断路器是电力系统中常见的开关设备,其可靠性与智能化程度对电力系统的影响很大。特别是断路器的控制系统,随着智能电网的提出,它的智能化程度更是成为研究的热点。但是,传统的智能控制系统存在保护参数整定不够灵活,全局协调性保护技术水平不高以及没有引入故障预测功能等诸多问题。仅仅是故障预测,就有很多情况可以研究,但是单相短路故障最常见且危害最大。所以,把它作为研究的重点。另外,为了提高断路器的保护范围,在此次研究中引入了区域选择性联锁保护技术。具体开展的研究工作如下:把TMS320F28335芯片作为此次设计的核心处理器。针对灰色预测模型在短路电流峰值预测中存在的数据迭代不合理而导致新的有效信息不能充分利用的问题,提出了灰色动态预测模型。该预测模型通过引入动态数据迭代过程,提高了预测速度。然后,通过Matlab/Simulink软件搭建短路故障仿真模型,可以得到不同初相角时短路故障的波形信息。最终,将初相角、短路电流、灰色动态预测模型的预测结果及其预测过程的相对残差作为训练BP神经网络的输入,得到灰色BP神经网络短路电流峰值预测模型。在保留传统三段式电流保护的基础上增加了区域选择性联锁保护来避免上下级连跳造成的大范围停电事故。区域选择性联锁保护是智能电网的发展方向,此次研究采用该技术,在智能控制领域也是一次全新的突破。Modbus总线的功能是实现受控对象与控制中心的通信,也是区域选择性联锁保护得以实现的基础更是断路器智能化的标志。此次研究对Modbus总线的集中器和从机的硬件电路进行了设计,并完成了通信距离、通信速率以及可靠性的测试。最后,按照硬件电路搭建了测试平台对智能控制系统的硬件电路和软件设计进行了综合测试。从测试结果可以看出最基本的三段式电流保护的脱扣时间均符合国家标准;当系统中发生短路故障时,灰色BP神经网络预测模型大大缩短了系统识别故障的时间。对区域选择性联锁保护的功能进行了测试,结果表明它能够实现全局保护,为下一步的现场测试奠定了基础。