基于嵌入式技术的断路器分闸速度控制器的设计

基于嵌入式技术的断路器分闸速度控制器的设计

方彬鹏

浙江现代电气有限公司 浙江温州 325600

摘要：为了能够很好的改变原有的分闸特性，基于处理器所设计的相关控制器，研究了配永磁操动系统的相关关系形成了有关的控制规则，并对控制器的软硬件进行设计，该控制器使用多个机械对其进行分闸操作，能够实现分闸控制的目标。

关键词：嵌入式技术；断路器；分闸速度控制器；设计

引言：当断路器分闸速度过低，就会导致安全事故的发生。而分闸速度过快，也会使其处于老化的状况。因此就必须要根据机械的实际情况，采用相对应的方式来开展有关工作。这些装置的共同特点是其都具有分闸操作的控制功能，并可以实现对相关的机械设备进行一定保护的目标。但是并未具备对分闸速度进行有效调节的功能。因此本文通过针对永磁操纵机构断路器的控制设备难以实现有效控制的现状，对分闸速度进行研究。设计出能够实现有效控制的控制器。

一、控制器的基本模型

电力系统相对复杂，很难用数学方式予以描述，因此通过模糊推理的方式对各个系统和参数之间的关系进行研究，提出了一个模糊控制模型。

断路器的分闸速度与开断电路电流，电压的相位差有着很大的关系。虽然影响其分流速度的因素包括很多。但是相关的结构如果已经确定，就只会受到电容量与电压方面所带来的一些影响，而且这种影响可以利用其增长速度来进行宏观的调整，以确保控制器基本模型处于相对稳定的状态。在调整的过程中，通过一系列的参数计算方式就可以将其进程集合的定义，以建立起一个相关的控制模型。此外也可以根据参数值的有关关系来对其进行科学的调整，并且将电容量作为输出量。为了保证处理的过程更加顺利，也可以对其进行一定的变换，以确保在控制器运行的过程中能够更加安全。

在开展断路器分闸速度控制的设计过程中，要对有关的关系进行把控。如分闸速度与开断的电流成正比例关系。而开断小容性电流比开断相同数值的电流所出现的分闸速度大一些，反之则相对较小。将配电容器放电励磁的永磁机构断路器的速度与电容量的收缩量存在一定的关系，也就是电容量与增长速度成正相关。因此将其作为输入，而将储能放电电容的电容量作为输出的一种控制系统，应用上述的关系，并结合实践过程中所产生的一些经验，形成了模糊控制的规则表。

基于上述所说的几点，设计人员就必须要对断路器分闸速度控制器进行设计的过程中，对相关的模型进行严格的把控，保证有关的规则能够符合相对应的标准，并以此为基础，对断路器分闸速度控制器进行精密的设计，确保在断路器分闸控制器投入到使用过程中的时候不会造成较为严重的影响，确保相关的工作流程能能够科学地开展。

二、控制器的设计

嵌入式技术的断路器分闸速度控制器包括供电，电参数变化，CPU核心和分闸驱动四大模块。它不仅可以提供直流的电源，并且可以将其调节成，可供其采集0~3V的c信号，并且将整型信号进行输入，输出分闸控制信号，并对速度予以控制。其次接收CPU输出的命令信号，以命令断路器进行操作。进而确保控制分闸速度的目标。电参数变化模块包括交流同步采样电路等，以及相关的三项电压与电流信号。值得注意的是，设备输出的高电压和信号是不能够直接被屏蔽的，需要及时进行转换。同时为了对相位差进行计算，还需要输出有关的信号，并且将相关的原件，电路等进行有机的处理，作为带磁补偿的传感器对来自电网的设备进行有效的隔离，转换成同波形的测量信号，并且为相关的采样提供信号的正负极性奠定了不可磨灭的基础， 为后续的工作提供诸多便利。

CPU核心模块为微处理器，它至少需要多个转换器。以每周64点周期性采集来进行数据的输出，并且将一部分GPIO输出分闸控制信号分闸驱动模块将分速度进行有效的控制，利用不同的电源控制器来进行宏观的调整，其主要是由多个晶闸管分闸电容器及相关的现象来组成的，通过多个核心模块将信号进行科学的控制使其都能够有效的进行放电的工作，并对应不同的等级来选用不同的分闸速度，开展控制工作。基于此，就要根据相关设备的具体情况，采取不同的方式对其进行控制。为适使用时，对过流保护的需要进行把控，应当安排多个分闸电容器，若重合后需再次进行分闸，系统可以选择其他同级的机器来开展分闸工作。

三、分闸速度控制器的软件设计

在对分闸速度进行控制的过程中，不论是主动还是被动进行，一次分闸的操作流程都是一样的。首先采集电压，并对电流进行实时测量。利用相关的转换器，采用相关单元所输出的信号经过运算，得到电流电压有效值。并结合捕捉到的信号进行计算，在程序中设置一个标志，无论是主动还是被动，都置位于该标志中，如果该标志符合相关的标准，则说明需要进行分闸。若需要开展分闸，则需要将电流与相位差进行变换，将变换后的结果作为输出，得到储能电容的电容量，而这一结果是通过静态计算生成而来的。这样做就可以从根本上确保断路器分闸控制器的基本性能得到充分的发挥。在这一基础之上对储能电容的供电信号进行有效的处理，实现在不同的条件下对不同的分闸控制信号进行输出的目标。

在对分闸速度控制器进行软件设计的过程中，就必须要对分闸操作的每一道程序进行严格的把控，并且在每一个工序中，都要进行科学的选择。若相关的标准能够达到有关的指标，就可以进行分闸。此外要对相关的参数进行计算，以确保在分闸的过程中不会出现较为严重的问题，这不仅需要操作人员精通相关的函数关系式，同时也需要其掌握软件的基本知识。

结束语：本文通过基于嵌入式的断路器分闸速度控制器的设计进行研究，并充分地对该控制器的特点进行全面的阐述。发现其只有分闸速度的控制功能，若想实现多项功能，还需要对合闸控制，过流保护等功能单元进行加强，以确保在应用该控制器的过程中不会出现较为严重的问题。这些部件的设计方法需要设计人员在不断的实验中进行改进。进而确保分闸速度控制器能够真正达到操作人员的相关要求。这样就能够有效减少人工操作的范围，使得工作的流程能够处于相对高效的状态。

参考文献：

[1]孙弋，马志瀛,金立军应用电磁开关阀实现断路器智能操作分闸速度调节[J]电网技术200024(7)17-20

[2]张俊民徐国政钱家骊，等一种永磁操动机构的智能控制与电子驱动装置的研制[高压电器200339(1):27-29

[3]徐建源,孙建军,林莘,单稳态永磁操动机构的智能控制装置[J]电气时代2006.5:52-53

[4]秦勃、刘伟,曲文元模糊控制理论在绗缝机控制系统中的应用[J]计算机工程与设计,200627(7):1305-1307.