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压气式断路器气流运动检测

作　者: 刘仁磊
导　师: 曹云东
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 压气式断路器 传感器 静态标定 流速检测
分类号: TM561.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


压气式断路器灭弧室内气体特性试验对断路器的熄弧性能以及相关理论的研究有着重要的指导意义。近年来,对压气式断路器气流参数的研究主要通过数值分析和模拟仿真的手段来实现,但由于相关实验数据的缺乏给其气流参数的动态变化以及断路器的优化设计都带来了很多困难。基于此,压气式断路器开断过程中气流参数的检测研究具有重要的指导意义和工程实际意义。本文通过阅读国内外相关资料的基础上,对压气式断路器灭弧室内的气流速度的检测进行了研究,主要工作如下:通过对当前主要流速检测方法的研究,提出把热式流速检测法应用于压气式断路器的气流速度检测的可行性。论述了热式流速检测的敏感基理及数学模型的建立方法,以及在测量中针对温度产生的影响,研究多传感器数据融合技术,阐明数据融合算法对温度补偿的实现方法和步骤。通过对压气式断路器空载过程中灭弧室内各位置的气流速度分析,采用数值仿真对压气式断路器喷口上游、中游和下游的速度变化进行了分析。根据压气式断路器的工况环境,设计检测系统的整体思路,阐明系统设计过程中应用系统总体方案的选定,并搭建了系统总体的结构框图。论述系统软硬件的实现方案,对检测系统主要模块的设计方法进行了详细的说明,包括单片机的选择、增益的控制、A/D程序的设计、串行通讯的实现等,并给出程序设计的整体流程图。通过对流速、温度的标定方法,搭建了静态标定实验平台,并对测出的实验数据进行温度补偿误差分析。针对静态标定实验环境下气体与SF6断路器内气体物理性质的不同,校准曲线不适合应用于SF6检测中。本文通过对SF6气体物理性质进行算法方面的补偿,修正测速样机（测量SF6流速）的校准曲线,得出SF6断路器气流速度的检测方法,为热式流速检测理论在实际断路器气流参数的测量提供了研究基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 课题的背景及意义  10-11
  1.2 压气式断路器气流场的研究现状及意义  11-12
  1.3 压气式断路器气流流速检测方案分析  12-16
    1.3.1 粒子成像测速  12-13
    1.3.2 五孔探针测速  13-15
    1.3.3 热式流速检测  15-16
  1.4 热式流速检测技术发展现状  16-17
  1.5 本文主要研究工作  17-18
第二章 流速检测原理及数据融合算法  18-27
  2.1 流速检测原理  18-22
    2.1.1 基本基理及恒温测速原理  18-19
    2.1.2 数学模型的建立  19-22
  2.2 温度对流量信号的影响  22-23
  2.3 多传感数据融合技术  23-26
    2.3.1 多传感数据融合的概述和方法  23
    2.3.2 建立二维曲面拟合方程  23-24
    2.3.3 曲面拟合方程待定常数的确定  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 系统方案的总体设计  27-36
  3.1 压气式断路器气流速度分析  27-29
    3.1.1 压气式断路器开断过程  27-28
    3.1.2 压气式断路器开断过程中气流速度分析  28-29
  3.2 系统整体思路设计  29-31
  3.3 应用系统总体方案的选定  31-35
    3.3.1 探头结构选择  31-32
    3.3.2 检测系统前向通道设计  32-34
    3.3.3 检测系统后向通道软硬件设计  34-35
  3.4 系统总体框图的搭建  35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 系统软硬件实现方案  36-48
  4.1 核心处理单元  36-38
    4.1.1 微处理器的选择  36-37
    4.1.2 PIC16F877 核心电路设计  37-38
  4.2 各功能模块电路设计  38-47
    4.2.1 模拟开关的选择  38-41
    4.2.2 仪器放大器选择  41-42
    4.2.3 单片机A/D程序设计  42-44
    4.2.4 单片机与PC机串行通讯的实现  44-45
    4.2.5 流速的软件设计  45-46
    4.2.6 可靠性设计  46-47
  4.3 本章小结  47-48
第五章 流速检测实验与结果分析  48-57
  5.1 热式流量计标定方法  48-52
    5.1.1 流量标定方法概述  48-51
    5.1.2 温度静态标定  51-52
  5.2 实验数据及温度补偿误差分析  52-56
  5.3 本章小结  56-57
第六章 SF_6断路器测速系统的补偿算法  57-65
  6.1 测速系统在SF_6气体中的补偿算法  57-59
  6.2 测速系统应用于SF_6断路器的补偿算法研究  59-63
    6.2.1 SF_6断路器气流形成机制的分析  59-60
    6.2.2 补偿算法研究  60-63
    6.2.3 测速样机的补偿公式  63
  6.3 本章小结  63-65
第七章 结论  65-66
参考文献  66-69
在学研究成果  69-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 开关电器、断路器 > 断路器 > 空气断路器、压缩空气断路器
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