车载真空断路器故障模拟装置的研究及设计

摘要

为了保证机车电气设备的安全运行,必须实现真空断路器稳定、可靠的运行。由于真空断路器在运行过程中会产生各种故障，部分故障很难捕捉到，但又需要对真空断路器的运行状况进行实时的监测，并对发生的故障加以判断和处理。基于以上原因，本文提出设计一种车载真空断路器故障模拟装置（后文称故障模拟装置），一方面可以实现对车载真空断路器在线诊断系统（后文称在线诊断系统）的功能性测试，另一方面故障模拟装置能够模拟在线诊断系统所能监测的所有信号，这样便可以对真空断路器的故障问题进行更加深入的研究。
　　本文主要完成的工作如下：
　　（1）分析了真空断路器的基本结构以及工作原理，对真空断路器灭弧室的电场模型作了初步的研究，探讨了真空断路器产生故障的原因。
　　（2）根据故障模拟装置的设计需求，提出了故障模拟装置的设计思路和方案，在此基础上，构建了故障模拟装置系统结构图，完成了功率控制电路与控制板电路的硬件设计，并给出控制板各功能模块的具体硬件设计电路，详细分析每个具体的硬件电路结构和电路的工作原理，并给出其相应的参数。
　　（3）对故障模拟装置的软件进行了设计。首先完成控制板主要模块的设计，主要包括主程序、初始化子程序、串口采样模块子程序。其次完成了MCGS串口屏与控制板的通信驱动程序和MCGS串口屏主界面程序的设计。驱动程序包括初始化子程序、解析函数子程序、设备命令函数子程序等。
　　（4）对故障模拟装置进行了研制，完成了故障模拟装置的故障模拟试验。通过故障模拟试验，得到了相应的故障曲线图，故障曲线很好的反应了真空断路器的故障特点。故障模拟装置通过在线诊断系统上的测试，取得了良好的效果。试验结果表明，故障模拟装置可以有效的模拟真空断路器的故障，达到了预期的设计效果。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2断路器在线监测研究现状

1.3本文研究的主要内容

第2章 真空断路器工作原理及灭弧室电场模型

2.1断路器的分类及特点

2.2真空断路器的基本结构与工作原理

2.3灭弧室的电场模型

2.4真空断路器常见故障原因分析

2.5本章小结

第3章 故障模拟装置硬件设计

3.1 故障模拟装置设计概述

3.2 故障模拟装置系统结构及功率控制电路设计

3.3控制板各功能模块设计

3.4 本章小结

第4章 故障模拟装置软件设计

4.1 控制板程序设计

4.2 MCGS设备驱动程序设计

4.3 MCGS串口屏主界面设计

4.4 本章小结

第5章 故障模拟装置研制及故障模拟试验

5.1故障模拟装置研制

5.2 故障模拟试验

5.3 试验结果分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录1 MCGS嵌入版设备驱动程序代码

附录2 控制板程序实例

附录3 控制板电路图

附录4 故障模拟装置实物图