组成；接收部分主要由接收模块、单片机控制电路和负载电路组成。 发射系统采用1 节12 V 干电池供电，接收系统采用3 节1.5 V 干电池供电，单片机采用5 V 直流电源供电，电源系统节能、简便。 2 系统实现 2.1 元件选取及系统框考虑到系统的兼容性、实用性、低成本和节能性，选用AT89S52 单片机，用PT2262/2272 无线收发模块实现315 MHz 的无线通信。AT89S52 单片机是ATMEL 公司生产的一种非易失性存储技术制造的低功耗、高密度CMOS8 位单片机，片内含8 KB ISP （In -system programmable）的可反复擦写1 000 次的Flash 只读程序存储器，兼容标准MCS-51 指令系统及80C51 引脚结构，可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 PT2262/PT2272 是台湾普城公司生产的一种CMOS 工艺制造的低功耗、低价位通用编解码电路；PT2262/PT2272最多可有12 bit（A0-A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），12 bit（A0-A11）三态地址端管脚任意组合可提供531 441 地址码，PT2262 最多可有6 bit （D0-D5）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17 脚串行输出［2］。 电路的系统框
低压断路器智能脱扣器的设计与实现
低压断路器智能脱扣器的设计与实现 黄绍平,李永坚(湖南工程学院,411101) 摘要:智能化开关设备是在传统开关设备中引入计算机技术、数字处理技术和通信技术而形成的新一代开关设备。本文介绍了低压断路器智能脱扣器的设计方案和具体实现方法,这种智能脱扣器具有测量、保护、通信和断路器状态在线监测等功能。文中着重阐述了硬件系统的原理和具体电路,并对软件设计要点进行了介绍。 关键词:低压断路器;智能脱扣器;测量;保护 中图分类号:TM561文献标识码:B文章编号:1004-0420(2004)03-0008-03 Design and implement on intellectualized release of low voltage circuit breaker HUANG Shao-ping,LI Yong-jian (Hunan Institute of Engineering,411101) Abstr act:Intellectualized switchgear is a new generation switchgears,which syncretizes microco mputer technology,digi2 tal processing technology,and communication technolo gy.In this paper,a design project and the implement methods for the in2 tellectualized release of low voltage circuit br eaker are introduced.This kind of intellectualized r elease have some functions, such as measurement,protection,co mmunication and on-line monitor ing fo r the status of cir cuit breaker.The principle of its hardware system and the detailed circuits ar e explained,and the design points of software are o ffered. Key wor ds:low v oltage cir cuit breaker;intellectualized r elease;measurement;protection 0引言 低压断路器(又称自动空气开关)是低压电网中一种重要的控制电器和保护电器,应用非常广泛。低压断路器一般由触头系统、灭弧装置、脱扣器和操动机构等4部分组成。其中,脱扣器是低压断路器的检测和故障处理单元,它对被保护电路进行电参数的检测和判断,决定断路器是否动作和如何动作。传统的低压断路器采用电磁式和热式脱扣器,其动作精度低,动作值整定困难;而且,为了获得不同的保护特性,要配置不同的脱扣器。随着配电自动化的发展,使用传统脱扣器的低压断路器已不能适应新的要求。于是,运用计算机技术、数字信号处理技术和通信技术的智能脱扣器成为国内外开关电器行业的研究开发热点。 智能脱扣器也叫做智能控制器或智能控制/保护单元,它一般具有以下功能: a.保护包括电流三段保护(长延时过电流、短延时过电流、瞬时短路)、单相接地故障保护、欠压保护等,而且保护参数可设定; b1测量可测量电流、电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数、电能等各种电量,并可以显示; c1断路器状态在线监测例如:1断路器操作次数统计)))监测断路器是否达到规定机械寿命次数或达到需要进行维修的次数;o开断电流加权值)))间接监测断路器触头的电磨损,预测其剩余电寿命; d1通信智能脱扣器与配电自动化系统的主控计算机(上位机)进行通信,一方面,上传电参数测量值、断路器工作状态(断开还是闭合)、故障信号、断路器自诊断信息等;另一方面,上位机可对断路器进行遥控(断路器分、合闸)、遥测、遥调(调整保护整定值)、遥信的/四遥0功能。目前,世界上各大开关电器制造商均推出了智能型低压断路器(装有智能脱扣器的断路器),如ABB公司的F 系列,施耐德公司的M系列,西门子公司的3W N 系列和3VF系列,三菱公司的AE系列等,这些产品均在国内有所应用。国内一些电器厂家也推出 ) 8 ) 机床电器2004.3研究#开发)))低压断路器智能脱扣器的设计与实现
智能控制开关设计
智能控制开关设计 智能控制开关设计电源，单从对电源输出的控制来说，可以有几种控制方式。其一是单片机输出一个电压（经DA芯片或PWM方式），用作电源的基准电压。这种方式仅仅是用单片机代替了原来的基准电压，可以用按键输入电源的输出电压值，单片机并没有加入电源的反馈环，电源电路并没有什么改动。这种方式最简单。其二是单片机扩展AD，不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，调整DA的输出，控制PWM芯片，间接控制电源 的工作。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中，代替原来的比较放大环节，单片机的程序要采用比较复杂的PID算法。其三是单片机扩展AD，不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，输出PWM波，直接控制电源的工作。这种方式单片机介入电源工作最多。第三种方式是最彻底的单片机控制智能控制开关，但对单片机的要求也最高。要求单片机运算速度快，而且能够输出足够高频率的PWM波。这样的单片机显然价格也高。DSP类单片机速度够高，但目前价格也很高，从成本考虑，占电源成本的比例太大，不宜采用。廉价单片机中，AVR系列最快，具有PWM输出，可以考虑采用。但AVR单片机的工作频率仍不够高，只能是勉强使用。下面我们具体计算一 下AVR单片机直接控制开关电源工作可以达到什么水平。AVR单片机中，时钟频率最高为16MHz。如果PWM分辨率为10位，那么PWM波的频率也 就是开关电源的工作频率为16000000/1024=15625(Hz)，开关电源工作在这个 频率下显然不够(在音频范围内)。那么取PWM分辨率为9位，这次开关电源 的工作频率为16000000/512=32768(Hz)，在音频范围外，可以用，但距离现代开关电源的工作频率还有一定距离。不过必须注意，9位分辨率是说功率管导通－关断这个周期中，可以分成512份，单就导通而言，假定占空比为0.5，
开关电源设计与制作
《自动化专业综合课程设计2》 课程设计报告 题目：开关电源设计与制作 院（系）：机电与自动化学院 专业班级：自动化0803 学生姓名：程杰 学号：20081184111 指导教师：雷丹 2011年11月14日至2011年12月2日 华中科技大学武昌分校制
目录 1．开关电源简介 (2) 1.1开关电源概述 (2) 1.2开关电源的分类 (3) 1.3开关电源特点 (4) 1.4开关电源的条件 (4) 1.5开关电源发展趋势 (4) 2．课程设计目的 (5) 3．课程设计题目描述和要求 (5) 4．课程设计报告内容 (5) 4.1开关电源基本结构 (5) 4.2系统总体电路框架 (6) 4.3变换电路的选择 (6) 4.4控制方案 (7) 4.5控制器的选择 (8) 4.5.1 C8051F020的内核 (8) 4.5.2片内存储器 (8) 4.5.312位模/数转换器 (9) 4.5.4 单片机初始化程序 (9) 4.6 输出采样电路 (10) 4.6.1 信号调节电路 (10) 4.6.2 信号的采样 (11) 4.6.3 ADC 的工作方式 (11) 4.6.4 ADC的程序 (12) 4.7 显示电路 (13) 4.7.1 显示方案 (13) 4.7.2 显示程序 (14) 5．总结 (16) 参考文献 (17)
1．开关电源简介 1.1开关电源概述 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC-DC，即整流)，直流到交流(DC-AC，即逆变)，交流到交流(AC-AC，即变压)，直流到直流(DC-DC)。广义地说，利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（SwitchingPower Supply)。 将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC交换完成这一变幻的电路称为DC-DC转换器。根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC 转换器可分为非隔离式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC 开关电源属于非隔离式的。降压型DC-DC转换器主电路图如1： 图1 降压型DC-DC转换器主电路 其中，功率IGBT为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定；L和C为滤波元件。驱动VT导通时，负载电压Uo=Uin，负载电流Io按指数上升；控制VT关断时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管VD续流，负载电压Uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束，在驱动VT导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为：
基于-单片机的智能断路器设计
基于单片机的智能化断路器设计Design of Intelligent Circuit Breaker Based on MCU 学生： 所在学院： 所在专业： 指导教师： 职称： 所在单位： 论文提交日期： 论文答辩日期： 学位授予单位：
目录 摘要………………………………………………………………………………………I ABSTRACT…………………………………………………………………………………II 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 国外现状和发展趋势 (1) 1.2.1 发展现状 (1) 1.2.2 发展趋势 (2) 1.3 智能断路器的基本原理 (2) 1.4 本文的主要容 (3) 第2章控制器的硬件设计 (4) 2.1 单片机系统 (5) 2.2 电压、电流互感器 (6) 2.3 AD转换模块 (7) 2.3 人机交互模块 (8) 2.4 温度检测与时钟电路 (8) 2.5 通信模块 (9) 2.6 本章小结 (10) 第3章控制器的软件设计 (11) 3.1 主程序 (11) 3.2 保护模块软件设计 (12) 3.2.1 三段电流保护软件设计 (13) 3.2.2 接地故障保护软件设计 (15) 3.2.3 过电压、欠电压保护设计 (16) 3.3 通信模块软件设计 (16) 3.4 本章小结 (17) 第4章控制器的仿真及分析 (18) 4.1 基于Proteus的保护仿真模块 (18) 4.2 过载长延时保护性能测试 (21) 4.3 短路延时保护性能测试 (21) 4.3 单相接地保护性能测试 (22) 4.3 过压保护性能测试 (22) 4.4 本章小结 (23)
基于单片机控制的智能开关的设计与实现_贺登天
第23卷第6期2007年6月 甘肃科技 Gansu Science and T echnolo gy Vol.23N o.6 J un.2007 基于单片机控制的智能开关的设计与实现 贺登天,甘重斗,夏春水 (兰州大学信息科学与工程学院电路研究所,甘肃兰州730000) 摘要:文章根据开关控制的要求,提出了基于单片机控制的智能开关的总体设计思路,并以单片机、交流互感器和固态继电路为主要器件,从硬件电路和软件两方面实现了对电路的设计。经过实际测试,电路达到了最初的设计要求。 关键词:智能开关;单片机;电流互感器;固态继电器;控制 中图分类号:TP319 在铁路系统、各种工业现场及用电场所,大量使用到交流断路器(即断路开关)。实际使用的断路器没有自动恢复功能,一旦断开,必须人工手动接通开关提供电源。在一些特殊场所(如铁路信号管控室)不希望人员频繁出入,由此,希望开发一种具有自动恢复功能的电流控制智能开关来替代现有的开关。 1设计要求及总体设计思路 1.1设计要求 由此以上需要提出设计总体要求: (1)可以自动恢复工作:对出现频繁的干扰性故障,智能开关能通过测试电流大小,判断是否接通电源或断开电源,控制开关动作,并在开关断开(保护)电源一定时间后能自动恢复开通状态,避免人工参与控制。 (2)具有自动保护功能:当出现大的损坏性故障时,能迅速停止自动控制,并发出报警信号,由人工参预维修设备。维修完成后,再启动自动控制功能。 (3)开关控制灵活性高:对一定范围内的不同的控制电流,开关不需改动硬件,由参数设置调节完成控制。 (4)开关灵敏度好:开关能迅速对电流的大小变化做出反应,其反应时间至少不慢于普通的断路器。 1.2电路总体设计的思路 基于以上要求,在设计思路上考虑以单片机为核心,通过采样并判断回路电流大小,来控制开关动作,以达到智能化控制的目的。电路的总体设计思路如图1所示,电路主要由电源电路、电流采样电路、单片机及其外围电路以及部、开关控制电路以及报警电路五部分构成。下面对开关各部分电路分别做出设计。2硬件电路设计 硬件电路设计的要求是:(1)能够采样流过该开关的电流大小;(2)能够判断该电流大小是否超负荷,并控制开关动作;(3)具有现实弱电控制强电的转换电路。 基于以上要求,决定选用LPC935做为控制开关的核心器件,LPC933/934/935/936系列是一款单片封装的微控制器,内部集成有看门狗电路及2个四路A/D转换器,适合于许多要求高集成度、低成本的场合,可以满足多方面的性能要求。 另外,用电流互感器来实现对电流的采样,用固态继电器来做为最后的控制开关。下面分几个部分来做详细介绍。 2.1电源电路 电源电路如图2所示。由于LPC935工作电压为+ 3.2V,因此,电源电路设计输入为~220V,输出为直流+ 3.2V电压。 为减小电路板的面积,这里采用上海恒率电源科技有限公司生产的AC-DC电源模块AC220S05DC)6W,其输出电压为+5V,功率6W,再经DC/DC转换成直流+ 3.2V输出,做为整个控制电路的电源。 恒率AC220S05DC-6W为隔离式高效开关电源模块,85VAC~265VAC宽压输入,具有体积小,电磁兼容性好,输出纹波噪声小,输出电压精度高及瞬变响应快等优点。 三端稳压器LM317L及其外围元件构成DC/ DC转换电路,通过调节电位器RV2,使电源输出电压为+ 3.2V,满足电路要求。
微电脑时控开关KG316T的原理
微电脑时控开关KG316T的原理，使用以及注意事项 电脑定时控制开关能够根据用户设定的时间，自动接通和关闭用电设备，控制对象可以是路灯、霓虹灯、广告灯、生产设备、广播电视设备。本文以KG316T 型电脑时控开关为例，介绍控制电路的工作原理。供维修时参考。 一、控制电路原理分析 KG316T电脑时控开关的控制板(板号为XGDZ-2)电路和键控控制、LED指示板(板号为XGDZ-1)电路如图l所示，图中元件、排线端子编号为绘制时自行标注。 市电经变压器隔离、降压后、再经D1～D4桥式整流、C2滤波，一方面为控制电路提供直流工作电压(时控开关开启时为12V，关闭时为15V)。并使LED1发光，指示时控开关已经接入市电；另一方面再经R2限流、R3分压、VDl稳压、在C4两端形成3．6V的稳定电压，再经D5降压、R4限流，为电脑电路和液晶显示电路提供3V工作电源。内附电池E保证在停电时设定的数据不丢失和电脑计时的不间断，长期供液晶显示时钟和微电脑电路运行。电路中D5在时控开关不接入电源或停电时起隔离作用，防止内附电池经R3耗电。 当时控开关设定为“自动状态”，电脑计时到达设定的某组“开”的时间时，电脑控制输出端(XGDZ—B板排线端子⑧)输出接近3V的高电平，送往XGDZ-2板端子④，经R5驱动Ql饱和，继电器线圈中流过电流，常开触点吸合，时控开关处于“开”态。同时继电器线圈两端的压降使LED2点亮，指示目前处于工作“开”态。 当电脑计时到达设定的某组“关”的时间时，微电脑控制输出端变为0V低电平，Q1、Q2截止，继电器释放，时控开关转为关态，同时，由于Ql、Q2截止，继电器线圈两端变为等电位，LED2熄灭，指示目前时控开关处于关状态。 当选择手动操作将时控开关设定为“开”或“关”的状态时，电脑控制输出端子分别输出高电平或低电平，控制、指示电路工作过程与设置为自动时相同。 二、常见故障检修 1．到达设定时间，时控开关没有自动开启 如果确认设置的时间和状态符合要求，则是设定自动状态时的设定顺序不对。KG316T电脑时控开关在按“自动/手动”键设定“开、自动、关”时的转换顺序是往复变换式，不是循环方式。在设定为自动方式时应先将指示状态的三角形箭头，由对应当时所处状态的位置转换到“自动”位置。 2．电源指示灯不亮、开关不动做 将时控开关脱离市电，查市电输入接线端是否有2．4k左右的阻值，这是12V变压器初级绕组阻值，它随变压器所用线径和匝数的不同有很大差异。若呈输入端开路，查0．5A保险管是否烧断。若变压器损坏则要更换体积相差不大的12V变压器。变压器整流输出电压实测在继电器释放状态为15V左右，继电器吸合后降为12V左右。 3．使用或放置长时间后，不接入市电时液晶显示屏显示字符淡或不显示此为内附电池电量不足或失效所致，需更换两节5号高性能电池。注意不要用充电电池更换，因为充电电池电压太低。 4．时控开关关不断 此故障多为Q1、Q2短路损坏造成。
基于Zigbee的智能开关的设计与实现
. . 基于Zigbee的智能开关的设计与实现 摘要 近年来，智能家居是不断被人们提到的热点话题，其能够提升家居的安全性和舒适性，同时为用户提供了生活便利。除了其出色的用户体验，智能家居还有助于实现居住环境的节能环保，因此成为未来家居的发展方向。 本文首先提出了一种基于Zigbee技术的智能家居系统，该系统由用户手机、网络服务器、网关和若干功能性子节点组成。在此系统架构下，本文针对功能性子节点中的智能开关节点部分，从其硬件电路和软件程序两个角度分析了该类节点实现自动联网、断线自检、无线通讯等功能的原理，并设计了一个具有以上功能的智能开关节点设备。通过对节点的调试，该设备成功实现了用户对智能开关的本地、远程控制。 该智能开关节点便于安装、使用简单、出现故障后能够完成自检，经过长期的测试证明，该节点在整个智能开关系统中能够正常稳定地运行。 关键词：智能家居远程控制ZigbeeCC2530
. . Design and Implementation of Smart Switch Based on Zigbee Abstract Smart Home is a hot topic in recent years, which can enhance home security and comfort, while providing convenient life. In addition to its excellent user experience, smart home also contributes to energy saving and environmental protection of the living environment, thus becoming the future direction of home. This paper presents a technique based on Zigbee smart home system, the system consists of mobile phone users, network servers, gateways, and several functional temper nodes. In this system architecture, this paper function temper intelligent switching node section, from hardware and software program analyzes the class two node network automatically, breaking the principle of self-test, wireless communications and other functions, and design of the intelligent switching node apparatus having the above functions. By node debugging, the successful implementation of the local device, remote control user intelligent switches. The intelligent switch node is easy to install, simple to use, after a failure to complete the self-test, after a long test proved that the node can be normal and stable operation throughout the intelligent switch system.
智能断路器的设计方案
智能断路器的设计方案一．系统的整体框架 断路器位置刀 闸 位 置 弹 簧 状 态 合 闸 控 制 信 号 开关位置信息分合闸命令断路器遥控 储能电机操作电流刀 闸 电 机 操 作 电 流 分 闸 线 圈 操 作 电 流 合 闸 线 圈 操 作 电 流 开 关 触 头 的 温 升 灭 弧 室 真 空 度 分 闸 速 度 合 闸 速 度 保护电流测 量 电 流 保 护 电 压 测 量 电 压
二．智能断路器各个模块映射的通信协议栈及通信特点 从图中可以看出：MMS映射了全部的A协议集和T协议集，复杂程度最高。但是该模块主要实现的是断路器参数的在线检测和远程控制，因此对通信的实时性要求并不高，基本上是以人的反映时间为准。 GOOSE模块直接映射到了以太网，其目的是保证分合闸GOOSE报文的快速传递，因此它的特点是：通信映射简单，但是实时性要求高，GOOSE报文的时延必须小于2ms。 SMV也直接映射到了以太网，其特点是：实现简单，但是实时性要求最高，SMV的时延必须控制在微秒级。
三．具体的实现方案 1.方案一 图中所示为南瑞的开关设备智能装置实现方案。CPU采用Freescale公司高性能32位微处理器，考虑到GOOSE和SMV的强实时性要求，在系统中嵌入Vxworks专业硬实时操作系统。MMS,GOOSE,SMV全部在嵌入式单系统中实现。其优点是：结构紧凑，硬件平台比较简单，实现起来相对容易； 缺点是：①采用专业的实时操作系统直接提高了研发经费，个人觉得仅仅为了满足GOOSE和SMV的实时性而采用Vxworks有点浪费； ②由于该系统只采用了61850定义的逻辑节点进行建模，因此系统在线检测的信息种类相对偏少。应该按照62271-3标准进行建模，个别的检测参数如果在标准中没有对应的数据对象，可以考虑扩展建模。 ③由于CPU的IO口有限，该方案中的电流互感器和电压互感器采样信号只能以QSPI（同步队列串行接口）方式通过CPU的IO口送入CPU中。这种方式下将不可避免的会造成采样值的巨大时延，产生很大的相位偏移。
智能开关设计开题报告_0
智能开关设计开题报告 各位读友大家好！你有你的木棉，我有我的文章，为了你的木棉，应读我的文章！若为比翼双飞鸟，定是人间有情人！若读此篇优秀文，必成天上比翼鸟！ (一)选题背景在国内，整个急救体系还处于起步阶段，存在的很多隐患可能在病人突发症病后影响急救效率。当病人突出心脏病、脑溢血、低血糖、癫痫病等突发性疾病时，病人的生命安危将在很大程度上决定于病人能否在最短时间内得到有效的救助。由此自然促进了急救业务的发展和常用急救知识的普及。例如，如果一个心脏病人在路边散步时突然发病倒在路过该怎么办?打电话?如果附近没有公共电话呢?找人帮忙?一旦被非专业人员错误处理，导致延误治疗很可能弄巧成拙。打车送医院?资料表明，当病人心跳停止后5-10min脑细胞就开始死亡。换句话说：在这种情况下必须要让专业急敌人员尽快到场才能保证病
人的生命安全。从这个角度进行思考，我提出了这么一个设想：能不能设计一种装置使得病人因突然发病而跌倒到医生赶到救治的过程得到尽快的简化呢?我在专利局查阅有关资料之后，发现国内目前尚没有此类产品的设计。一个类似创意的设计是：在一个瓶子内设置两个金属接点，瓶子内部灌一些水银。当人站立时，水银集中在一个接点处，电路断开。当人倒地时，瓶子的倾斜使水银同时接触到2个接点，电路被触发，瓶子内置的警报器发出警报，示意求助。这个设计显然是很粗糙的。(1)它只是通过身体倾斜的角度来决定是否报警，而不是按照真正的生理状况，必然会出现很高的误报率。(2)它无非是在最短时间内引起了别人注意，却并没有使整个过程简化，所以对于提高救护效率不会起到实质影响。结合我自己的设想和现有设施的缺陷，我希望做出一套“倒地后急救体系”：当病人倒地之后，用一个监测装置感知病人诸如血压、脉搏等生理状
智能型漏电断路器的设计
智能型漏电断路器的设计 吴茂 （佛山科学技术学院广东佛山528000） 摘要：叙述了剩余电流产生的原因及危害，设计了一套智能型漏电断路器，并给出了硬件结构和软件设计。试验结果表明:该智能断路器质量可靠、性能稳定、完全达到了国家标准的要求。关键词：剩余电流；断路器；电气火灾中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）14-0029-03 Design of intelligent leakage circuit breaker WU Mao （Foshan University ，Foshan 528000，China ） Abstract:This paper describes the causes of residual current and its hazards.Intelligent Leakage current breaker is designed and the hardware architecture and software design were given.The testing result indicates this detector ，which has some characteristics such as Reliable quality and stable performance ，Fully meet the state standards.-Key words:leakage current ；breaker ；electric fire 收稿日期：2012-03-04 稿件编号：201203025 作者简介：吴茂（1968—），男，广东佛山人，实验师。研究方向：电器智能化技术。 电气接地故障中电弧性对地短路是引发电气火灾的重要原因。电弧性对地短路具有很大的阻抗和电压降，它限制了故障电流，使过电流保护器不能动作或不能及时动作来切断电源，而几百毫安的漏电弧产生的局部高温可达2000℃以上，足以引燃周围的可燃物而引起火灾。况且，用电设备分布在建筑物的各个角落，危害范围广，如不对系统的漏电进行监测和防控，就会对人身和财产安全构成威胁，存在很大的火灾隐患。智能型漏电断路器能准确监控电气线路的故障和异常状态，能有效预防常见的因漏电导致接地电弧所引起的建筑物电气火灾事故。为了保证人民生命财产安全，在建筑物的电源进线处及干线上安装智能型漏电断路器十分必要。 1剩余电流产生的原因和保护原理 让三相四线导线一起穿过一零序电流互感器CT ，也可 在中性线N 上安装一个零序电流互感器CT ，利用这些CT 来检测三相的电流矢量和，即剩余电流，如图1所示，根据电路原理可知，当电路中没有发生设备漏电或接地故障且三相负荷完全平衡时，一次侧中瞬时电流的矢量和为零，即I a +I b +I c + I N =0，在电流互感器中产生磁通的矢量和等于零，此时，二次 线圈中感应电流I L =0。当被保护的电路出现绝缘故障时，负载侧有对地泄载电流，零序电流互感器的矢量和不为零，即 I a +I b +I c +I N ≠0，在电流互感器中产生磁通的矢量和也不等于 零，此时，零序电流互感器二次绕组中便产生感应电流，即剩余电流I L ≠0。 漏电断路器主要由零序电流互感器CT ，漏电检测电路，脱扣器组成。被保护电路有漏电或人体触电时，只要漏电或触电电流达到漏电动作电流值，零序电流互感器的二次绕组就输出一个信号，经过集成电路放大器放大后送给CUP ，CPU 输出驱动信号使漏电脱扣器动作驱动断路器脱扣，从而切断电源起到漏电和触电保护作用。 2 断路器控制器的设计 2.1 系统基本功能 智能型漏电断路器集剩余电流、短路、过载、过压和欠压 （缺相）等电气故障的监测、分析、报警及控制于一体，主要具有以下功能： 1）具有剩余电流检测和保护功能，当检测到发生漏电时， 即剩余电流I L ≠0，该信号经过单片机采样运算后进行快速判断，当剩余电流达到整定动作值时，驱动晶闸管，接通电磁脱扣器电源，电磁脱扣器吸合，使断路器跳闸，从而达到漏电保护的功能。 2）保护动作电流、分断时间可调：用作台区总保护时，剩 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第20卷Vol.20第14期No.142012年7月Jul.2012 图1 剩余电流互感器工作原理 Fig. 1 Principle of residual current transformer