浅析智能化技术在低压断路器上的应用专业电气工程及其自动化_开题报告

低压配电系统断路器是利用机械物理效应，通过机械系统的动作来实现其保护功能的，因而体积较大，效果也不尽理想。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常时损坏用电设备，近年来在传统断路器的基础上已逐步开发出更可靠的和具有更多保护功能的断路器。。

但随着多年来我国供配电技术的高速发展和供电规模的日益扩大,供配电系统结构和运行方式日趋复杂,对配电系统的可靠性和安全性提出了更高的要求,相应地对供配电系统电气设备的安全性和可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为配电系统中广泛使用的主要控制电器,除了要能正常分合配电系统的额定电流、在系统发生故障时能及时地有选择性地切断配电系统各种短路故障电流以满足系统可靠性和安全性的要求外，近年来各种新技术新功能已不断在传统低压断路器上得到升级应用。

近年来的智能化和计算机网络化技术发展迅猛，同样也快速地在供配电系统上得到了应用，尤其是数字化和智能化控制模块化的应用,对配电系统的智能化、网络化及可视化的要求也越来越高,相应地对使用在各行各业结构复杂、通断频繁及故障率高的低压断路器也提出了更高的要求；显然作为仅具备普通功能的传统断路器已渐渐无法满足现代配电系统的需要。数字化、智能化及网络化技术的应用于是成了国内外低压断路器的一个重要的未来发展方向。智能化的低压断路器，不仅能够提供普通断路器的各种保护功能，还能够实时显示电路中的各种参数(电流、电压、功率、功率因数等)及各种保护功能的动作参数也可以显示、设定和修改。近年来欧美日等发达国家在新型低压断路器的研发和制造方面日新月异，而我国在这方面的产品开发还刚刚起步。相比之下国内的技术和产品及市场与欧美日等发达国家相比还存在着在较大的差距。

为适应城市、农村电网改造的需要，促进电网配电质量有一个新的进步，我国配电系统中量大面广的低压断路器将按照国家有关部门提出的“体积小、短路分断能力高、功能齐全、工作安全可靠、进而向智能化（可通讯）电器发展”的精神，研发新一代特技含量更高的产品，以便向国际水平靠拢，缩小与先进国家的差距。最近十多年来，我国低压电器制造业，已先后研制了具有20世纪90年代国际水平的各种低压断路器，并陆续投放市场。

目前，国外已经开发出了系列化智能型断路器，这些智能化断路器的性能大大优于传统的断路器产品。而我国在这方面的产品开发起步较晚，但已经取得了长足的进步。

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，因此出现了以专用集成电路为基础的多功能断路器。这种断路器已经比原有的机械式断路器进了一大步，但仍然不能称之为智能化。

微型计算机技术的发展为电气开关的智能化提供了条件。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，还能够实时显示电路中的各种参数(电流、电压、功率、功率因数等)。各种保护功能的动作参数也可以显示、设定和修改。保护电路动作时的故障参数，可以存储在非易失存储器中以便查询。这些功能只有在采用微处理机以后才能实现。

主流的智能化技术在低压断路器上的应用已有很多，有些已成熟，有些还在研究阶段，有的还处于概念阶，欧美日等国家的技术和产品相对比较成熟，市场占有量较大，如施耐德、ABB、西门子、三菱及富士等，而国内的厂家依然面临着一些核心技术瓶颈有待进一步改善和突破：

目前谐波分量测量分析这一技术国内也已具备，但因谐波有来自电网的，也有来自大量使用电子设备反馈给电网的，因此很难从根本上解决这一技术问题，这是一个综合性问题，而避免多次谐波对断路器性能的影响，在这些方面确有必要借鉴国外的先进技术。当前应下大力气解决EMC对断路器影响的问题；

人机界面技术，智能断路器除了既能从操作者那里得到各种控制命令和控制参数(由键盘、开关、按钮、光笔、鼠标器等)，又能通过连续巡回检测对各种保护特性、运行参数、故障信息进行直观显示，还可与中央计算机联网实现双向通讯，实施遥测、遥讯、遥控，人机对话功能强，操作人员易于掌握，避免误动作；

智能化的故障自诊断、预测等与试验功能可对构成智能断路器的电子元器件的工作状态进行自诊断，当出现故障时可发出报警并使断路器分断，具有预警功能，使操作人员可以及时处理电网的异常情况。微处理器能进行“脱扣”与“非脱扣”两种方式试验，利用模拟信号进行长延时、短延时、瞬时整定值的试验，还可进行在线试验。

微处理器及其接口技术，微处理器具有硬件通用化、应用灵活化、记忆、计算、查表能力，指令系统适合实时控制、执行速度快等一系列优点，是断路器智能化的核心。接口技术是微处理器与外围设备之间联系的技术，既包括硬件，也包括软件的技术。接口电路多种多样，常用的有:微处理器通用接口、键盘、显示器接口、打印机接口、A-D及D-A接口等；

传感技术，传感技术解决的是信号的变换，即电-电变换和非电-电变换。电-电变换主要是将被监控的强电网络中的交直流电压和电流经兼有隔离作用的变换器变换成适当的电压电流信号，这方面的器件有电压、电流传感器等。传感器作为测量、变换器件与智能断路器性能密切相关，因此传感器的选择与设计是至关重要的，需要考虑的因素很多，如输入输出特性、灵敏度、频率响应、时间常数、温度系数、测量范围等。

抗干扰技术，干扰有来自各个方面，有电气干扰，环境温度变化以及气压、振动等各种因素，其中电气干扰是各类干扰中的主要因素。干扰通过各种线路侵入微处理器系统，供电线路是电网中各种浪涌电压入侵的主要途径。断路器工作环境恶劣，干扰因素多，以场的形式入侵的干扰是其主要因素，它们可以通过静电感应、电磁感应等微处理器系统中形成干扰，引起断路器误动作。在与干扰作斗争的过程中，人们积累了很多成功的经验，有硬件抗干扰、软件抗干扰，也有软硬件相结合的一系列措施。

二、^范文提纲

绪论

1.1研究背景

1.2国内研究现状

1.3国外研究现状

2.智能断路器的结构和工作原理

2.1智能化断路器简介

2.2智能断路器的构成和工作原理

2.2.1微处理器单元

2.2.2信号检测采集单元

2.2.3开关量输入单元

2.2.4执行输出单元

2.2.5通信接口

2.2.6电源

3.智能脱扣器设计

3.1智能脱扣器概述

3.2智能脱扣器的硬件设计

3.3智能脱扣器的软件设计

3.4智能脱扣器的抗干扰措施

4.智能断路器的保护设置

4.1保护特性分析

4.2三段保护的原理

4.3三段保护的实现

三、参考文献

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