实现全范围ZSI保护的小型断路器控制器网络研究

发布时间：2020-11-02 21:19

　　 配电电器智能化是智能电网建设的重要内容,其中的低压小型断路器是应用最为广泛的低压配电电器其产值约占低压电器总产值的50%以上。研究小型断路器具有重大意义,而研究智能小型断路器的三段式电流保护,优化现有的ZSI区域联锁保护,则是重中之重。本课题来源于国家自然科学基金:新型热电磁混合式脱扣器关键问题与断路器网络化选择性保护研究(项目编号:51777129)。现有的断路器ZSI保护只包含短路段,无法处理多处发生过载或下级断路器过载保护发生故障时的选择性保护问题,因此本文设计了一种基于CAN总线的智能断路器控制器网络。这种控制器网络与传统的智能断路器控制器功能有一定区别,并且增加了一个中央控制器。断路器控制器只负责传统三段式电流保护相关的电信号测量计算、人机交互和电子脱扣等功能的实现,而当涉及到ZSI保护时,将故障信息通过CAN总线发送给中央控制器。中央控制器根据需要收集各级断路器的故障情况,基于断路器的上下级配合保护原则,仲裁各断路器ZSI保护脱扣处理情况,实现线路短路段与过载段故障的全范围ZSI保护功能。首先根据现有三段式电流保护技术、ZSI保护技术以及未来智能电网对断路器智能化的功能需求,完善了本文设计的智能断路器控制器网络理论部分,并搭建低压配电网络的短路及过载模型,分析故障发生时各级断路器的电流电压情况。其次完成了智能断路器控制器网络的硬件设计,包括断路器控制器单元与中央控制器单元通用的STM32单片机基本系统部分、电源模块部分、人机交互模块部分、CAN硬件节点模块部分,以及断路器单元独有的电信号采集调理转换模块部分、模拟脱扣模块部分。然后基于搭建的硬件电路,依托μC/OS-II实时操作系统完成断路器控制器及中央控制器各自的主程序、采样A/D转换程序、人机交互程序,尤其是与实现保护功能相关的三段式电流保护程序、短路段及过载段ZSI保护程序的实现并定义各子程序间优先级的仲裁。并且基于设计的控制器网络的功能要求自定义了CAN通讯协议。最后完成了实物平台的搭建,检验硬件电路部分与软件模块部分的工作情况,包括过载长延时保护、短路短延时反时限保护、短路定延时保护、短路瞬时保护及全范围ZSI保护通信等试验的数据测量和误差分析,完成了对搭建的控制器网络的功能验证。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP273;TM561
【部分图文】：

图 1.1 断路器内部结构Fig. 1.1 Internal structure of circuit breaker路或者过载等故障是无法避免的，但线路故障的误的情况却需要极力避免。想要减少此类故障的发生

图 2.1 三段式电流保护特性曲线2.1 Characteristic curve of three-stage current protection护电流的整定值、mI 为短路短延时保护电流的值，短路短延时保护分为两部分，第一部分是

8图 2.2 热磁脱扣断路器特性曲线与电子脱扣断路器特性曲线haracteristic curve of thermomagnetic release and Characteristic curve of electronic rea 热磁脱扣断路器 b 电子脱扣断路器
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本文编号：2867583