【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目： 智能型低壓斷路器研究 學(xué)生 姓名 ： 學(xué) 號： 所在 學(xué) 院 ： 合肥工業(yè)大學(xué) 專業(yè) 班 級 ： 電氣工程及其自動化 1001 班 屆 別： 2021 屆 指 導(dǎo) 教 師 ： 皖西學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）創(chuàng)作誠信承諾書 ：所提交的畢業(yè)設(shè)計（論文），題目《 》是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下 獨(dú)立完成的 ， 沒有弄虛作假，沒有抄襲、剽竊別人的內(nèi)容； （論文）所使用的相關(guān)資料、數(shù)據(jù)、觀點等均真實可靠，文中所有引用 的他人觀點、材料、數(shù)據(jù)、圖表均已標(biāo)注說明來源； 3. 畢業(yè)設(shè)計（論文）中無抄襲、剽竊或不正當(dāng)引用他人學(xué)術(shù)觀點、思想和學(xué)術(shù)成果，偽造、篡改數(shù)據(jù)的情況； ：學(xué)校對畢業(yè)設(shè)計（論文）中的抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學(xué)術(shù)規(guī)范的行為將嚴(yán)肅處理，并可能導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計（論文）成績不合格，無法正常畢業(yè)、取消學(xué)士學(xué)位資格或注銷并追回已發(fā)放的畢業(yè)證書、學(xué)士學(xué)位證書等嚴(yán)重后果； 、學(xué)校組織的畢業(yè)設(shè)計（論文）檢查、評比中，被發(fā)現(xiàn)有抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學(xué)術(shù)規(guī)范的行為，本人愿意接受學(xué)校按有關(guān) 規(guī)定給予的處理，并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。 學(xué)生（簽名）： 日期： 年 月 日 目 錄 1 緒論 .................................................................... 2 智能型低壓斷路器的研究意義 ........................................ 2 低壓斷路器概述及智能化前景 ........................................ 2 本設(shè)計的主要工作 .................................................. 3 2 智能型低壓斷路器的方案設(shè)計 .............................................. 4 智能型低壓斷路器的工作原理 ........................................ 4 設(shè)計方案的選擇 .................................................... 4 控制核心單片機(jī)的選用 .............................................. 5 3 智能型低壓斷路器的模塊化設(shè)計 ............................................ 7 模擬信號采集模塊 .................................................. 7 信號處理模塊 ...................................................... 8 單片機(jī)輸入輸出模塊 ............................................... 10 故障保護(hù) ......................................................... 11 電源設(shè)計 ......................................................... 12 串口通信 ......................................................... 14 4 智能型低壓斷路器的軟件設(shè)計 ............................................. 15 軟件總體設(shè)計方案 ................................................. 15 初始化程序 ....................................................... 16 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 .................................................... 18 LCD 顯示子程序 .................................................... 19 故障判斷子程序 ................................................... 19 中斷子程序 ....................................................... 19 5 仿真與調(diào)試 ............................................................. 21 參考文獻(xiàn)： ............................................................... 22 皖西學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計 1 智能型低壓斷路器研究 學(xué)生 ： 楊超（ 指導(dǎo)老師： 劉世林） （皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院） 摘 要 ： 為了將低壓斷路器智能化，采用 AT89C51 單片機(jī)作為智能控制器。使用電壓和電流互感器采集電壓及電流信號，經(jīng)過放大處理進(jìn)入 ADC0808進(jìn)行 AD轉(zhuǎn)換，單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)字信號進(jìn)行智能控制，在 LCD 液晶屏上顯示電壓及電流，當(dāng)檢測 到的信號超出設(shè)定安全值，單片機(jī)將根據(jù)設(shè)定的時間決定是否動作，做出判斷后，驅(qū)動脫扣器，使斷路器斷開，并將故障原因顯示在液晶屏上，當(dāng)故障恢復(fù)時，單片機(jī)控制脫扣器讓斷路器閉合，整個電路恢復(fù)正常。 關(guān)鍵詞 : 低壓；斷路器 ； AT89C51； 故障保護(hù) Research on Intelligent Controller of Lowvoltage Circuit Breaker Student: Yangchao(Faculty Adviser: Lioushilin) (College of mechanical and Electronic Engineering, West Anhui University) Abstract: In order to lowvoltage circuit breaker intelligent, AT89C51 MCU is used as the intelligent controller. Voltage transformers and current transformers are collecting signals of voltage and current. The signal into the ADC0808 conduct AD conversion after amplification. MCU is used to intelligently control based on signal of acquisition digital. Display of voltage and current in LCD screen. The MCU will according to the set time to decide whether the action when the detected signal exceeds the safety value. It make a judgment, than driving release for disconnect the circuit breaker. And the fault is displayed on the LCD screen. The MCU control release for circuit breaker closed, the whole circuit back to normal, when the recover from previous failure. Keywords: lowvoltage。 circuit breaker。 AT89C51。 fault protection 智能型低壓斷路器研究 2 1 緒論 智能型低壓斷路器的研究意義 目前科學(xué)技術(shù)在蓬勃發(fā)展，電力電子技術(shù)方面的進(jìn)步更可謂一日千里，隨著應(yīng)用層面的不斷加深，電力系統(tǒng)的 拓?fù)?結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式越來越復(fù)雜，因此我們要對電力設(shè)備的各方面性能以及設(shè)備創(chuàng)新提出更高的要求，但是 傳統(tǒng)斷路器的發(fā)展根本無法滿足高 速發(fā)展的現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化的需要。 將低壓斷路器進(jìn)行智能化在如今看來是很有必要的，也是迫在眉睫的。 低壓斷路器概述及智能化前景 低壓斷路器是一種廣泛應(yīng)用的電力設(shè)備，在供配電系統(tǒng)中必不可缺，它是一種自動開關(guān)，它既可以手動分?jǐn)?，又能自動進(jìn)行各過壓、欠壓、過流保護(hù)的設(shè)備，即除了要能正常分合外，還要在相關(guān)故障時能快速可靠分?jǐn)嘞鄳?yīng)短路故障電壓及電流，且不能有亂動或拒動現(xiàn)象的產(chǎn)生。其主要結(jié)構(gòu)如下圖 11 所示。 圖 11 低壓斷路器結(jié)構(gòu)圖 斷路器根據(jù)檢測的模擬量，決定脫扣線圈是否動作，其性能很大程度上取決于對電 路進(jìn)行參數(shù)檢測的脫扣器的 性能。在單片機(jī)大量應(yīng)用的今天，保護(hù)裝置由之前的電子式、電磁式迅速轉(zhuǎn)入智能化發(fā)展的軌道，智能型低壓斷路器與傳統(tǒng)斷路器相比更加準(zhǔn)確、人性化，安全性能更高。脫扣器也向多功能方向發(fā)展。 皖西學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計 3 智能型低壓斷路器中使用的多功能脫扣器是集保護(hù)、測量、監(jiān)控于一體的智能應(yīng)用核心，是 智能型斷路器的“大腦 ”。 它主要由微處理器為中樞、并兼有信號檢測采集模塊、LED顯示模塊、執(zhí)行輸出模塊、電源模塊等幾部分組成， 具有實時顯示、電流保護(hù)、負(fù)載監(jiān)控、故障顯示等功能。 它 能在正常運(yùn)行時接通或斷開負(fù)載 電流，且可以在不正常情況 下 選擇性切斷電路 ， 精確保護(hù) ，從而保護(hù)非故障用電設(shè)備和電纜安全可靠運(yùn)行，減少不必要的損失。并且 能夠迅速檢測故障是否排除，一旦故障排除， 可以迅速恢復(fù)故障設(shè)備供電 。 智能型低壓斷路器能夠通過網(wǎng)絡(luò)組成智能網(wǎng)絡(luò)，可以與 PC或其他微機(jī)通信，可以遠(yuǎn)距離控制 。 按照目前的趨勢，當(dāng)前己斷路器是否先進(jìn)要看其顯示、保護(hù)、報警、故障 診斷等功能是否完善，能否 防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大， 整個系統(tǒng)能否在保證人身財產(chǎn)安全的情況下盡可能的安全運(yùn)行。 本設(shè)計的主要工作 本次設(shè)計為了將低壓斷路器智能化，采用 AT89C51 單片機(jī)作為智能控制器。使用 互感器采集電信號，經(jīng)過放大處理進(jìn)入 ADC0808 進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)字信號進(jìn)行智能控制，在 LCD液晶屏上顯示電壓及電流，當(dāng)檢測到的信號超出設(shè)定安全值，單片機(jī)將根據(jù)設(shè)定的時間決定是否動作，做出判斷后，驅(qū)動脫扣器，使斷路器斷開，并將故障原因顯示在液晶屏上，當(dāng)故障恢復(fù)時，單片機(jī)控制脫扣器讓斷路器閉合，整個電路恢復(fù)正常。 智能型低壓斷路器研究 4 2 智能型低壓斷路器的方案設(shè)計 智能型低壓斷路器的工作原理 智能型低壓斷路器可由斷路器和智能脫扣器兩部分組成，其中斷路器可以使用萬能式低壓斷路器提供模擬脫扣方式和合閘的基本硬 件設(shè)備，而智能脫扣器則是在此基礎(chǔ)上增加智能脫扣方式，使得整個斷路器性能得到巨大提升。智能型低壓斷路器基本工作原理如下圖 21所示。 圖 21 工作原理圖 其中斷路器部分主要是模擬電路部分，主要包括采集信號的互感器部分，過電流的模擬脫扣部分以及脫扣輸出的驅(qū)動電路、銜鐵、觸頭等執(zhí)行部分。 智能脫扣器部分主要是數(shù)字電路部分，其核心是單片機(jī)，用來顯示電壓電流及智能處理各種故障。 設(shè)計方案的選擇 在確定設(shè)計方案時，對硬件硬件構(gòu)成進(jìn)行了細(xì)致的考量。比如信號處理模塊需要使 皖西學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計 5 單片機(jī)能夠檢測交流信號，可控選擇的方 案一個是采用全波整流，一個是使用有效值芯片，還有就是舍棄硬件，直接使用單片機(jī)進(jìn)行快速傅里葉變換算出電壓值。在實際仿真時發(fā)現(xiàn)全波整流電路較為復(fù)雜，輸出較難控制，