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断路器的智能化水平对于电力系统的稳定和智能化程度具有重要的影响。目前,同步控制技术是断路器智能化研究领域中一个重要而前沿的课题。本文针对应用越来越广泛的永磁真空断路器开展集成智能化监测和控制技术、继电保护技术以及同步操作理论于一体的同步控制系统的研发,对于提高真空断路器的智能化水平,进而提升电网的安全稳定性,具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文首先介绍了永磁真空断路器操动机构的结构形式及工作原理,详细讨论了国内外永磁断路器同步控制技术相关理论的研究现状。在分析同步控制技术的原理基础上,研究了水磁机构在投切不同负载时同步控制的最佳相位,分析了预击穿、控制电压、环境温度、老化与磨损对同步控制技术的影响。同时,简要介绍了同步操作控制系统集成的电流保护、电压保护以及相不平衡和断相保护的工作原理与电网的电压、电流信号有效值等参数的计算方法。 其次,为了满足同步控制技术的要求,制定了相应的控制装置硬件框架设计方案。采用DSP TMS320F2812作为控制系统的主控模块,给出了电源模块、采样模块、驱动模块、过零检测模块、RS485通信模块、硬件看门狗模块等具体硬件电路设计和功能原理。根据所要求的同步控制功能、继电保护功能及通信功能,采用C语言完成程序的设计,实现了数据采样、数据分析处理、继电保护、同步分合闸、RS485总线通信等功能。同时,采用VisualC++的MFC编写了上位机软件,实现与控制系统的通信功能。 最后,基于10kV永磁真空断路器样机进行了实验验证。实验结果表明,本文所研制的同步控制系统硬件和软件能够实现永磁断路器的同步分合闸控制功能,能够准确地捕捉信号过零点,误差时间小于0.5ms,达到了较好的控制效果。所设计的继电保护程序通过继电保护测试仪测试能够可靠运行,满足工程要求。