基于嵌入式系统的断路器机械性能测试仪研制

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1、基于嵌入式系统的断路器机械性能测试仪研制第一章绪论1.1课题选择的背景及研究意义十九世纪七十年代，电力的发明迅速地改变了人类的生活，继蒸汽革命后又一次掀起了工业化高潮。到了二十世纪，电力系统已经以其突飞猛进的发展势头成为国民经济发展的命脉。而高压断路器作为电力系统中不可或缺的一个设备，是整个电力系统能够安全可靠运行的基本保障，因此，它被广泛应用于变电站、发电厂等重要场所。所谓高压断路器，就是在供电系统中当供电线路发生异常或者故障时能够及时切断或者接通故障线路，从而使电力系统的安全性、稳定性得到可靠保证的一种电力设备。它有两个主要作用一控制作用和保护

2、作用。控制作用主要体现在系统正常工作时，它能够切断和接通线路及多种电气设备的空载和负载电流；而保护作用主要体现在系统发生敌障时，它配合继电器保护设备而迅速切断故障电流，防止事故范围的扩大。由此可以看出，为了能够保证电力系统的安全性和稳定性，我们首先需要保证断路器具有高度的可靠性。据电力系统相关部门的调查统计，2005年因高压断路器引发的事故和故障比2004年增加了31%左右，通过对统计报告进行分析可知，由断路器的质量问题引发的事故竟高达70%左右[2]。断路器发生故障将会造成非常严重的后果，轻则造成设备和线路受损，重则影响人们正常的生产、生活。鉴于

3、问题的严重性，国电么〈司对高压断路器的各项性能指标等都提出了更高的标准，其中最为重要的性能指标是它的开合性能，具备良好的开合能力是对高压开关最基本的要求。绝缘性能也是它最重要的性能之一，破坏断路器绝缘的重要原因是由于过电压的产生引起的。通过大量的工程实践，我们发现高压断路器的可靠性是由它的机械操作系统能否进行可靠动作来决定的。因此，在对高压断路器从生产设计到投入使用的各个环节中都必须严格测试它的机械特性。.1.2国内外研究现状早于上个世纪80年代，国外一些发达国家就幵始了对测试高压断路器的机械特性技术方面的研究，那个时代的测试仪器是以单片机为主控芯

4、片的，它模拟了多通道的数字滤波器，输入断路器的开距即可得到高压断路器动作的平均速度，将测试结果的数字化成为可能。到了90年代初期，英国一家名为Rochester的公司经过不断的实验在前人成果的基础上研制出新的机械特性检测仪器，这类新的仪器能够将断路器进行动作时的运动特征曲线显示在显示屏上，但是由于当时的芯片技术以及其它各方面技术的不成熟的制约，这些曲线的基本特征如采用的幅值以及时间都达不到较高的精度，不能够精确地反映断路器的实际运动特征而只能看到其基本趋势。道路1994年，美国提出了在线监测的方式，并为其制定了相关标准。日本在该技术方面的不断研究以

5、及积累的数据和经验已经形成了较为成熟的理论依据及方法。经过相关研发人员不懈的努力，高压断路器的机械特性检测仪器己经形成巨大的市场，国外比较著名的有瑞典的保加玛公司、德国的威尔士公司等等，这些公司的产品技术精良，能够对其机械特性进行准确的测试，但是价格十分昂贵，国内一些生产高压断路器的公司基本承担不起，且没有中文版的操作界面，对一些操作人员来说，使用起来有非常大的障碍。第二章断路器机械特性测试仪设计分析2.1高压开关介绍高压断路器是在发电厂和变电所中1000KV以上电路中的主要控制设备。在正常运行时，用来接通或断开电路的负荷电流；故障时，用来迅速断开

6、短路电流，切除故障。高压断路器基本要求有以下几点：（1)在合闹状态时应为良好的导体。（2)在合阐状态时应具有良好的绝缘性。（3)在开断符合规定的短路电流时，应有足够的幵断能力和尽可能短的开断时间。（4)在接通规定的短路电流时，短时间内断路器的触头不能产生溶揮等情况。（5)在制造厂给定的技术条件下，高压断路器要能长期可靠地工作，有一定的机械寿命和电气寿命要求。此外，高压断路器还应具有结构简单、安装和检修方便、体积小、重量轻等优点。油断路器是以绝缘油为灭弧介质。可分为多油断路器和少油断路器。在多油断路器中，油不仅作为灭弧介质，而且还作为绝缘介质，因此用

7、油量多，体积大。在少油断路器中，油只作为灭弧介质，所用到的油很少，因此体积小，也无需太多钢材。SF6断路器采用的灭弧介质为SF6气体，该种气体具有很强的绝缘能力和很好的灭弧能力。SF6断路器具有很多优点，如动作快、开端能力强且体积小等，但是也存在一定的缺点，即需要消耗的金属多，且价格也较为昂贵。近些年来，六氟化硫断路器凭借自身优势得到了极为迅速的发展，已经广泛应用于高压以及超高压系统中，尤其是一种封闭式组合电器，这种组合电器以SF6为主体，这是高压和超高压电器未来的一个重要发展趋势。..2.2高压断路器的机械特性参数断路器的机械特性参数是保证断路器

8、正常工作的重要依据，根据国家标准《高压交流断路器》和《高压开关设备常温下的机械试验》，我们知道机械特性的实验应该包含以下检