目 录摘 要： IABSTRACT II第1章 绪 论 11.1引言 11.2脱扣器概述 11.3 课题研究目的及意义 31.4 课题内容概述 31.4.1 硬件电路设计 31.4.2 软件设计 4第二章 智能脱扣器结构设计 52.1 智能脱扣器的设计原理 52.2 智能脱扣器的工作原理 5第3章 智能脱扣器的硬件设计 63.1 硬件总体设计及工作原理 63.2 信号采集与处理 73.3 空心电流互感器的计算 73.4 单片机的选用 113.4 各分电路及相关计算 143.4.1 真有效值转换电路 143.4.2 过载保护 163.4.3 短路保护 193.4.5 模拟脱扣电路 223.4.6 脱扣输出电路 243.5 负载监控 253.6 自诊断和监察 25第4章 软件设计 274.1 软件系统的总体设计 274.2 初始化子程序 294.2.1 定时器初值的设定 294.2.2 定时器T1的设定 294.2.3 定时器T0的设定 304.2.4 与A/D转换相关的寄存器 304.2.5 A/D控制寄存器ADCON1的设定 304.2.6 A/D控制寄存器ADCONO的设定 314.3 过流判断子程序 314.4 过流处理子程序 314.4.1 过流处理子程序流程图 314.4.2 非首次过流处理子程序 324.5 中断子程序 33第5章 人机交互界面 355.1 智能脱扣器外壳 355.2 硬件电路设计 355.3 软件设计 36第6章 可靠性与抗干扰设计 386.1 电器可靠性设计 386.1.1 硬件设计方面 386.1.2 软件设计方面 396.2 电器抗干扰设计 39结 束 语 43致 谢 44参考文献 45附录A：元件明细表 47附录B：总电路图 48低压断路器智能脱扣器的设计摘 要：低压断路器是用于接通、分断配电电路及对各种故障进行保护的一种开关电器，广泛应用于低压配电系统中。
断路器的保护功能是由脱扣器实现的，传统的脱扣器多为电磁式的，其特性不易控制本课题利用微电子技术及单片机技术，采用微处理器，设计出小型的智能脱扣器，不仅能够实现脱扣功能，即实现预想的保护功能，还能对脱扣器的动作参数进行选择即可实现对多种不同场合的保护，使得脱扣器的性能得到提高，功能得到增强，符合配电系统的要求论文中详细叙述了设计的理论基础，重点介绍了硬件的选择依据和工作原理，以及软件程序的设计思想和编制方法关键词：断路器，脱扣器，智能脱扣器 The Low-voltage Breaker Research on theIntelligent releaseABSTRACT ：The low-voltage breaker is a kind of switch electrical appliance .It can get-on and cut the distribution circuit and protect all kinds of faults. It can be widely used in the low-voltage distribution system. The releaser executes the function of breaker. The traditional releasers always are electromagnetic and it is not easy to control their trait. The task uses the microelectronics technology and single-chip technology and utilizes microprocessor to develop the mini-intelligence releaser. It can not only fulfill the function of releasing, i.e. fulfill the protecting function which is pre-designed, but also select the parameters of motion, i.e. it can realize protecting in the multi-situations. By using the system, the target of remote controlling is realized .All of them strengthen the releaser's functions and make it accord with requirements of distribution system. The basic principles of the design are accounted detail，the selective bases and the operational principle of the hardware are introduced chiefly and the design reasons and program means of the software are recommend in this thesis.KEYWORDS: breaker, releaser，intelligent release第1章 绪 论1.1引言低压断路器是低压配电系统中的主要元件，其保护功能的触发是由脱扣器实现的。
早期脱扣器的过载保护功能是利用了双金属片在通过人电流时受热产生变形，从而使机械系统动作来实现的由于不同金属片的受热形变系数不同、所以可以近似模拟多种时间/电流特性曲线其缺点是体积较人，过流保护特性不够理想70年代开始出现了电子式脱扣器，90年代逐步推出了智能型脱扣器智能型脱扣器由于采用了计算机技术、数字处理技术、控制理论、传感技术和通信技术等，使其功能更趋完善除实现了各种保护功能外，还有监察显示功能、故障记录功能、通信等各种辅助功能，现已在低压配电系统中得到了广泛应用1.2脱扣器概述低压断路器主要用来对发电机、电动机、变压器和电缆等设备进行过载，短路和接地故障保护脱扣器是断路器的中枢部件，它承担着断路器的各种保护、报警、显示与控制功能早期的脱扣器为电磁式的.其工作原理是利用双金属片在流过电流时发热变形而使脱扣器动作，这类脱扣器制造调整困难，精度低和可靠性差60年代，美国开始研制电子脱扣器，并应用于低压断路器电子脱扣器具有保护功能多、延时精度高、选择性好、整定范围大和返回系数高等特点此外还可以增加接地保护，过载保护功能，使低压电器的保护特性更完善，性能得到了提高此后国外先进工业国家相继开发出多种电子脱扣器，从分立元件、集成电路发展到利用微型计算机技术的智能脱扣器。
80年代开始，法国MG公司研制成功ST-608型智能脱扣器，ABB公司也开发出PR1型智能脱扣器，日本、美国、德国也都开始将智能型脱扣器应用于低压断路器中我国的智能脱扣器研究起步较晚，但在科技人员的不懈努力下已取得很大成绩，开发出了多种产品并形成了系列化，在功能上也已达到了一定水平传统的断路器保护功能是通过脱扣器中机械系统的动作来实现的，其效果也不够理想为了防止用电设备故障以及在供电网络出现异常时损坏用电设备，在传统断路器的基础上逐步开发出更可靠和更具保护性能的断路器随着微电子技术的发展，集成电路的出现，大大缩小了普通电子电路的体积，因而出现了以专用集成电路为基础的多功能脱扣器，从而促进了多功能断路器的发展同时微型计算机技术的发展也为低压电器的智能化提供了条件智能脱扣器是智能断路器的核心部件，它不仅能够提供普通断路器的各种保护功能，还能实时显示电路中的各种参数(电流、电压、功率、功率因数等)，以及和PC机进行通信等功能由于用电设备数量的迅猛增加，对电力系统的运行安全可靠性、电能的质量、经济性等指标提出了更高的要求但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态，故障中最常见危害最大的就是各种形式的短路和过载，其危害是:(1) 故障点通过很大的短路电流和所燃起的电弧，将故障设备损坏；(2) 电源到短路点间流过短路电流，它们引起发热和电动力将会造成在该路径中有关的非故障元件损坏；(3) 靠近故障点的部分网络供电电压大幅度的下降，使用户的正常工作遭到破坏甚至影响产品质量；(4) 造成较人范围的停电，破坏电力系统运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使该系统瓦解和崩溃 。
所谓不正常状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值，如一些设备过负荷、系统频率或某些地区电压异常、系统震荡等故障和不正常运行状态若不及时处理或处理不当时，就可能在电力系统中引起事故事故是指人员伤亡和设备损坏、对用户停电或少送电、电能质量降低到不能允许的程度断路器就是在当电网不正常情况时，如过载、过压、欠压和短路等，能自动的把负载从电网上断开，从而避免危及操作人员安全和设备的正常运行，防止人身事故和火灾事故其执行机构智能型脱扣器的基本功能是:(1)当出现过载时，能依据运行维护的具体条件和设备的承受能力延时跳闸2)当出现短路情况时，能瞬时跳闸或短延时跳闸智能脱扣器的多种保护功能中，最基本的就是过流保护，其它保护功能都是在过流保护的基础上派生的，它们的基本原理大体相同随着科技 的不断发展，人们对脱扣器提出了更高的要求，可通信化，高性能、高可靠性、小型化、模块化、组合化、电子化和智能化已成为了脱扣器发展的方向目前，国外已开发出了系列化智能脱扣器这些智能化脱扣器的性能大大优于传统的脱扣器产品我国在这一研究领域还有很多工作需要我们去作l)一直以来，传统的装有电磁式脱扣器的断路器在电力系统领域发挥着巨大的作用，但由于其检测和执行装置均为机械结构，故存在着性能指标低、耗材、耗能、保护特性单一、规格及品种少、反时限拟合效果差等问题。
2)利用微电子技术发展起来的以模拟电路和数字电路为基础的电子式脱扣器弥补了这些不足但由于供电系统中大量使用软起动器、变频器、电力电子调速装置、不间断电源等装置，使电网和配电系统中出现了大杖的高次谐波，而模拟式电子脱扣器一般只反映故障电流的峰值，造成断路器在高次谐波的影响下发生误动作3)随着计算机技术、智能化技术、通讯技术的进步及应用领域的不断扩大，配电自动化系统得到迅速发展，对电器产品提出了可通信要求，以实现各种电器元件与计算机之间的双向通信联系可通信己成为今后一段时间脱扣器的发展方向1.3 课题研究目的及意义90年代随着微处理器的蓬勃发展，出现了带微处理器的智能型脱扣器，标志着进入了智能化阶段而今在信息技术和计算机网络的发展下，并借鉴国外低压电器领域的先进技术，利用近年来出现的现场总线技术，使智能脱扣器与中央控制设备实现双向通信成为可能，可见具有此类功能的产品前景十分广阔因此，对其的研究非常符合目前低压电器的发展趋势，尤其我国开发智能化电器正处于起步阶段，从我国配电系统发展的实际需要看，随着石油、化工、冶金及高层建筑等行业的技术进步，此类智能化电器必将在我国存在。