1、 畢業設計(論文)開題報告題 目： 1000A智能型萬能式斷路器的設計 學 院： 電氣信息學院 專 業： 電氣工程及其自動化 學生姓名： xxx 學 號： 20110xxxx 指導老師： 梁 錦 2015年 6 月 15 日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業審查后生效。2開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見。3“文獻綜述”

2、應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于10篇（不包括辭典、手冊），其中至少應包括1篇外文資料；對于重要的參考文獻應附原件復印件，作為附件裝訂在開題報告的最后。4統一用A4紙，并裝訂單獨成冊，隨畢業設計（論文）說明書等資料裝入文件袋中。 畢 業 設 計（論 文）開 題 報 告1文獻綜述：結合畢業設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2500字以上的文獻綜述，文后應列出所查閱的文獻資料。文獻綜述隨著人們對電力的需求日益增加，對電能質量的要求日益提高。近年來，我國電力系統及電力設備行業得到了長足的發展。隨著計算機技術及信息技術的

3、飛速發展，開關電器正經歷新一輪的更新換代。國家智能電網主要覆蓋電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度等環節，具有信息化、自動化、互動化及可通信等“智能”特征，低壓配電系統是其重要組成部分。隨著國家智能電網建設的規劃和發展，智能型萬能式斷路器將更廣泛應用于低壓供配電系統中，作為主保護開關，其具有的負載監控、需用電流保護、區域選擇性聯鎖、用于雙電源自動切換、機械聯鎖、通信及短信模塊等功能，將為電力系統自動化及供配電運行管理提供更多的方案選擇。1、 智能斷路器在低壓電器中的應用 隨著時代的發展，傳統的開關電器，因受控制方式、技術條件。加工水平等因素的制約，結構復雜、體積龐大、故障率高、眼中影響

4、到電力系統的安全可靠運行。隨著國內外電器行業市場環境的變化、各領域的自動化水平的不斷提高一級電力同業的持續高速發展，人們對智能型開關電器的需求越來越迫切。應用電器智能化技術來研究、開發并逐步推廣使用一系列智能型開關電器設備，提高現代化生產和生活自動化水平的有效手段。 智能斷路器、智能電動機保護器、智能接觸器等智能電器元件和智能型配電網絡系統應運而生。智能斷路器就是將智能型監控器的功能與斷路器集成在一起，主要是實現了斷路器的智能化。智能型萬能式斷路器是指采用計算機控制技術的智能控制器作為核心保護部件，過載長延時、短路短延時、短路瞬時及單相接地等保護功能齊全并可調，并具有一些輔助功能如電流表功能、

5、電壓表功能、報警功能、自診斷功能、負載監控功能、試驗功能、MCR脫扣、模擬脫扣和可通信等功能。二、智能控制器的主要關鍵技術 1、信號檢測技術 為了確保測量的精度，考慮到用于檢測單元中常用的電流互感器有實芯和空芯兩種類型，由于實芯電流互感器在處理小電流時線性度好，但是當電流過大時易飽和，從而使測量失真，而空芯電流互感器在處理大電流時線性度好，但是在小電流時易受到干擾，同樣也會產生失真。因此為了兼顧測量精度和測量范圍，充分實現全范圍電流的精確測量，可以采用兩種互感器并用，再配合自動量程切換電路;或者采用高性能的空芯互感器外加補償校正等方法。所以提高測量精度和電流測量范圍是實現斷路器智能化的關鍵技術

6、之一。 2、微處理器技術 智能控制器采用的高性能單片機，目前用得比較多的是以MCS- 51系列的8位單片機和Intel公司的96系列單片機。8位單片機以其使用成熟、16位單片機以其更快的運算速度和豐富的內部資源都在廣泛使用。另外，DSP芯片作為一種新型的微處理器，具有更強大的運算功能和高速的數據傳輸能力。在控制器中采用高性能的單片機技術，可以提高系統的可靠性，同時還簡化了斷路器控制器的電路結構，降低了成本并加快了新產品的更新換代。 3、現場總線技術 現場總線系統是一個數字化通信系統，用一根總線以串行方式把開關設備與主控制器接起來，能進行雙向通信。可通信開關設備一般安裝在現場，通過總線系統實現遙

7、控、遙測、遙調。 4、液晶顯示技術 基于智能控制器實現功能的多樣化，單一的數碼管顯示已不能滿足控制器對顯示功能提出的要求，采用液晶顯示有突出的優點:顯示信息量大，不但能顯示相和線的電流、電壓、功率因素、功率等各種參數，也能顯示被保護對象和線路過去的運行參數和故障情況，還能以圖形的方式顯示被整定的斷路器保護特性。同時，低功耗功能還能緩解智能控制器供電緊張的局面。但是，在惡劣電磁環境下會使液晶失效，所以開發出具有高可靠性的液晶顯示模塊也是非常重要的。三、智能脫扣器在低壓電器中的應用與發展 低壓斷路器主要用來對發電機、電動機、變壓器和電纜等設備進行過載，短路和接地故障保護。脫扣器是斷路器的中樞部件，

8、它承擔著斷路器的各種保護、報警、顯示與控制功能。 早期的脫扣器為電磁式的。其工作原理是利用雙金屬片在流過電流時發熱變形而使脫扣器動作，這類脫扣器制造調整困難，精度低和可靠性差。 電磁兼容，根據國家標準GB/T13926.9的定義是：裝置能在規定的電磁環境中正常工作而不對該環境或者其他設備造成不允許的擾動能力。它包括兩個方面的含義：設備或系統應具有抵抗給定電磁干擾的能力，并且有一定的安全余量，即它應不會受到處于同一電磁環境中的其他設備或系統發射的電磁干擾而產生不允許的工作性能降低。設備或西戎不產生超過規定限度的電磁干擾。即它不會產生使處于同一電磁環境中的其他設備或系統出現或超過規定限度的工作性能

9、降級的電磁干擾。 隨著微電子技術的發展，集成電路的出現，大大縮小了普通電子電路的體積，因而出現了以專用集成電路為基礎的多功能脫扣器，從而促進了多功能斷路器的發展。同時微型計算機技術的發展也為低壓電器的智能化提供了條件。智能脫扣器是智能斷路器的核心部件，它不僅能夠提供普通斷路器的各種保護功能，還能實時顯示電路中的各種參數(電流、電壓、功率、功率因數等)，以及和PC機進行通信等功能。 隨著科技的不斷發展，人們對脫扣器提出了更高的要求，可通信化，高性能、高可靠性、小型化、模塊化、組合化、電子化和智能化已成為了脫扣器發展的方向。四、斷路器保護措施 國家電網公司十八項電網重大反事故措施(試行)繼電保護專

10、業重點實施要求對斷路器保護的配置、跳閘方式、動作時間等方面有具體規定。 大電流接地系統的主、后保護一般都是按照雙重化進行配置的，只有500 V及以上電壓等級的斷路器失靈保護是單套配置。為解決單套配置可能帶來的拒動問題，反措要求“單套配置的斷路器失靈保護動作后應同時作用于斷路器的兩個跳閘線圈。如斷路器只有一組跳閘線圈，失靈保護裝置工作電源應與相對應的斷路器操作電源取自不同的直流電源系統。” 斷路器失靈保護一旦動作，動作范圍都比較大，對電網的影響比較大。因此，為防止斷路器失靈保護誤動，反措要求“斷路器失靈保護的電流判別元件的動作和返回時間均不宜大于20 m s，其返回系數也不宜低于0. 9&quo

11、t;，而且規定非電量保護不起動失靈。當斷路器失靈保護動作時，應可靠切除與故障點相臨的所有斷路器，所以，220 V及以上電壓等級的線路保護通過遠方跳閘、變壓器通過跳本變壓器連接其他電源側的斷路器來完全隔離故障點。五、我國萬能式斷路器智能控制器的研究狀況與發展趨勢 智能型萬能式斷路器的中樞部件是智能控制器，它承擔斷路器的各種保護、報警、顯示與控制功能。早期的產品稱智能脫扣器，以過電流保護和脫扣功能為主，但通過逐步改進和電流保護外還具有報警、接地保護、溫度保護、電流顯示、電壓顯示、功率顯示、電量顯示、故障記錄和網絡通信等功能，故稱為智能控制器較為合適智能控制器大致可分為三代。 第一代為Act世紀6C

12、t年代初至7 Ct年代DW 1C系列斷路器中的過電流脫扣器，其結構為拍合式電磁鐵。 第二代為20世紀70年代后期到80年代完成的更新換代產品DW15系列、DWX15系列和ME系列斷路器中的過電流脫扣器，其結構為熱一電磁式和半導體式。 第三代為20世紀90年代MA40 (DW40) , MA40B (DW45)系列斷路器中的智能控制器，采用了計算機、數字處理、自動控制、傳感器和通信等技術。 目前，在我國低壓斷路器市場上是三代產品同時存在的局而，以滿足不同層次的需要。從技術發展的角度看，我國低壓電器的發展將為加速第三代高性能產品開發和完善工作，同步發展高級型、較高型和經濟實用型3個檔次產品，努力探

13、索第四代產品智能化，可通信電器產品開發，其重點是帶現場總線的智能化、可通信化電器圈。綜觀世界各主要公司推出的產品，萬能式斷路器智能控制器將向以下幾個方向發展: 1)具有基于現場總線技術的通信功能 具有網絡化通信功能，能與現場總線相連接的智能化、可通信、高性能的新一代智能控制器將是今后的主要發展方向。 2)具有內嵌web服務器，可在現場實現Internet/Intranet網絡化功能 其核心技術是實現TCP/IP協議。把TCP/IP協議嵌人到智能控制器中，使信號的收以TCP/IP方式進行，進一步發展智能控制器的信息化功能。用Internet/Intranet功能，在任何開通了Internet的地

14、方可瀏覽、共享現場信息，并對現場的智能斷路器進行遠程在線控制、編程和組態，這就使得智能化斷路器進人了信息電器的新時代。 3)具有電力質量(Power Quality,PQ)監控功能影響電力質量主要是電力網絡上的電氣騷擾(包括電壓跌落和驟增、電壓的諧波分量、過電壓、電壓波動、三相不平衡等)。基于微處理器的智能控制器具有多種檢測和通信功能，利用智能控制器實現電力質量監控是一種經濟有效的方案。參考文獻l <鄒積巖.智能電器.機械工業出版社>l l<郭鳳儀.電器學.機械工業出版社>l <周茂祥主編. 低壓電器設計手冊. 北京：機械工業出版社.1992>l l<

15、張冠生. 器基礎理論.機械工業出版社>l <方鴻發.低壓電器 .機械工業出版社,1982>l <黃紹平,秦祖澤.低壓斷路器過電流脫扣器動作值的整定.低壓電器,1997>l <黃紹平，秦祖澤.智能化電器的設計J.電力系統自動化，2003>l l<王富東，王家善.智能化斷路器的開發.蘇州大學工學院>l l<關于萬能式斷路器智能控制器.曾慶軍上海交通大學自動化研究所.上海200030>l <單片機語言C51典型應用設計.劉文濤.中國人民郵電出版社.2005>l <鮑可進.C8051F單片機原理及應用M.北京：中國電力

16、出版社.2006>l l<斷路器保護需注意的問題.宋述勇.山西電力科學研究院,山西太原 030001>l l<型萬式斷路器控制器全自動檢測系統研制.謝啟，顧啟民，涂水林，楊云飛.常熟理工學院自動化系.江蘇常熟215500>l l<智能型萬能式斷路器在供配電運行管理中的應用.王興利,顏從強,胡浪濤.浙江天正電氣股份有限公司>l l<萬能式斷路器智能控制器研究.金升福.華東船舶工業學院電子與信息系.江蘇鎮江 212003>l <DC vacuum circuit-breaker.D Evsin.A Budovsky. Discharges

17、 and Electrical Insulation in Vacuum, 2008. ISDEIV 2008. 23rd> l <Sengupta A，Pal T K.On comparing interval numbers J.European Journal of Operational Research，2000，127：28-43> 畢 業 設 計（論 文）開 題 報 告開題報告：一、課題的目的與意義；二、課題發展現狀和前景展望；三、課題主要內容和要求；四、研究方法、步驟和措施 開 題 報 告1、 課題的目的與意義 隨著時代的進步，電子信息技術的發展，智能型斷路器

18、必將成為未來電器開關的領軍主要發展。能斷路器主要有萬能式（又稱框架式）和塑料外殼式兩大類。還有一些特殊用途的斷路器，如真空斷路器等。而這次我所研究的課題便是，關于萬能式斷路器的相關的設計與研究1000A智能型萬能式斷路器設計。 智能型萬能式斷路器適用交流50Hz，額定電壓380V、660V，額定電流為200A-6300A的配電網絡中,主要用來分配電能和保護線路及電源設備免受過載、欠電壓、短路，單相接地等故障的危害，該斷路器具有多種智能保護功能，可做到選擇性保護，具動作精確，避免不必要的停電，提高供電可靠性。  與傳統的斷路器相比，智能型萬能式斷路器有著自身的優點。具有多種保護功能，有

19、長延時、瞬時、短延時和接地故障(包括零 序電流和剩余電流保護)防護，分別實現過載、短路延時、大短路電流瞬時動作及接地故障防護，保護靈敏度極高，調節各種參數方便，容易滿足配電線路各種防護 要求。另外，還可有級聯保護功能，具有更良好的選擇性動作性能。2、 課題發展現狀和前景展望 萬能式斷路器從上世紀六十年代初開始先后開發了三代產品。但產品結構及工藝性尚需進一步完善，產品性能有望進一步提高。按行業發展史劃分，ACB開發了三代產品： 1、 第一代產品DW10； 2、第二代產品DW15（自主開發），引進ME、AH、3WE、AES。 3、第三代產品DW45（自行開發），是我國低壓電器發展歷史上推廣最成功，

20、可靠性與經濟效益最好的產品。同期引進M、F、3WN6、AE-SS、MAGNUM、M-pact等系列產品。目前三代產品并存，第一代DW10淘汰由DW16替代。2008年ACB總量已超過60萬臺。其中第三代產品比例按臺數占45%，按產值占80%。 隨著電網功率的提高，城鄉居民用電的結構改變對供電電網帶來了新要求。故而計需改進斷路器的過電流保護性能等，以提高供電可靠性。為了提高供電可靠性，城市電網供電系統從輻射線路供電方式逐步過渡到各種結線形式的環網供電，以達到有效的鎖掉電網發生故障是提高恢復供電能力，最根本的需求便是對萬能式斷路器的高性能。由此可見，高性能的低壓萬能式斷路器迅速向結構緊湊、高分斷、

21、智能化、多功能方向發展是勢在必行，也是當今智能型萬能式斷路器的發展總趨勢。隨著對高性能、高效率的需求。智能型萬能式斷路器的分斷能力還將進一步提高，而其體積還要進一步縮小。新型斷路器除了擁有上述的性能之外，還可以增加許多的附件，擴大附加功能。3、 課題主要內容和要求 1）斷路器整體結構。 2）智能脫扣器，這一部分是重點，包括互感器設計計算，參量采樣，輸出模塊設計，硬件設計，軟件設計等。 3）電磁兼容設計。 4）各功能模塊的配合，全部器件的裝配。4、 研究方法、步驟和措施本次課題的內容是一款1000A智能型萬能式斷路器，課題主要通過文獻研究，編輯程序，實踐操作等方法來進行操作。通過對智能斷路器，智能脫扣器的介紹分析，找出合理的設計方案，最后進行軟硬件的編譯。1000A智能型萬能式斷路器由本體和抽屜座兩個部分組成。斷路器本體由操作機構、觸頭系統、滅弧室、絕緣底座、脫扣器、二次插接件和輔助開關等組成。 1）斷路器零部件包括觸頭系統、滅弧室、斷路器操動機構。 2）智能脫扣器硬件包括智能脫扣器的基本功能，只能脫扣器的工作原理、智能脫扣器的設計原理方法、智能脫扣器的主要結構及系統。智能脫扣器由電源電路（包括自生電源、輔助電源）、電流電壓采樣檢測、可編程放大器、CPU、顯示電路和鍵盤及編碼器等部分組成，與脫扣驅動機構、空心互感器配合執行電流電壓采集和保護工作。其原理是，在斷路器的三相