塑壳断路器瞬动保护可靠性试验设备中计算机测控技术.rar

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摘 要
塑壳断路器属于保护类电器，如果它的可靠性不高，尤其是瞬动保护可靠性不符合生
产和生活的需要，会给用户带来很大的影响，甚至造成严重的经济损失。塑壳断路器的可
靠性研究是国内外学术研究的重要领域，同时由于塑壳断路器的工作特点与失效模式不同
于控制类电器，且与其它保护类电器也有所不同，故其可靠性指标及试验方法等均不能直
接借鉴其它产品。因此，对塑壳断路器的可靠性试验进行深入研究具有重要的意义。
断路器进行瞬动特性试验时，由于合闸相角的原因，试验电路中会产生暂态电流，暂
态电流的存在对试验精度产生严重的影响。因此，在开关电器的短路实验中，为确保电流
中非周期分量最小，采用精度高使用方便的选相合闸装置十分必要。本文指出了目前计算
机控制的断路器瞬动特性试验设备存在的问题并提出了改进方案，设计了以 80C196KC 单
片机作为核心的选相合闸装置，对装置进行了硬件和软件设计。硬件设计包括执行器和控
制器的设计，电压同步信号的处理，以及单片机最小系统和开关量输入信号的设计。由于
固态继电器存在的缺陷，执行机构选择的是响应速度极快的可控硅。单片机通过光电耦合
器控制可控硅的接通与关断。同时将电源电压信号处理成方波让单片机产生中断从而检测
其零点。为了接收上位机计算得出的功率因数角，设计了单片机与 PC 机的通信接口。软
件设计方面，完成了单片机中获取合闸相角，串行口中断服务，外部中断及采用计算机内
部定时中断等技术完成选相合闸等程序的编写。上位机通信程序采用 C 语言编写。该装置
应用于断路器瞬动特性试验设备中，较好的消除了试验中的暂态电流。
关键词：塑壳断路器，瞬动特性，选相合闸
第一章 绪论....................................................................................
§1-1 课题研究的背景和意义.........................................................
1-1-1 断路器可靠性技术的研究 .................................................
1-1-2 国内、外可靠性试验设备和技术发展状况......................
§1-2 瞬动特性检测技术的发展和现状.........................................
§1-3 研究的内容与要解决的问题.................................................
第二章 瞬动特性试验设备及暂态过程分析............
§2-1 目前断路器瞬动特性试验设备.............................................
2-1-1 检测设备的主电路设计 .....................................................
2-1-2 检测回路设计 .....................................................................
2-1-3 控制回路设计 .....................................................................
§2-2 暂态电流产生的原因及影响.................................................
2-2-1 暂态电流的产生 .................................................................
2-2-2 电流非周期分量的影响 .....................................................
第三章 选相合闸装置的总体设计方案.......................
§3-1 执行器 ....................................................................................
§3-2 控制器 ....................................................................................
3-2-1 单片机最小系统 .................................................................
3-2-2 电压同步信号 .....................................................................
3-2-3 通信接口 .............................................................................
3-2-4 开关量输入信号 .................................................................
§3-3 设备的主从式结构和装置核心部分的硬件组成.................
第四章 执行机构研究及装置硬件设计.......................
§4-1 固态继电器动作时间测定.....................................................
§4-2 可控硅电路试验.....................................................................
4-2-1 双向可控硅动作时间检测 .................................................
4-2-2 双向SCR改为两个单向SCR的反并联 ..............................
§4-3 单片机中断信号的处理.........................................................
4-3-1 选择OP37 处理电源信号 ...................................................
4-3-2 选择LM339 处理电源信号 ................................................
塑壳断路器瞬动保护可靠性试验设备中计算机测控
4-3-3 波形观测及分析.......................................................................
§4-4 开关量输入信号设计..................................................................
第五章 试验设备的软件设计及精度研究.......................
§5-1 80C196KC单片机的HSO及软件定时器....................................
§5-2 程序介绍......................................................................................
§5-3 选相精度......................................................................................
第六章 上位机与下位机的通信.............................................
§6-1 单片机通信接口设计..................................................................
6-1-1 MAX485 芯片 ...........................................................................
6-1-2 单片机串行口控制与操作.......................................................
§6-2 下位机通信程序............................