低壓斷路器也稱為自動空氣開關，可用來接通和分斷負載電路，也可用來控制不頻繁起動的電動機，以下的開題報告便是對低壓斷路器的研究。
一、選題的背景與意義
低壓斷路器又稱自動開關，它是一種既有手動開關作用，又能自動進行失壓、欠壓、過載、和短路保護的電器。它可用來分配電能，不頻繁地啟動非同步電動機，對電源線路及電動機等實行保護，當它們發生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當於熔斷器式開關與過欠熱繼電器等的組合。 但是隨著電力技術的高速發展和供電規模的日益擴大，系統的網路結構和執行方式日趨複雜，對電源的可靠性、安全性及供電質量也提出了更高的要求，相應地對系統裝置的操作簡便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低壓斷路器作為電力供配電系統中廣泛使用的主要控制電器，除了要能正常分合相關係統額定電流外，還要在相關係統故障時能快速有選擇性地可靠分斷相關係統短路故障電流，且不能出現越級跳閘或拒動現象。
特別是隨著電力系統控制方式數字化程序的發展應用以及電力系統綜合自動化的廣泛應用，對系統視覺化、自動化、網路化、實時化、精確化的要求越來越高，相應地對應用面積廣、網路結果複雜、操作較頻繁、故障率高的低壓斷路器也就提出了更高的要求，傳統斷路器根本無法滿足現代電力系統綜合自動化的需要。智慧化技術的應用於是成了低壓斷路器的一個重要發展應用方向，所以對於低壓斷路器的智慧化研究越來越有必要。
智慧化斷路器中智慧化技術的應用核心是保護、測量、監控於一體的多功能脫扣器，它主要由微處理器單元、訊號檢測採集單元、開關量輸入單元、顯示和鍵盤單元、執行輸出單元、通訊介面、電源等幾部分組成。
該次設計主要以MSP430F147微控制器為核心控制單元的優化方案展開，採用帶增益可調和反混疊濾波器的電流訊號調理電路設計，電源電路採用帶滯回特性的並聯穩壓電路設計，微控制器監測系統和時鐘系統及低功耗的電路設計。正是由於滿足上述設計理念，因此，與傳統智慧控制器的電路相比，具有電路設計簡單、可靠修煉果高、抗電磁相容性強等優點。
二、研究內容和擬解決的主要問題
為了實現反時限保護，必須進行電流取樣，再進行電流的顯示與計算，這樣能更好的實現反時限保護。所以主要的研究方向是如何進行電流取樣、電流的顯示與計算，還有就是在前兩個基礎上設計反時限保護，過載反時限保護採用MCU控制，短路、缺相採用硬體直接控制以縮短斷路時間。
為此我們要設計電流取樣電流，還要對取樣的電流現實與計算。
對於上述的要求。研究的內容包括：
1.查閱有關低壓智慧斷路器方面的資料，瞭解國內外低壓智慧斷路器設計的狀況以及未來的發展趨勢。理解智慧低壓斷路器的基本原理、組成和特點。
2.反時限保護：過載長延時、短路短延時、短路瞬時;
3.漏電保護;
4.顯示電流有效值，保護狀態;
5.各種引數可進行調節;
6.能消除輸入訊號中的高次偕波，避免誤動作;
7.帶通訊功能。
研究目標：通過對低壓斷路器智慧化的設計與研究，對該設計有一個深刻的認識與理解，完成上述的設計要求和內容。
三、技術路線、研究方案和可行性分析
1.智慧斷路器控制部分設計方案
三相四線輸入電流經電流互感器獲取電流訊號，經電流處理部分將電流訊號轉變為0-3.3V的電壓訊號輸入到AD，微控制器進行訊號處理，根據電流大小設定延時時間，顯示電流有效值，整定電流等電引數，同時這些引數通過序列口傳送到上位機。
一旦負載過電流超過設定的時間，單片輸出控制訊號到脫扣器部分，使斷路器斷開(如圖1)。
圖1智慧斷路器控制器框圖
2.電路互感器
電流互感器原理是依據電磁感應原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數比較多，串接在測量儀表和保護迴路中，電流互感器在工作時，它的2次迴路始終是閉合的，因此測量儀表和保護迴路串聯線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態接近短路。
3.斷路器保護
斷路器的保護特性主要是指斷路器對電流的保護特性，一般用各種過電流情況和斷路器動作時間的關係曲線來表示，如圖4是斷路器三段電流保護特性曲線。
斷
路
器
的
動
作
時
間I(A)
圖4 斷路器電流保護特性曲線
在圖4中，ab段是過載長延時部分，具有過載電流越大，動作時間越短的反時限特性;cd，de段為短路延時部分，其中屬於定時限動作，就是當電流達到一定值時，經過一段設定好的延時後再動作;cd屬於反時限特性，隨著電流越大動作時間越短;fg段為瞬時動作部分，當故障電流達到規定時，馬上動作，切斷故障電路。
由於定時限特性具有計算和除錯方便等優點，所以得到了廣泛的應用。反時限特性的`優點是：反時限特性和電流的大小有關，當電流越大時動作時間，動作
時間越短，在電流小時動作時間長。因此在電源附近的線路上發生短路時可以較快地切除故障，在遠端短路時動作時間變長，所以一般情況下反時限保護可以用較短的平均動作時間切除短路故障。