永磁真空断路器过零分断保护电路的研究与设计.pdf

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1、2013年第6期煤矿机电·47·永磁真空断路器过零分断保护电路的研究与设计赵洪梅(山东科技大学信息与电气工程学院，山东青岛266590)摘要：为了避免断路器在大电流／电压下分断电路，产生电弧、电火花，对系统安全造成危害，对永磁真空断路器过零分断保护电路进行研究，设计了零点检测电路。该电路使得断路器在电压电流过零点时进行分合闸，达到无弧可灭的目的，提高了系统的安全性与可靠性。关键词：永磁真空断路器；过零分断保护电路；零点检测中图分类号：TM561文献标识码：A文章编号：1001—0874{2013)06—0047—04ResearchandDesignofOverZeroBreaki

2、ngProtectionCircuitofPermanentMagnetismVacuumCircuitBreakerZhaoHongmei(SchoolofInformationandElectricalEngineering，ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266590，China)Abstract：Inordertoavoidthebreakergeneratesvoltaicareandsparkunderhighcurrent／vohage，whichcausesharmtothesystemsecurity

3、．Researchesontheoverzerobreakingprotectioncircuitofpermanentmagnetismvacuumcircuitbreaker，designsthezerotestingcircuit．Thecircuitmakesthebreakeronoroffwhenthecurrentpasseszero，whichachievesthepurposeofarclessandimprovesthesecurityandreliabilityofsystem．Keywords：permanentmagnetismvacuumcircuitb

4、reaker；overzerobreakingprotectioncircuit；zerodetection0引言传统断路器的分合闸操作的开关暂态过程引起过电压和涌流，过高的电压、电流形成较大的电弧，会使灭弧有一定的困难，造成系统的不稳定性与低可靠性。通过对永磁真空断路器过零分断保护电路的研究，设计了零点检测电路，就是在电压／电流过零的时刻控制断路器的分合闸，能够提供传统断路器的各种保护和控制功能，实时显示电路中的各种参数，设定和修改各种保护功能的动作参数，并且存储在存储器中以便查询，以提高系统的安全性与可靠性。1总体设计方案零点检测电路就是由互感器测得电路的电压和电流信号，转换成

5、可远距离传输和抗干扰的电流输出信号，经信号调理电路将小信号放大、线性隔离、低通滤波后，由电流环电路转换成O一5V的电压信号，通过单片机进行A／D转换成为数字信号，再由过零检测电路检测电压、电流过零点，最后单片机根据检测结果进行运算和处理，将数据存储并显示，并与上位机进行通信，由执行单元输出相应的控制信号，直接控制相关电路的动作。2电路设计2．1控制器本测控单元的微控制器采用Intel公司MCS．51系列的80C51单片机。测量三相电压u。、u。、u。与三相电流，。、，b、J『。，中性线电流，。=，。+，b+，。。系统平衡时，，。+，。+，。=0；系统不平衡时，矢量和不等于零。计算出

6、此电流信号作为中线保护电流信号。三相电流不平衡时，正负序电流，产生的正负序力矩使电动机的综合力矩减少，增加电动机电流，严重则会烧毁电动机。不平衡和缺相保护是以三相电流的差值来判断是否动作，三相电流的差值大于整定电流时，到达整定时间，即刻发出脱扣信号。·48·煤矿机电2013年第6期2．2电压与电流检测模块通过采用TVSl908-02型的小型有源交流电压互感器与CTll8A型的电流互感器，把检测到的电压／电流信号并降低其数值，然后送信号到调理电路处理与转换。2．3信号调理电路信号调理的重点就是把检测到的电压／电流信号进行线性隔离、低通滤波，其电路见图l。其中01'07芯片是一种低噪声

7、、非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，它具有非常低的输入失调电压(最大为25仙V)，在很多应用场合不需要额外的调零措施。光电隔离器采用线性光耦HCNR201，是以光为媒介传输电信号，对输入、输出信号有良好的隔离作用。图1信号调理电路2．4电流信号转电压信号电路电流信号转电压信号电路就是采用美国BURR—BROWN公司的精密4～20mA电流环接收器RCV420芯片，把4～20mA电流信号转换成0～5V的电压信号以供单片机识别，通过由OPAlll低噪音高精度放大芯片组成