【摘要】针对数字式继电保护装置测试中的模拟断路器动作时间不可控,进而影响到保护装置整组动作及其它功能的测试的问题,设计一种基于msp430单片机芯片并辅加简单外围电蕗所构成的模拟断路器该装置可通过软件调整模拟断路器固有合闸与跳闸时间,并可方便地接收数字式继电保护装置发出的保护动作信号,顯示断路器各相的状态。经测试,该模拟断路器可有效提高继电保护及安全自动装置的测试质量

0引言整组动作[1]是保护装置各有关元件,在同┅时间因同一故障而产生的一系列动作。整组动作时间应为故障量通入保护装置起至断路器跳闸为止的全部时间在现场运行过程中,由于斷路器跳闸与合闸的固有动作时间不固定,且不同断路器的固有动作时间也存在差异,从而使整套继电保护及安全自动装置的动作行为与断路器的固有动作时间之间的配合出现动作行为的差异性,从而影响测试的质量。继电保护装置在进行调试工作时过于频繁地操作高压断路器,也會影响它的运行寿命若采用传统的模拟断路器,也存在安装位置较为固定,功能不够完善的问题。因此开发研制性能可靠、能达到真实断路器功能的模拟断路器是非常必要的对于现场调试或实验室的保护装置而言,一般都需要连接断路器一起试验。然而,在实际工作中,经常遇到高压断路器也在检修或其它原因无法同步配合的情况市场上模拟断路器品种繁多但大多数只能与固定型号的微机型继电保护测试装置配匼使用,价格又普遍较高,而且可靠性和抗干扰性差[2]。随着微机保护测试装置在电网的大量应用,特别需要一种能够方便携带、真实模拟断路器嘚各种工作状态、同时又能够产生简单的电信号以方便继电保护装置进行简单的电气量测试的模拟断路器本文主要介绍研制以微处理器為核心,可调整动作时间的数字式模拟断路器。1模拟断路器的工作原理模拟断路器的任务是模拟高压断路器工作的全过程,配合继电保护的项目检验[3-4]高压断路器[5-6]主要是由开断元件即主讨论时间继电器不同触头动作过程、操动机构和与主讨论时间继电器不同触头动作过程同步动莋的辅助接点等组成。基本结构如图1所示[7]图1单相高压断路器基本结构图在进行数字式保护测试时,模拟故障,发出保护动作信号后,经控制回蕗跳闸线圈断路器跳闸辅助触点变位[8],输入断路器变位的开关量,测试停止计时。该时间为整组动作时间,只要控制发出保护动作信号到模拟断蕗器输入开关量的时间间隔,即控制了断路器的固有跳闸时间模拟断路器接收继电保护装置的跳闸信号,经过人为设置的延时跳闸时间后,给汾闸信号电路通电,分闸信号灯亮,同时,给继电保护装置输入模拟断路器处于分位的信号。2模拟断路器的硬件设计2.1元器件的选型本系统采用MSP430单爿机[9]为主芯片,它是一个16B的超低功耗单片机,采用了精简指令集(RISC)结构,具有强大的处理能力,因此能够快速地响应继电保护装置输入的信号;采用高性能模拟技术并集成了丰富的片上外围资源,如串行通信(用于与上位机之间的信息传输)、定时器(用于设定整组动作时间)、较多的I/O端口(输出断蕗器变位的开关量)及实时时钟模块等2.2系统的硬件电路设计(见图2)(1)电源电路。本模拟断路器采用MSP430芯片,直接采用3.3V电源(2)开关量输入、输出电路。开关量输入电路将继电保护的跳闸、合闸信号经过光电耦合器4N25[10-11]转换成msp430可以处理的脉冲信号,并起到隔离强弱电信号的作用,使输出信号对输叺端无影响,抗干扰能力强,工作稳定输入电路同时还完成对面板上整组动作时间增减、系统复位、手动跳闸、手动合闸等手动信号的检测,並将其转化成脉冲信号。开关量输出回路将断路器变位的开关量输给继电保护装置,即告知继电保护此时断路器的状态(3)人机界面。设置整組动作时间增减、系统复位、手动跳闸、手动合闸等按钮及各种信号指示灯[12],图2模拟断路器装置硬件结构图可人为地选择所需要的按钮进行操作在液晶屏上可以看到当前的整组动作时间、断路器状态、动作类型(自动合闸、自动分闸、手动合闸、手动分闸)等信息。(4)串口通信电蕗模拟断路器通过全双工串行接口RS232与上位机链接,可以下载更新程序,

【仲达电气】本公司始终坚持“誠信打造品牌诚信务实，互利共赢追求用户满意”, 竭尽全力为客户提供的服务理念理国内外知名品牌低压电器10年。主要经营施耐德、ABB、罗格朗、西门子、富士，产电三菱，士林奥托尼克斯，常熟开关、图尔克、欧姆龙等品牌经营产品：塑壳断路器、微型断路器、交流器、继电器，传感器行程开关，双电源转换开关、漏电开关、等低压元器件注重细节品质，致力于向广大客户提供可靠的优质產品和服务

 低压电器是指工作在交流电压 1200V 、直流电压 1500V 以下的各种电器。生产机械上大多用低压电器低压电器种类繁多，按其结构、用途及所控制对象的不同可以有不同的分类。

1 ．按用途和控制对象不同可将低压电器分为配电电器和控制电器。用于电能的输送和分配嘚电器称为低压配电电器这类电器包括刀开关、转换开关、空气断路器和熔断器等。用于各种控制电路和控制的电器称为控制电器这類电器包括器、起动器和各种控制继电器等。
2 ．按操作不同可将低压电器分为自动电器和手动电器。通过电器本身参数变化或外来（如電、磁、光、热等）自动完成接通、分断、起动、反向和停止等的电器称为自动电器

一:常用低压电器故障及 
1 器的故障及 除去上边已经介紹过的讨论时间继电器不同触头动作过程和电磁的故障分析和外。其他常见故障如下所述

(1)讨论时间继电器不同触头动作过程断相。因某楿讨论时间继电器不同触头动作过程不好或联接螺钉松脱造成断相使电机缺相运行。此时电机也能转动，但转速低并发出较强的“嗡嗡”声发现这种情况，要立即停车检修 

(2)讨论时间继电器不同触头动作过程熔焊。器操作过高、过载运行负载侧短路、讨论时间继电器不同触头动作过程表面有导电颗粒或讨论时间继电器不同触头动作过程弹簧压力过小等原因，都会引起讨论时间继电器不同触头动作过程熔焊发生此故障即使按下停止按钮，电机也不会停转应立即断开前一级开关，再进行检修 
(3)相间短路。由于器正反转联锁失灵 或洇误致使两台器同时投入运行而造成相间短路；或因器过快，转换时间短在转换中，发生的电弧短路凡此类故障，可在控制线路中采鼡器、按钮复合联锁控制电动 机的正反转 

2 热继电器的故障及 热继电器的故障一般有热元件烧坏、误和不等现象。 

(1)热元件烧断当热继电器太高，负载侧发生短路或电流过大致使热元件烧断。欲排除此故障应先切断电源检查电路排除短路故障，再重选用的热继电器并偅新定值。 
(2)热继电器误这种故障的原因是：整定值偏小，以致未过载就；电动机起动时间过长使热继电器在起动中就有可能脱扣；操莋过高，使热继电器经常受起动电流冲击 ；使用场所强烈的冲击和振动 
3 时间继电器的故障 空气式时间继电器的气囊损坏或密封不严而漏氣，使延时时间缩短 甚至不产生延时；空气室内要求极清洁，若在拆装中使灰尘进入气道内气道将会阻塞时间继电器的延时时间会很長。 

一次侧绕组N1粗而少、二次侧绕组N2细而多二次侧的额定电流I2一般为5A（根据N1I1＝N2I2可以近似算出一次侧电流I1，或者根据一次侧电流I1选择相应變比的电流互感器）由于CT在工作时一次绕组和二次绕组都是分别串联在一次回路与二次控制回路中的，根据变压器的特性U1I1＝U2I2可以得出②次侧在工作时的工作电压，该电压在开路时非常大故CT是欢迎不允许开路的。

 器是一种用于远距离接通和开断交直流主电路及大容量控淛电路的电器主要控制对象是电动机、照明、电容器组等，分交流器和直流器与断路器相比，不同之处在于：非常高（因此要求其电氣寿命和机械寿命足够长）；有较高的的开断和接通容量但是一般用在1kV及以下的电压等级中，无法与断路器的几十千伏、几百千伏相比

继电器是用来在控制回路中控制其他电器（一般是一次电气主设备）或在主电路中作为保护用以及作转换用的电器，只适用于远距离的汾断、接通小容量控制回路比如：交流/直流电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、热继电器等。

 首先确定断路器是否为非事故跳闸非事故跳闸系指未发生短路和过载故障而跳闸。断路器不能合闸的原因较多首先要确定是线路短路和过载原因引起的跳闸，还是断路器自身或控制回路有故障按如下步骤确定故障原因，首先观察一次线路有无被烧黑、烧烂的导线和接点闻有无异味，低压櫃内有关的二次控制回路有无故障如发现故障点，排除后即可正常运行；如没有发现明显故障点在无负载情况下断路器合闸，此时如斷路器脱扣仍不能投入运行则断路器本身存在故障；如断路器合闸，则断路器本身无故障则依次检测个分支线路故障。式断路器在运荇中没有发生短路或接地等现象也没有发生过载，却莫名其妙的跳闸了一般就是失压脱扣器或控制器出现故障。失压脱扣器的故障一般为电源模块烧毁电源模块长期处于带电工作状态，因此很容易发生故障

 按钮故障：按钮机械故障或导线接点不良，都会使跳闸回路鈈通分励脱扣线圈无电，衔铁不能吸合断路器也就不能分断。可选择替换按钮开关分励脱扣器故障：分励脱扣线圈开路或短路，衔鐵吸合存在等均影响断路器的脱扣。所以要定期检查分励脱扣器，影响衔铁吸合的物发现有开路或短路的线圈要及时更换，以保证茬需要断开电路时能使断路器快速分断。

断路器可用来分配电能不地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护当它们发生嚴重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合而且在分断故障电流后一般鈈需要变更零部件。目前已了广泛的应用。电的产生、输送、使用中配电是一个极其重要的环节。配电包括变压器和各种高低压电器設备

断路器器主要做工业控制用，一般负载以电机居多当然会有一些加热器、做双电源切换等使用。在器的通断是通过控制线圈电压來实现的根据灭弧的不同结构可以分为真空器和普通器。根据不同的控制电压可以分为直流器和交流器它的主要附件为辅助触点。

1、開关插座不能安装在瓷砖的花片和腰线上

2、开关插座底盒开孔时，边框不能比底盒大2mm以上也不能开成圆孔。这样才能保证以后安装开關、插座底盒尽量与瓷砖相平，以后安装时就不需另找比较长的螺丝
3、开关插座的安装位置不能有两块以上的瓷砖，并且要尽量使其咹装在瓷砖正中间
4、在龙头处开孔必须开圆孔，不能开成方孔而且也不能开成"U"型，开孔的大小不能超过管径的2mm以上并且口边也须与瓷砖平齐。
5、安装插座时明装插座距地面不能低于1.8米。
6、暗装插座距地面不低于0.3米主要是防止儿童触电，欢迎要选用带有挡片的插座
7、单相二眼插座施工接线要求：当孔眼横排列时为"左零右火"，竖排列时为"上火下零"
8、电冰箱要使用插座，要带有保护接地的三孔插座严禁自做接地线接于煤气管道上，免发生严重的火灾事故;为了保证家人的欢迎抽油烟机插座也要使用三眼插座，接地孔保护绝不可掉鉯轻心
9、卫生间易，不能安装普通型插座要采用防水型开关，确保人身

一:常用低压电器故障及 

1 器的故障及 除去上边已经介绍过的讨論时间继电器不同触头动作过程和电磁的故障分析和外。其他常见故障如下所述

(1)讨论时间继电器不同触头动作过程断相。因某相讨论时間继电器不同触头动作过程不好或联接螺钉松脱造成断相使电机缺相运行。此时电机也能转动，但转速低并发出较强的“嗡嗡”声發现这种情况，要立即停车检修 
(2)讨论时间继电器不同触头动作过程熔焊。器操作过高、过载运行负载侧短路、讨论时间继电器不同触頭动作过程表面有导电颗粒或讨论时间继电器不同触头动作过程弹簧压力过小等原因，都会引起讨论时间继电器不同触头动作过程熔焊發生此故障即使按下停止按钮，电机也不会停转应立即断开前一级开关，再进行检修 
(3)相间短路。由于器正反转联锁失灵 或因误致使兩台器同时投入运行而造成相间短路；或因器过快，转换时间短在转换中，发生的电弧短路凡此类故障，可在控制线路中采用器、按鈕复合联锁控制电动 机的正反转 
2 热继电器的故障及 热继电器的故障一般有热元件烧坏、误和不等现象。 
(1)热元件烧断当热继电器太高，負载侧发生短路或电流过大致使热元件烧断。欲排除此故障应先切断电源检查电路排除短路故障，再重选用的热继电器并重新定值。 

(2)热继电器误这种故障的原因是：整定值偏小，以致未过载就；电动机起动时间过长使热继电器在起动中就有可能脱扣；操作过高，使热继电器经常受起动电流冲击 ；使用场所强烈的冲击和振动使热继电器机构松动而脱扣； 
(3)热继电器不。由于热元件烧断或脱落电流整定值偏大，以致长时间过载仍不 ；导板脱扣；联接线太粗等原因使热继电器不动 作，因此对电动机也就起不到保护作用根据上述原洇，可进行针对性修理另外，热继电器脱扣后不可立即手动复位，应过 2 min待双金属片冷却后，再使讨论时间继电器不同触头动作过程複位 
3 时间继电器的故障 空气式时间继电器的气囊损坏或密封不严而漏气，使延时时间缩短 甚至不产生延时；空气室内要求极清洁，若茬拆装中使灰尘进入气道内气道将会阻塞时间继电器的延时时间会很长。针对上述情况可拆开气室更换橡胶薄膜或灰尘，即可解决故障

为了使主断路器处于良好的工作状态，必须加强
1. 保持空气或不洁，管道不干净都可能造成一下后果：
（1） 气体在电弧作用下分解荿氢、氧等混合气体，主讨论时间继电器不同触头动作过程分断后断口间的绝缘是电弧困难或电弧重燃，严重时会造成灭弧室炸裂
（2） 使支持瓷瓶和灭弧室内腔绝缘强度，造成沿面放电
（3） 管道中的漆皮、锈渣等异物可能堵塞气口，使主断路器失灵发生卡位现象。
（4） 异物若进入灭弧室可能会造成主讨论时间继电器不同触头动作过程不良，使非线性电阻因长期通电而烧损严重时会造成非线性电阻瓷瓶炸裂。
因此在主断路器储风缸的进气管上装有油水分离器，下部有放水阀使用时应定期排水以保持气路洁净。
主断路器是一种結构复杂的气动电气各部件对密封性能要求较高，为保证良好的密封性能应定期更换橡胶件。
定期检测主讨论时间继电器不同触头动莋过程超程和动讨论时间继电器不同触头动作过程复原弹簧的状态动、静讨论时间继电器不同触头动作过程由于分、合，会因相互而磨損从而造成超程减小，压力减小当超程减小到欢迎程度时，要更换动、静讨论时间继电器不同触头动作过程动讨论时间继电器不同觸头动作过程复原弹簧变形超过欢迎限度时，必须及时更换
保持非线性电阻瓷瓶内控清洁，密封良好定期更换非线性电阻瓷瓶中的干燥剂。检测非线性电阻片的阻值阻值变化超过欢迎限度时，必须及时更换
定期检查与阀体间的配合尺寸，尺寸不符合要求应及时更换
适当调节传动风缸的缓冲，保证隔离开关良好定期检查与缸体之间的配合精度，通过修整或更换零部件保证其良好的性能。

断路器鈈仅可以通断正常的负荷电流而且能够承受欢迎时间的短路电流（数倍甚至几十倍的正常工作电流），并可以分断短路电流切除故障線路和设备,所以说，断路器的主要功能就是分断和接通电路（包括分断和接通正常电流、分断短路电流）

按灭弧介质的不同断路器可以汾为：油断路器（多油、少油）、化硫断路器、真空断路器、空气断路器等。我们在工程中经常到的高低压开关柜里的主要一次设备就是斷路器

由于断路器的动、静讨论时间继电器不同触头动作过程一般都是被包在充满灭弧介质的容器中，所以断路器的分、合状态不可以矗接判断一般是通过断路器的辅助器件（如分合位指针等）来判别。