高压断路器是高压供电系统中最重要的电器之一。为了保护电力系统和用电设备,高压断路器具有接通和分断电路以及包括短路在内的故障状态下重合闸功能。 随着计算机技术、数据处理技术、控制理论、传感器技术、通信技术、电力电子技术的迅速发展及其在电器领域的广泛应用,人们提出了电器智能化的概念。 目前提出的智能断路器大致有以下几个特点:断路器自身状态的检测和故障诊断;对电网故障的诊断和信息远传技术;自动重合闸的智能控制;同步(选相)操作技术等。在今后高压开关设备发展中,智能化是重要的发展趋势。 脱扣器是断路器的核心元件,脱扣器的智能化可以大大地推动断路器智能化的发展进程。 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数字信号处理技术,采用数字信号处理器(DSP芯片)作为微处理器,设计的智能脱扣器具有如下功能:脱扣功能;测量功能;诊断功能;选相自动重合功能。 论文中首先对短路电流的暂态过程进行了详细分析,并采用电流变化率作为短路发生与否的判据。通过对现阶段广泛采用的数字滤波算法进行比较分析,采用改进全波傅氏算法(IFFT)提取短路电流的基波分量,并给出了相应的数学推导及MATLAB仿真结果。 其次,基于现阶段国内外对自动重合闸理论的研究,引出“最佳重合时间”的概念。本文根据对断路器合闸过程的暂态分析,得出适合于工程实际的“最佳重合时间”的计算方法。仿真结果表明在此方法在断路器自动重合闸时可以大大减小关合瞬间的冲击电流和合闸过电压。 再次,本文以TI公司生产的DSP芯片TMS320VC5402为核心处理器,在DSP开发板DSK(DSP Starter Kit)基础上通过扩展接口进行子板(daughter board)设计实现其A/D采样、显示输出、控制执行功能。 最后,介绍软件程序的设计思想和编制方法,重点介绍了快速傅立叶变换(FFT)在定点DSP上的实现,并给出试验结果。