CN101162851B - 具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器 - Google Patents

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CN101162851B CN2007101337811A CN200710133781A CN101162851B CN 101162851 B CN101162851 B CN 101162851B CN 2007101337811 A CN2007101337811 A CN 2007101337811A CN 200710133781 A CN200710133781 A CN 200710133781A CN 101162851 B CN101162851 B CN 101162851B
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Abstract

一种具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，包括：三相电流信号采集电路将电网三相电流信号进行处理后输入系统数据综合处理电路；电网电压频率检测电路将电网电压信号进行处理后输入系统数据综合处理电路；电力线载波数据通信电路将系统数据综合处理电路输入的数字信号调制成载频模拟信号在电网上发布，将电网上输入的载频模拟信号解调出数字信号输入系统数据综合处理电路；系统数据综合处理电路处理数据后控制断路器的脱扣、连接和显示报警。优点：对电力线路实施可设定的长延时过电流保护、短延时过电流保护和瞬时过电流保护，在不需要建立计算机联网监控的供配电系统中，实现上下级节点之间的相互监督，确保过电流保护体系的可靠运行。

Description

具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器
技术领域
本发明涉及一种低压智能型断路器的控制器，特别是具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器。
背景技术
常规的低压智能型断路器，如专利申请号为“02138329.4”名称为“智能监测断路器”的专利申请，在供配电系统中彼此是孤立的，上下级节点之间没有建立相互监督的机制。在其中某个节点出现失准的情况下，常规的低压智能型断路器由于缺乏互检功能而无法报警，最终使该支路的过电流保护长期处于不正常状态。虽然另有专利申请提出了带有通信接口，可与计算机联网的智能型断路器，如专利申请号为“200610025257.8”名称为“断路器控制器”的专利申请，但需要额外建立通信线路或网络，增加使用成本。
发明内容
本发明的目的是要提供一种具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，对电力线路实施可设定的长延时过电流保护、短延时过电流保护和瞬时过电流保护，在不需要建立计算机联网监控的供配电系统中，实现上下级节点之间的相互监督，确保过电流保护体系的可靠运行。
本发明提供一种具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，包括：三相电流信号采集电路将电网三相电流信号进行处理后输入系统数据综合处理电路；电网电压频率检测电路将电网电压信号进行处理后输入系统数据综合处理电路；电力线载波数据通信电路将系统数据综合处理电路输入的数字信号调制成载频模拟信号在电网上发布，将电网上输入的系统数据综合处理电路输入的数字信号调制成的载频模拟信号解调出数字信号输入系统数据综合处理电路；系统数据综合处理电路处理数据后控制断路器的脱扣、连接和显示报警，三相电流信号采集电路由电流互感器、滤波器、电压跟随器、阻容耦合器、程控仪表放大器、A/D转换器、时钟信号发生器、第一三态同相锁存器和第二三态同相锁存器组成，电流互感器与三相电网耦合后与滤波器连接，滤波器与电压跟随器连接，电压跟随器与阻容耦合器连接，阻容耦合器与程控仪表放大器连接，程控仪表放大器与第一三态同相锁存器和A/D转换器连接，A/D转换器与第二三态同相锁存器和时钟信号发生器连接，第一三态同相锁存器、第二三态同相锁存器和A/D转换器与系统数据综合处理电路连接。
电网电压频率检测电路由电压互感器、滤波电路和调制及整形电路组成，电压互感器与滤波电路连接，滤波电路与调制及整形电路连接，调制及整形电路与系统数据综合处理电路连接。
电力线载波数据通信电路由电力线载波通信调制/解调器、载波功率放大电路、发送通道LC带通滤波电路、载波耦合电路、载波接收电路、陶瓷滤波器接口电路、第一时钟电路和第二时钟电路组成，载波耦合电路与电网、载波接收电路和发送通道LC带通滤波电路连接，发送通道LC带通滤波电路与载波功率放大电路连接，电力线载波通信调制/解调器与载波功率放大电路、载波接收电路、陶瓷滤波器接口电路、第一时钟电路、第二时钟电路和系统数据综合处理电路连接。
系统数据综合处理电路由主微处理电路、从微处理电路、电磁脱扣控制电路和键盘显示专用电路组成，主微处理电路与三相电流信号采集电路、电网电压频率检测电路、从微处理电路和电磁脱扣控制电路连接，从微处理电路与电力线载波数据通信电路和键盘显示专用电路连接。
主微处理电路由主微处理器、或非门集成电路、第三时钟电路、第三三态同相锁存器和复位电路组成，主微处理器与三相电流信号采集电路、电网电压频率检测电路、或非门集成电路、第三时钟电路、复位电路、第三三态同相锁存器、电磁脱扣控制电路和从微处理电路连接，或非门集成电路与第三三态同相锁存器连接，第三三态同相锁存器与从微处理电路和键盘显示专用电路连接。
键盘显示专用电路由第四三态同相锁存器、可编程键盘显示通用接口、三八译码器、三片同相驱动器、六位八段LED显示器和按键组成，第四三态同相锁存器与主微处理电路、从微处理电路和可编程键盘显示通用接口连接，可编程键盘显示通用接口与电力线载波数据通信电路、主微处理电路、从微处理电路、三片同相驱动器、三八译码器和按键连接，六位八段LED显示器与三片同相驱动器、三八译码器和按键连接。
本发明中主微处理电路实时接收三相电流采样数据，进行计算和比较，以事先设置的过电流保护的动作值为标准选择瞬时动作、短延时动作、长延时动作和不动作。动作时，通过电磁脱扣控制电路启动跳闸线圈。主微处理电路还要将计算分析后的三相电流值传递给从微处理电路用于显示。从微处理电路接收键盘输入的长延时过电流保护、短延时过电流保护和瞬时过电流保护的动作电流设定值和延时时间设定值，并且以串行方式传递给主微处理电路。在电力线载波数据通信电路支持下，智能断路器的控制器彼此间可在电力线上互相传递数据，无需通过额外的通信电缆建立计算机联网监控的供配电系统，实现上下级节点之间的相互监督，确保过电流保护体系的可靠运行。
图面说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的一实施例的三相电流信号采集电路的电原理图。
图3为本发明的一实施例的电网电压频率检测电路的电原理图。
图4为本发明的一实施例的电力线载波数据通信电路的电原理图。
图5为本发明的一实施例的系统数据综合处理电路的电原理图。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例进一步说明的技术方案。
参见图1。本发明包括三相电流信号采集电路、电网电压频率检测电路、电力线载波数据通信电路和系统数据综合处理电路，三相电流信号采集电路把电网三相电流信号进行滤波、放大处理后，三相电流信号同时被采样保持，逐相进行模数转换，转换后的数据输入系统数据综合处理电路，三相电流信号的放大倍数由系统数据综合处理电路以编程方式控制，便于选择合适的量程。电网电压频率检测电路首先将电网电压信号进行低通滤波，然后把基波信号转换成方波信号，方波信号由系统数据综合处理电路检测宽度，以此判断电网电压频率并确定采样频率。电力线载波数据通信电路有发送和接收两种工作方式，在发送状态时，将系统数据综合处理电路输入的数字信号调制成载频模拟信号在电网上发布；在接收状态时，把电网上传来的载频模拟信号解调出数字信号传递给系统数据综合处理电路。在电力线载波数据通信电路支持下，智能断路器的控制器彼此间可在电网上相互传递数据，无需额外的通信电缆线。系统数据综合处理电路由主微处理电路、从微处理电路、电磁脱扣控制电路和键盘显示电路组成，主微处理电路实时接收三相电流采样数据，进行计算和比较，以事先设置的过电流保护的动作值为标准选择瞬时动作、短延时动作、长延时动作和不动作。动作时，通过电磁脱扣控制电路启动跳闸线圈。主微处理电路还要将计算分析后的三相电流值传递给从微处理电路用于显示。从微处理电路处理键盘和LED显示数据，显示主微处理电路传来的数据。从微处理电路接收键盘输入的长延时过电流保护、短延时过电流保护和瞬时过电流保护的动作电流设定值和延时时间设定值，并且以串行方式传递给主微处理电路；从微处理电路控制电力线载波数据通信电路，将约定采样时刻的数据彼此沟通，计算所管辖的电网分支线路电流之和，与同一时刻流过本断路器的电流值相比较，如符合基尔霍夫电流定律则说明本断路器及所属分支线路上断路器的控制器采样正确、工作可靠，反之则说明其中至少有一个断路器的控制器失准、工作不可靠，由从微处理电路控制显示报警，提醒及时校准或更换。
参见图2。本电路由电流互感器、滤波器、电压跟随器、阻容耦合器、程控仪表放大器、A/D转换器、时钟信号发生器和第一三态同相锁存器、第二三态同相锁存器组成，电流互感器TA采用三相星形结线方式，A相电流信号首先经过由电阻R201、R202、电容C201组成的滤波器进行滤波，再经过集成运算放大器IC201A构成的电压跟随器调节输入输出阻抗，滤波器输出至集成运算放大器IC201A的3脚，集成运算放大器IC201A的8、4脚分别接直流电源+12V、-12V，集成运算放大器IC201A的1、2脚与由电容C202、电阻R203组成的阻容耦合器连接，再送到程控仪表放大器中的芯片IC203的8脚，以选择合适的量程。芯片IC203的1、2脚分别与第一三态同相锁存器中的芯片IC209的Q0、Q1端口连接，本实施例中的IC209、IC210采用74LS373芯片，芯片IC203的11、12脚、电阻R204的一端和A/D转换器中的芯片IC208的端口CH1A连接，在本实施例中IC208采用MAX125芯片。芯片IC203的3脚与电容C203的一端、直流电源+12V连接，芯片IC203的13脚与电容C204的一端和直流电源-12V连接，芯片IC203的7、4、14脚、电容C203、C204的另一端、电阻R204的另一端接地。B相电流信号先经由电阻R205、R206和电容C205组成的滤波器进行滤波，再经集成运算放大器IC201B构成的电压跟随器调节输入输出阻抗，滤波器输出至集成运算放大器IC201B的5脚，集成运算放大器IC201B的6、7脚与由电容C206、电阻R207组成的阻容耦合器连接，再送到程控仪表放大器中的芯片IC204的8脚，以选择合适的量程。芯片IC204的1、2脚分别与第一三态同相锁存器中的芯片IC209的Q2、Q3端口连接，芯片IC204的11、12脚、电阻R208的一端和A/D转换器中的芯片IC208的端口CH2A连接，其余的电容C207、C208、电阻R208、直流电源+12V、-12V和芯片IC204连接关系同A相。C相电流信号首先经过由电阻R209、R210和电容C209组成的滤波器进行滤波，其次经过集成运算放大器IC202A构成的电压跟随器调节输入输出阻抗，再经过电容C210和电阻R211组成的阻容耦合器，送到程控仪表放大器中的芯片IC205以选择合适的量程。最后送到A/D转换器中的芯片IC208的端口CH3A，即IC205的11、12脚、电阻R212的一端与A/D转换器中的芯片IC208的CH3A端口连接，芯片IC205的1、2脚分别与第一三态同相锁存器中的芯片IC209的Q4、Q5端口连接，其余的电容C211、C212、电阻R212、直流电源+12V、-12V和芯片IC205连接关系同A相。本实施例中的集成运算放大器IC201、IC202采用TL082芯片，IC203、IC204、IC205采用PGA203芯片。时钟信号发生器由晶振CT201、电阻R213、R214、电容C213、C214、C215、六反相器芯片IC206和双D锁存器芯片IC207组成，本实施例中IC206采用74LS04芯片，IC207采用74LS74芯片。晶振CT201的一端与电容C213的一端连接，晶振CT201的另一端、电阻R214的一端与芯片IC206B的4脚、芯片IC207的1脚连接，电阻R214的另一端与电容C214的一端、芯片IC206B的3脚连接，电阻R213的一端与电容C214的另一端、芯片IC206A的2脚连接，电容C213的另一端、电阻R213的另一端、芯片IC206A的1脚与电容C215的一端连接，电容C215的另一端、芯片IC206A的7脚接地，芯片IC206A的14脚接直流电源+5V，芯片IC207的3、4脚接直流电源+5V，芯片IC207的2、6脚连接，芯片IC207的5脚与芯片IC206C的5脚连接，芯片IC206C的6脚与芯片IC208的CLK端口连接。第一三态同相锁存器中的芯片IC209的G端口与第一三态同相锁存器中的芯片IC211A的1脚连接，在本实施例中IC211采用74LS02芯片，芯片IC211A的7、14脚分别接地和直流电源+5V。芯片IC211A的2脚与主微处理器引线MP2.1连接，芯片IC211A的3脚与主微处理器引线MP3.6连接，芯片IC209的GND、OE端口接地，芯片IC209的VCC端口接直流电源+5V，芯片IC209的D0-D5端口与主微处理器的引线MP0.0-MP0.7中的MP0.0-MP0.5连接。芯片IC208的二个AGND、DGND端口接地，芯片IC208的DVDD端口接直流电源+5V，芯片IC208的REFIN、REFOUT端口分别与电容C216、C217的一端连接，电容C216、C217的另一端接地。芯片IC208的CONVST、INT端口分别与主微处理器的引线MP1.1和MP1.0连接，芯片IC208的CS、WR、RD端口分别与主微处理器的引线MP2.2、MP3.6和MP3.7连接，芯片IC208的D8-D13端口分别与芯片IC210的D0-D5端口连接，芯片IC208的D0/A0、D1/A1、D2/A2、D3/A3、D4-D7端口与主微处理器的引线MP0.0-MP0.7连接，第二三态同相锁存器中的芯片IC210的G端口与芯片IC211B的4脚连接，芯片IC211B的5、6脚分别与主微处理器的引线MP3.7、MP2.2连接。芯片IC210的Q0-Q5端口与主微处理器的引线MP0.0-MP0.7中的MP0.0-MP0.5连接。程控仪表放大器中的芯片IC203、IC204、IC205的增益倍数由第一三态同相锁存器中的芯片IC209的输出值设定，来自主微处理器的引线MP2.1、MP3.6和MP0.0-MP0.7中的MP0.0-MP0.5控制芯片IC209的输出值，其中引线MP2.1、MP3.6通过芯片IC211A或非门控制芯片IC209的工作时序。A/D转换器中的芯片IC208同时对三相电流信号进行采样保持，然后逐一进行模数转换。芯片IC208的工作模式由来自主微处理器的引线MP2.2、MP3.6以及MP0.0-MP0.7共同设定。芯片IC208输出的14位数字量在来自主微处理器的引线MP1.0、MP1.1、MP2.0、MP2.2、MP3.7的控制下，其低8位部分经引线MP0.0-MP0.7送到主微处理器，其高6位部分先由芯片IC210接收，然后经引线MP0.0-MP0.7送到主微处理器。芯片IC210的工作时序，由引线MP2.2和MP3.7通过芯片IC211B或非门来控制。IC208所需的时钟信号由时钟信号发生器从外部输入。
参见图3。本电路由电压互感器、滤波电路、调制及整形电路组成。电网电压经电压互感器TV变换到二次侧得到电压信号，经过滤波电路得到基波电压信号，然后由调制及整形电路将正弦波信号变换成方波信号，方波信号由引线MP3.3接到主微处理器由其接收，方波信号的频率反映了电网电压的频率。滤波电路由电阻R301-R303、电容C301、C302组成，电压互感器TV的二次侧一端与电阻R301的一端、电容C301的一端连接，电阻R301的另一端与电阻R302的一端、电容C302的一端连接，电阻R302的另一端、电阻R303的一端与调制及整形电路连接，电压互感器TV二次侧的另一端、电容C301、C302、电阻R303的另一端接地。调制及整形电路由比较器芯片IC301、反相器芯片IC206D、IC206E组成，本实施例的IC301采用LM339芯片。芯片IC301的6、7脚分别与电阻R302的另一端、R303的一端连接，芯片IC301的3、12脚分别与直流电源+5V、地连接，芯片IC301的1脚与芯片IC206D的9脚连接，芯片IC206D的8脚与芯片IC206E的11脚连接，芯片IC206E的10脚与主微处理电路的引线MP3.3连接。
参见图4。本电路由电力线载波通信调制/解调器、载波功率放大电路、发送通道LC带通滤波电路、载波耦合电路、载波接收电路、陶瓷滤波器接口电路、第一时钟电路和第二时钟电路组成。载波耦合电路由耦合线圈T401和滤波电容C415组成，耦合线圈T401一个端口连接电网，另一端口并行连接发送通道LC带通滤波器和载波接收电路，作为向电网发送载波调制信号和从电网接收载波调制信号的共同通道。载波接收电路由双向二极管D407、反向并联二极管D405、D406、电阻R405、电感L401和电容C413、C414组成，双向二极管D407一端与耦合线圈T401另一端口的一端、电阻R405的一端和发送通道LC带通滤波器连接，电阻R405的另一端与电容C414的一端、电感L401的一端、二极管D405阳极、二极管D406阴极、电容C413的一端连接，双向二极管D407另一端、耦合线圈T401另一端口的另一端、电容C414的另一端、电感L401的另一端、二极管D405阴极、二极管D406阳极接地，电容C413另一端与电力线载波通信调制/解调器连接。载波接收电路包括限幅保护单元和谐振单元，限幅保护单元由双向二极管D407、反向并联二极管D405和D406以及电阻R405组成，双向二极管D407抑制瞬变电压，反向并联二极管D405和D406将接收信号的电位钳制在±0.7V上，电阻R405在接收强发射信号时吸收衰减。谐振单元由电感L401和电容C414并联谐振回路组成，谐振中心频率为120KHZ，完成对输入载波信号的带通滤波。需接收的载波信号通过滤波电容C415和耦合线圈T401耦合到载波接收电路，经过限幅保护和谐振单元选中120KHZ的载频信号，然后经过滤波电容C413送入电力线载波通信调制/解调器中的芯片IC401的模拟信号输入端口SIGin，信号被解调后由芯片IC401传递给从微处理电路，本实施例的IC401采用PL2102芯片。芯片IC401的RST、WDI、SCL、SDA、R/T、SYNC端口分别与引线SRST、SP1.2、SP1.6、SP1.7、SP1.5和SINTO连接并引入从微处理电路，从微处理电路对芯片IC401进行设置，并控制其接收和发送数据。载波功率放大电路由三极管Q401-Q404、电阻R401、R402、电容C401、C402、稳压管D403、D404、二极管D401、D402组成，二极管D401阴极、三极管Q401发射极、三极管Q403集电极、稳压管D403阴极与直流电源+18V连接，二极管D401阳极、二极管D402阴极、三极管Q403、Q402发射极与发送通道LC带通滤波器连接，二极管D402阳极接地，三极管Q404集电极、三极管Q402发射极与稳压管D404阳极连接，三极管Q401、Q402集电极、三极管Q403、Q404基极连接，稳压管D403阳极、三极管Q401基极与电阻R401的一端连接，电阻R401的另一端与电容C401的一端连接，稳压管D404阴极、三极管Q402基极与电阻R402的一端连接，电阻R402的另一端与电容C402的一端连接，电容C401、C402的另一端与芯片IC401的PSKO端口连接。由三极管Q401-Q404以及电阻R401、R402、电容C401、C402、稳压管D403、D404组成推挽电路，将芯片IC401产生的载波调制信号进行功率放大，电路中的二极管D401、D402起限幅作用。发送通道LC带通滤波电路由电感L402、电容C403组成，电容C403的一端与载波耦合电路、载波接收电路连接，电容C403的另一端与电感L402的一端连接，电感L402的另一端与载波功率放大电路连接。功率放大后的载波调制信号经过发送通道LC带通滤波电路进行整形滤波，再通过耦合线圈T401耦合到电网上。陶瓷滤波器接口电路由陶瓷滤波器BF401、电容C404、电阻R406组成，陶瓷滤波器BF401的第一端与电容C404的一端、直流电源+5V、电阻R406的一端、芯片IC401的AVDD端口连接，电容C404的另一端接地，电阻R406的另一端与陶瓷滤波器BF401的第二端、芯片IC401的FLTi端口连接，陶瓷滤波器BF401的第三端与芯片IC401的FLTo端口连接。第一时钟电路由晶振CT401、电容C410、C411组成，晶振CT401的一端与电容C410的一端、芯片IC401的XT1i端口连接，晶振CT401的另一端与电容C411的一端、芯片IC401的XT1o端口和引线SXT连接，引线SXT接从微处理电路，电容C410、C411的另一端接地。第二时钟电路由晶振CT402、电容C405、C406组成，晶振CT402的一端与电容C405的一端、芯片IC401的XT2i端口连接，晶振CT402的另一端与电容C406的一端、芯片IC401的XT2o端口连接，电容C405、C406的另一端接地。电力线载波通信调制/解调器由芯片IC401、电阻R403、R404、电容C407、C408、C409、C412组成，电容C409的一端与芯片IC401的AGND端口连接，电容C407、C408的一端与直流电源+5V、芯片IC401的DVDD端口连接，电阻R403、R404、电容C412的一端与芯片IC401的CMP端口连接，电阻R403的另一端与直流电源+18V连接，电容C407、C408、C409、C412、电阻R404的另一端接地。芯片IC401的直流供电电源分别经过由电容C407、C408、C409、电阻R403、R404和电容C412构成的滤波环节。
参见图5。本电路由主微处理电路、从微处理电路、电磁脱扣控制电路和键盘显示专用电路组成，其中主微处理电路由主微处理器(简称主MCU)IC501芯片、或非门集成电路、第三时钟电路、第三三态同相锁存器和复位电路组成。从微处理电路由从微处理器(简称从MCU)IC503芯片构成，本实施例中IC501、IC503均采用P89C669FA芯片，第三三态同相锁存器IC502采用74LS373芯片。键盘显示专用电路由可编程键盘显示通用接口IC505、三八译码器IC506、第四三态同相锁存器IC504、三片同相驱动器IC507-509、六位八段LED显示器IC510-IC515和十六个按键K0-K15组成，本实施例中IC505采用Intel公司的8279芯片，IC506采用74LS138芯片，IC504采用74LS373芯片，IC507-IC509采用7407芯片，IC510-IC515采用LTS547GF芯片。从三相电流信号采集电路的引线MP0.0-MP0.7引入的第一三态同相锁存器芯片IC209的D0-D5端口、第二三态同相锁存器芯片IC210的Q0-Q5端口分别与芯片IC501的P0.0-P0.5和芯片IC502的D0-D5端口连接，A/D转换器芯片IC208的D0/A0、D1/A1、D2/A2、D3/A3、D4-D7端口分别经过MP0.0-MP0.7引线与芯片IC501的P0.0-P0.7端口和芯片IC502的D0-D7端口连接。三相电流信号采集电路的引线MP3.6、MP2.0、MP2.1、MP2.2、MP3.7、MP1.0、MP1.1分别与芯片IC501的P3.6、P2.0-P2.2、P3.7、P1.0、P1.1端口连接，电网电压频率检测电路的引线MP3.3与芯片IC501的P3.3端口连接。芯片IC501的VCC、EA端口接直流电源+5V，芯片IC501的P3.6、P2.3分别与芯片IC211C的8、9脚连接，芯片IC211C的10脚与芯片IC502的G端口连接，芯片IC501的P1.3、P3.0、P3.1端口与芯片IC503的P1.3、P3.1、P3.0端口连接。第三时钟电路由晶振CT501、电容C501、C502组成，晶振CT501的两端分别与芯片IC501的XTAL1端口和电容C501的一端、芯片IC501的XTAL2端口和电容C502的一端连接，电容C501、C502的另一端接地。复位电路由按键K、电阻R502、电容C503组成，按键K、电阻R502、电容C503的一端与芯片IC501的RST端口连接，按键K、电容C503的另一端接直流电源+5V，电阻R502的另一端和芯片IC501的Vss端口接地。电磁脱扣控制电路由同相驱动器IC508C芯片、光电耦合器IC516芯片、二极管D501、三极管Q501和电阻R501组成，本实施例中IC516采用4N25芯片，芯片IC508C的5脚与芯片IC501的P1.6端口连接，芯片IC508C的6脚与芯片IC516的2脚连接，芯片IC516的1脚与电阻R501的一端连接，电阻R501的另一端与直流电源+5V连接，芯片IC516的4脚与三极管Q501基极连接，芯片IC516的5脚与二极管D501阳极、三极管Q501集电极、电磁脱扣器线圈J的一端连接，二极管D501阴极、电磁脱扣器线圈J的另一端与直流电源+24V连接，三极管Q501发射极接地。芯片IC502的VCC端口与直流电源+5V连接，芯片IC502的GND端口接地，芯片IC502的OE端口与芯片IC503的P2.0端口连接，芯片IC502的Q0-Q7端口分别与芯片IC503的P0.0-P0.7、芯片IC504的D0-D7、芯片IC505的D0-D7端口连接。芯片IC503的XTAL1和Vss端口接地，芯片IC503的XTAL2、P1.2、P1.6、P1.7、P1.5、P3.2端口分别与电力线载波数据通信电路的引线SXT、SP1.2、SP1.6、SP1.7、SP1.5、SINT0连接，芯片IC503的RST端口与芯片IC505的RESET端口和电力线载波数据通信电路的引线SRST连接，芯片IC206F的13脚与芯片IC505的IRQ端口连接，芯片IC503的P3.7、P3.6、P2.1端口分别与芯片IC505的RD、WR、CS端口连接，芯片IC503的P3.3端口与芯片IC206F的12脚连接，芯片IC503的ALE端口与芯片IC504的G端口、芯片IC505的CLK端口连接，芯片IC503的Vcc、EA端口接直流电源+5V。芯片IC504的Q0端口与芯片IC505的A0端口连接，芯片IC504的Vcc、GND端口分别与直流电源+5V和地连接。芯片IC505的OUTA3、OUTA2、OUTA1、OUTA0、OUTB3、OUTB2、OUTB1、OUTB0端口分别与芯片IC507A的1脚、IC507B的3脚、IC507C的5脚、IC507D的9脚、IC507E的11脚、IC507F的13脚、IC508A的1脚、IC508B的3脚连接，芯片IC507A、IC508A的14脚接直流电源+5V，芯片IC507A、IC508A的7脚接地，芯片IC505的SL2、SL1、SL0端口分别与芯片IC506的C、B、A端口连接，芯片IC505的RL7端口与按键K7、K8的一端连接，IC505的RL6端口与按键K6、K9的一端连接，IC505的RL5端口与按键K5、K10的一端连接，IC505的RL4端口与按键K4、K11的一端连接，IC505的RL3端口与按键K3、K12的一端连接，IC505的RL2端口与按键K2、K13的一端连接，IC505的RL1端口与按键K1、K14的一端连接，IC505的RL0端口与按键K0、K15的一端连接。芯片IC506的Vcc、G1端口与直流电源+5V连接，芯片IC506的G2A、G2B、GND端口接地，芯片IC506的Y5端口与按键K0-K7的另一端、芯片IC509A的1脚连接，芯片的Y4端口与按键K8-K15的另一端、芯片IC509B的3脚连接，片IC506的Y3-Y0的端口分别与IC509C的5脚、IC509D的9脚、IC509E的11脚、IC509F的13脚连接。IC507的2脚与电阻R510的一端、芯片IC510-IC515的5脚连接，芯片IC507的4脚与电阻R509的一端、芯片IC510-IC515的10脚连接，IC507的6脚与电阻R508的一端、芯片IC510-IC515的9脚连接，芯片IC507的8脚与电阻R507的一端、芯片IC510-IC515的1脚连接，芯片IC507的10脚与电阻R506的一端、芯片IC510-IC515的2脚连接，芯片IC507的12脚与电阻R505的一端、芯片IC510-IC515的4脚连接，芯片IC508的2脚与电阻R504的一端、芯片IC510-IC515的6脚连接，芯片IC508的4脚与电阻R503的一端、芯片IC510-IC515的7脚连接，电阻R503-R510的另一端接直流电源+5V。芯片IC510-IC515的3和8脚分别与芯片IC509的2、4、6、8、10、12脚连接，芯片IC509的14、7脚分别接直流电源+5V和接地。
系统数据综合处理电路中主MCU和从MCU分工协作，主MCU的第三时钟电路由晶振CT501、电容C501、502构成，从MCU的时钟电路通过引线SXT从芯片IC401的第二时钟电路引入。主MCU的复位电路由电阻R502、电容C503和按键K构成，采用自动复位和按键复位方式。从MCU和芯片IC505的复位端由芯片IC401的引线SRST进行复位控制。主MCU的作用是：(1)通过引线MP3.3获得电网电压频率信号，据此决定采样频率。(2)在引线MPI.0、MP1.1、MP2.0、MP2.1、MP2.2、MP3.6、MP3.7控制下，通过引线MP0.0-MP0.7对三相电流信号采样过程进行控制，并且从三相电流信号采集电路获得三相采样数据。(3)对三相电流信号采样数据进行分析计算，以事先设置的过电流保护动作电流值为标准，选择瞬时动作、短延时动作、长延时动作和不动作。当过电流保护启动、动作时限到达时，通过P1.6端口发出控制信号使断路器的电磁脱扣器线圈动作。(4)将每次采样得到的三相电流信号数据在P1.3、P2.3、P3.6端口的配合下存入芯片IC502。芯片IC502读入数据的时序，由主MCU的P3.6、P2.3端口通过芯片IC211C或非门控制。从MCU的作用是：(1)以RST、P1.2、P1.5、P1.6、P1.7、P3.2、XTAL2端口与电力线载波通信电路连接，通过I2C串行接口传输数据，使用电力线载波数据通信电路，与其它智能断路器控制器的从MCU传递数据。根据基尔霍夫电流定律，通过分支线路电流值之和与本线路电流值相比较，判断本断路器的控制器和所属分支线路上断路器的控制器工作的准确性。在同一时刻，如果各分支线路电流的汇总结果与本线路电流值相比出现严重偏差，则说明本级与下级断路器的控制器至少有一个失准，由本级断路器的控制器显示报警信息。(2)使用ALE、P2.1、P3.3、P3.6、P3.7端口作为控制信号，在三态同相锁存器IC504的配合下，通过P0.0-P0.7端口与键盘显示专用芯片IC505传递按键值、LED显示数据和报警信号。芯片IC505通过反相器IC206F向芯片IC503发出中断请求信号。(3)在P2.0端口的控制下，通过P0.0-P0.7端口从芯片IC505读取主MCU发来的三相电流信号采集数据。(4)从MCU接收键盘输入的长延时过电流保护、短延时过电流保护和瞬时过电流保护的动作电流设定值和动作时限设定值，将其通过P1.3、P3.0、P3.1端口传递到主MCU。
电磁脱扣控制电路工作过程是，主MCU的P1.6端口输出低电平信号，通过芯片IC508C使光电耦合器IC516接通，进而使三极管Q501导通，控制电磁脱扣器线圈J得电动作。当主MCU的P1.6端口输出高电平时，电磁脱扣器线圈J失电。
键盘显示专用电路中，芯片IC503的ALE端口输出脉冲信号作为芯片IC504的数据锁存控制信号，同时也作为芯片IC505的片外时钟信号。芯片IC505和芯片IC503连接的端口有D0-D7八位数据总线、读信号线RD、写信号线WR、片选信号线CS、中断请求输出信号线IRQ、复位信号线RESET，芯片IC505的数据类型选型输入线A0由芯片IC503经过IC504的锁存作用来控制，在这些端口的协调下，芯片IC503与可编程键盘显示通用接口IC505之间传递命令、数据和状态信息。芯片IC505的扫描输出线SL2-SL0经过芯片IC506的译码输出直接扫描键盘，由芯片IC509驱动后用来扫描LED显示器。芯片IC505的OUTB3-OUTB0、OUTA3-OUTA0经过芯片IC507、IC508的驱动作用，作为LED显示器段选码输出线。芯片IC505的RL0-RL7端口作为键盘回复输入线，接收由扫描输出线经键盘的闭合或断开而传来的信号。同相驱动器IC507和IC508的输出级经负载电阻R503-R510外接直流电源。

Claims (6)

1.一种具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，包括：三相电流信号采集电路将电网三相电流信号进行处理后输入系统数据综合处理电路；电网电压频率检测电路将电网电压信号进行处理后输入系统数据综合处理电路；电力线载波数据通信电路将系统数据综合处理电路输入的数字信号调制成载频模拟信号在电网上发布，将电网上输入的系统数据综合处理电路输入的数字信号调制成的载频模拟信号解调出数字信号输入系统数据综合处理电路；系统数据综合处理电路处理数据后控制断路器的脱扣、连接和显示报警，其特征在于三相电流信号采集电路由电流互感器、滤波器、电压跟随器、阻容耦合器、程控仪表放大器、A/D转换器、时钟信号发生器、第一三态同相锁存器和第二三态同相锁存器组成，电流互感器与三相电网耦合后与滤波器连接，滤波器与电压跟随器连接，电压跟随器与阻容耦合器连接，阻容耦合器与程控仪表放大器连接，程控仪表放大器与第一三态同相锁存器和A/D转换器连接，A/D转换器与第二三态同相锁存器和时钟信号发生器连接，第一三态同相锁存器、第二三态同相锁存器和A/D转换器与系统数据综合处理电路连接。
2.根据权利要求1所述的具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，其特征在于电网电压频率检测电路由电压互感器、滤波电路和调制及整形电路组成，电压互感器与滤波电路连接，滤波电路与调制及整形电路连接，调制及整形电路与系统数据综合处理电路连接。
3.根据权利要求1所述的具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，其特征在于电力线载波数据通信电路由电力线载波通信调制/解调器、载波功率放大电路、发送通道LC带通滤波电路、载波耦合电路、载波接收电路、陶瓷滤波器接口电路、第一时钟电路和第二时钟电路组成，载波耦合电路与电网、载波接收电路和发送通道LC带通滤波电路连接，发送通道LC带通滤波电路与载波功率放大电路连接，电力线载波通信调制/解调器与载波功率放大电路、载波接收电路、陶瓷滤波器接口电路、第一时钟电路、第二时钟电路和系统数据综合处理电路连接。
4.根据权利要求1所述的具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，其特征在于系统数据综合处理电路由主微处理电路、从微处理电路、电磁脱扣控制电路和键盘显示专用电路组成，主微处理电路与三相电流信号采集电路、电网电压频率检测电路、从微处理电路和电磁脱扣控制电路连接，从微处理电路与电力线载波数据通信电路和键盘显示专用电路连接。
5.根据权利要求4所述的具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，其特征在于主微处理电路由主微处理器、或非门集成电路、第三时钟电路、第三三态同相锁存器和复位电路组成，主微处理器与三相电流信号采集电路、电网电压频率检测电路、或非门集成电路、第三时钟电路、复位电路、第三三态同相锁存器、电磁脱扣控制电路和从微处理电路连接，或非门集成电路与第三三态同相锁存器连接，第三三态同相锁存器与从微处理电路和键盘显示专用电路连接。
6.根据权利要求4所述的具有互校验功能的低压智能型断路器的控制器，其特征在于键盘显示专用电路由第四三态同相锁存器、可编程键盘显示通用接口、三八译码器、三片同相驱动器、六位八段LED显示器和按键组成，第四三态同相锁存器与主微处理电路、从微处理电路和可编程键盘显示通用接口连接，可编程键盘显示通用接口与电力线载波数据通信电路、主微处理电路、从微处理电路、三片同相驱动器、三八译码器和按键连接，六位八段LED显示器与三片同相驱动器、三八译码器和按键连接。
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