隨著計算機微型化及通信等技術的不斷突破,智能化已成為當今電網(wǎng)的主流發(fā)展趨勢。在電網(wǎng)設備中,以低壓電器為首的配電設備在生活生產(chǎn)等眾多領域中得到了普遍應用,如今,在人們的實際生活當中,能夠接觸到且使用范圍最廣泛的低壓電器當屬斷路器,故使低壓斷路器具備智能化控制效果已成為熱門研究項目之一。電流檢測及過載保護是低壓電器智能化技術的重要組成部分,同樣也是低壓斷路器的關鍵研究部分。近年來,出現(xiàn)了許多檢測斷路器中電流的研究成果,其中以電子式斷路器為首,使用電流互感器對電流進行精確測量,但由于其體積過大,無法安裝在使用基數(shù)最為龐大的微型斷路器中,而小型斷路器受到體積的制約,使其智能化的研究成果相對較少。因此,如何在有限的空間中實現(xiàn)電流檢測的目的,對于實現(xiàn)微型斷路器的智能化具有重要意義。本文提出了一種基于電熱耦合效應的電熱式電流檢測方法,這種方法具備所需的空間小、能夠?qū)崿F(xiàn)電隔離且能準確預測電流大小等優(yōu)點。本課題來源于國家自然科學基金:新型熱電磁混合式智能小型斷路器及智能低壓配電微系統(tǒng)研究（項目編號:51777129）。首先,本文使用Solidworks軟件建立了一個球形封閉電流測量腔模型,該模型用來替代... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1雙金屬片保護原理示意圖

第2章電熱式電流檢測方法9圖2.1DZ47-60型小型斷路器結構圖Fig.2.1StructurediagramofDZ47-60miniaturecircuitbreakerDZ47-60型小型斷路器的適用范圍需滿足如下幾個方面的要求：（1）工作溫度：環(huán)境溫度大于-5℃，小于40℃。且24小時內(nèi)平均溫度不超過30℃。（2）工作高度：安裝地點的海拔高度不得超過2000m。（3）工作濕度：工作環(huán)境的空氣相對濕度在環(huán)境溫度為25℃時不超過90%，在環(huán)境溫度為40℃時不超過50%。2.2電熱式電流檢測結構特點概述本文結合了熱過載式斷路器和電子式斷路器電流檢測的優(yōu)缺點，提出了一種基于新型電流檢測方法的電熱式斷路器。它的電流檢測部分由單片機系統(tǒng)、發(fā)熱元件、熱電阻以及溫度傳感器組合而成。斷路器工作時，發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量經(jīng)溫度傳感器將溫升情況傳遞到單片機系統(tǒng)中，將電流的電信號轉換成溫度信號，供單片機進行轉換，再根據(jù)編譯好的程序預測當前電流大校這種方法相比電子式斷路器中的電流互感器來說，有效減小了測量體積，便于安裝在MCB中實現(xiàn)其智能化，還可實現(xiàn)主電路與保護電路的隔離。在電熱式斷路器出廠前，應確定下來發(fā)熱元件的結構。并結合散熱情況使用熱平衡方程列出相關等式，求解出系統(tǒng)辨識所需的“電流-溫升”數(shù)學模型，利用電流與對應溫升數(shù)據(jù)結合系統(tǒng)辨識算法，求出電熱式斷路器在不同溫度時對應的測量結構中的未知參數(shù)，確認無誤后將參數(shù)固化，即可借助單片機運行系統(tǒng)辨識算法，由溫升數(shù)據(jù)求出當前電流值的大校為避免發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量經(jīng)絕緣層后受周圍空氣溫度所影響，布置了一個溫度補償傳感器，PT100鉑電阻結合溫度傳感器等硬件電路將溫度信號轉換為電信號，將此電信號傳遞給單片機系統(tǒng)進行參數(shù)辨識、A/D轉換以及預測電流等操作，當電流過載時，單片機

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文10系統(tǒng)發(fā)出過載保護的相關指令，通過電磁脫扣機構動作來對電路進行保護，控制主回路的通斷狀態(tài)。工作原理圖如圖2.2所示。圖2.2電熱式電流檢測原理圖Fig.2.2Schematicdiagramofelectrothermalcurrentdetection其中，1－被測元件；2－PT100電阻；3－絕緣層；4－溫度補償PT100電阻；5－硬件電路；6－單片機；7－電磁脫扣機構。電熱式電流檢測法代替了傳統(tǒng)雙金屬片式斷路器的雙金屬片以及電子式斷路器中的電流互感器來進行電流的測量，比雙金屬片測得的結果更加科學準確，比電流互感器的體積更加小巧。且由于將電流轉換為溫度信號，可將電流中的高頻干擾有效降低，達到濾波的效果，使電路故障次數(shù)有效減少。因此，該種方法對微型斷路器的智能化具有重要作用。2.3電熱式電流檢測辨識數(shù)學模型2.3.1電熱式電流測量腔的建立電熱式電流檢測結構見圖2.3。銅板通電生熱，鉑熱電阻與銅板相結合，鉑電阻的阻溫特性根據(jù)生熱銅板的溫度改變阻值，用以測量銅板的溫度。并將其安裝在一個相對封閉的測量腔內(nèi)，在銅板與外殼之間充滿導熱硅脂，使測量腔內(nèi)的熱量通過硅脂向球形外殼外散熱。外殼材質(zhì)選擇為ABS塑料，銅板兩端各有一個圓孔。圖2.3電熱式電流測量腔構造圖Fig.2.3Structurediagramofelectrothermalcurrentmeasuringcavity

【參考文獻】：
期刊論文
[1]LabVIEW課程課堂實驗演示系統(tǒng)[J]. 冉俊霞,玄陽,王浩,劉富成,張建飛.  中國現(xiàn)代教育裝備. 2020(05)
[2]基于改進參數(shù)辨識的三繞組變壓器繞組狀態(tài)在線監(jiān)測方法[J]. 陳一鳴,梁軍,張靜偉,余江,張利.  高電壓技術. 2019(05)
[3]基于遞推最小二乘法的虛擬同步發(fā)電機參數(shù)辨識方法[J]. 羅琴琴,蘇建徽,林志光,汪海寧,施永.  電力系統(tǒng)自動化. 2019(01)
[4]自適應模糊PID控制器的設計及MATLAB仿真[J]. 宋超,曹翱,溫家璽.  現(xiàn)代制造技術與裝備. 2018(07)
[5]施耐德EcoStruxure Power中低壓智能配電系統(tǒng)[J]. 晏璐.  建筑電氣. 2018(05)
[6]新型熱繼電器過載保護研究[J]. 宗鳴,宮赫.  電氣工程學報. 2017(06)
[7]Matlab語言特點與應用分析[J]. 張鳳莉,張培訓.  商丘職業(yè)技術學院學報. 2017(01)
[8]魯棒控制與系統(tǒng)辨識的復雜度及其關聯(lián)的綜述和探討[J]. 王樂一,趙延龍,王婷.  中國科學:數(shù)學. 2016(10)
[9]智能型開關電器的意義與開發(fā)現(xiàn)狀[J]. 湯世源.  科技展望. 2016(26)
[10]智能斷路器在線監(jiān)控系統(tǒng)的研制分析[J]. 劉洪濤,張燦煜,郭天昊,劉剛.  佳木斯職業(yè)學院學報. 2016(04)

博士論文
[1]過載保護數(shù)學模型及其算法的研究[D]. 遲長春.河北工業(yè)大學 2008

碩士論文
[1]電熱式過載電流測量方法及過載保護算法研究[D]. 王曉翠.沈陽工業(yè)大學 2019
[2]實現(xiàn)全范圍ZSI保護的小型斷路器控制器網(wǎng)絡研究[D]. 閻放.沈陽工業(yè)大學 2019
[3]嵌入式低壓智能斷路器及其服務平臺的研究[D]. 張晨曦.貴州大學 2018
[4]適于ZSI技術可實現(xiàn)短路保護的小型斷路器的研究[D]. 宮赫.沈陽工業(yè)大學 2017
[5]基于間歇性可再生能源并網(wǎng)的智能電網(wǎng)安全管控研究[D]. 郭超豪.華北電力大學(北京) 2017
[6]自適應技術在配電線路保護中的應用研究[D]. 唐金鳳.廣東工業(yè)大學 2014
[7]DZ47-63 C1型小型斷路器熱分析[D]. 王大洋.河北工業(yè)大學 2014
[8]帶嵌入式Linux系統(tǒng)的斷路器智能脫扣器的設計[D]. 劉艷杰.河北工業(yè)大學 2012
[9]開關智能控制器的開發(fā)與研制[D]. 王聰.華北電力大學（河北） 2008
[10]基于DSP智能脫扣器的設計[D]. 陳燕坤.北京交通大學 2007



本文編號：3283764