智能斷路器用脫扣器設計的研究.pdf

1、低壓斷路器是低壓電網(wǎng)中一種重要的保護與控制電器,能夠關合、承載和開斷正常回路條件下的電流,并能關合、在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件(包括短路條件)下的電流。脫扣器是斷路器的核心部件,承載各種電流保護和其他擴展控制功能。在單片機技術、電力電子技術和信息通信技術等的推動下,脫扣器由雙金屬片熱電式、電子電磁式發(fā)展到以單片機系統(tǒng)為核心的、能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交互通信的智能式脫扣器,智能脫扣器的出現(xiàn)和應用是斷路器進入智能化的標志。
　　本課題

2、設計了以瑞薩R8C/23群單片機為核心、采用準同步采樣算法計算電流均方根值(電流RMS值)、利用CAN總線實現(xiàn)遠程控制及數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蛪褐悄軘嗦菲饔妹摽燮?可實現(xiàn)電流過載長延時、短路短延時、瞬時三段保護,具有方便可靠的參數(shù)整定電路、聯(lián)網(wǎng)通信控制功能,應用廣泛,保護性能優(yōu)越、可靠。
　　硬件設計上以瑞薩公司準16位的R8C/23群的R5F2123AJFP微處理器為主控單元,同時輔助以交流采樣雙通道放大模塊、撥碼參數(shù)整定模塊、自生電電源

3、模塊、脫扣動作驅(qū)動模塊、日歷時鐘和溫度保護模塊及CAN總線通信接口模塊等功能模塊單元。
　　軟件設計上建立了過載長延時、短路短延時和瞬時保護的數(shù)學模型及保護判斷流程;利用準同步采樣算法進行電流RMS值的計算,消除了同步誤差的影響,提高了信號頻率偏移容納裕量;實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信、時鐘日歷及溫度的獲取。整個軟件程序采用 C語言在瑞薩嵌入式開發(fā)環(huán)境High-performance Embedded Workshop中編寫、調(diào)試。
　　

4、采用R5F2123AJFP單片機內(nèi)部集成的一路CAN模塊控制器實現(xiàn)了低壓斷路器的嵌入式網(wǎng)絡通信及控制,其可以與遠程上位機或者斷路器節(jié)點間進行實時雙向通信。CAN總線良好的抗干擾能力,較高的信息傳輸速度,優(yōu)越的拓撲結(jié)構和數(shù)據(jù)包結(jié)構,可以實現(xiàn)方便地組網(wǎng),也是越來越被廣泛應用在智能電器上的總線接口方式。
　　在本課題硬件系統(tǒng)設計中,通過元器件合理布局、布線保證了系統(tǒng)電磁兼容性能;軟件設計中也采取了抗干擾措施。實驗結(jié)果表明,智能脫扣器整機