CN102044381B - 精密脱扣器 - Google Patents

Abstract

本发明属高、低压电器技术领域，精密脱扣器主要由电子控制系统1，脱扣机构2，电流传感器3组成。其精密脱扣保护与控制功能是在设定方式下，将采集的负载电流与额定电流进行比较运算，并记忆存储该运算结果的比例系数，然后，在运行方式下将采集的小于额定值的负载电流按记忆存储的比例系数放大至等于或接近于额定电流值，从而获得高灵敏度、高精确性的精密安全保护特性，确保用电设备和用电线路的安全运行，杜绝人身、设备事故和火灾的发生。本发明主要用于各种断路器的精密脱扣保护与精密控制，也适用于接触器、继电器、电磁铁、电磁阀的精密控制，此外，本发明还适宜于其他采用比例放大方法提高灵敏度和精确性的控制装置。

Description

精密脱扣器

技本领域

本发明属高、低压电器技术领域 

背景技术

在输送、分配、使用电能中，断路器是最基本的保护开关电器元件，占有极其重要的位置，应用范围十分广泛，在工业、民用和建筑配电领域几乎全面取代了熔断器。 

断路器主要有两大功能：一是起动、停止用电设备的开关功能，二是在线路或用电设备发生过载、短路故障时自动切断电源的保护功能。保护功能是断路器非常重要的使用功能，是保护用电设备和人身安全的重要手段。断路器的基本保护功能主要有过载保护和短路保护，还可以附加漏电保护、接地保护、参数显示及网络通讯等功能。 

现代断路器的保护与控制核心就是电子脱扣器，电子脱扣器使断路器的保护功能日趋完善，控制更加灵活，操作更加简便，有些断路器甚至具有了通讯等非常重要的使用功能。 

目前，国内外生产和使用的断路器经过热脱扣器时代、电磁脱扣器时代的发展和改进，已经发展到电子脱扣器时代和智能化可通讯脱扣器时代。作为电子化、智能化、可通讯的智能化断路器与热脱扣器、电磁脱扣器时代的断路器比较，其主要区别在于前者多为双金属热脱扣保护或电磁脱扣保护，而电子化、智能化、可通讯的智能断路器几乎全部采用以单片机为核心的智能脱扣器作控制与保护，采用单片机技术的智能脱扣器是当代断路器的主要标志。采用智能脱扣器的断路器不仅功能多，在保护范围内的灵敏度较高，额定电流可在最大框架电流下分档选择或连续整定，提高了保护工作范围，智能断路器与普通电子脱扣断路器比较，其显著特点就是增加了网络通讯功能。 

目前世界上各种断路器的额定电流都是固定式或者只能一次性整定的，其中包括采用单片机控制与保护的智能断路器，用户只能按预期最大负载电流选择或整定断路器的额定电流。 

然而，由断路器的保护特性和国际断路器标准idt IEC 60947.2或与之对应的国家断路器标准GB 14048.2可知：如果断路器的额定负载电流In小于断路器额定电流Ir的81％，则断路器的反时限过载保护性能将失效；如果断路器的额定负载电流In小于断路器额定电流Ir的67％，则断路器将失去短路保护功能，即已丧失断路器的全部保护功能，而只有开关功能，必然导致负载设备已经出现过载或短路故障而断路器却不能进入保护状态而分断电源，从而引发人身设备事故及火灾。 

事实上，用户在使用断路器中，断路器下口的负载设备往往不止一台，也不可能完全同时运行，而在断路器选择时只能根据预期的全部最大负载选择断路器的额定电流，这将导致用户的额定负载减小时断路器失去应有的过载、短路保护功能，不能有效的保护用电设备和用电线路的安全，这是极其严重的安全隐患，很多非常严重的后果均由此引发！ 

近些年国内外的知名电气公司虽然采用现代电子技术和计算机技术开发设计了装有智能脱扣器的所谓智能断路器，但他们的控制方法与控制结构的设计并不尽如人意，如西门子公司的3VL塑壳断路器的电子脱扣器的智能脱扣器；施耐德公司的EasyPact NS塑壳断路器的智能脱扣器以及三菱公司的super AE系列世界超级断路器的电子脱扣器等虽然在其他性能上都有了长足进步，但其基本原理和保护功能的灵敏度和精确性并没有重大的突破与创新，其基本保护功能的灵敏度和精确性仍未得到提高，当断路器的额定负载电流In小于额定电流Ir的81％以下时，断路器的反时限过载保护特性仍将下降或失灵，当额定负载电流In小于额定电流Ir的67％以下时，断路器将失去过载、短路保护功能，而只有开关功能。 

虽然发明专利CN1835167A(多量程时间程序控制断路器)可以通过修改额定电流的方式提高脱扣保护的灵敏度和精确性，但其需要人工手动设定来完成，其精确度仍有一定差距。而发明专利CN101202185A(智慧安防断路器)虽然采用了学习方式自动设定额定电流提高脱扣保护的灵敏度和精确性，但他在较低的额定电流时，其脱扣保护的动态工作范围较小，影响了精确性的进一步提高，而本发明专利的比例放大方法能在动态工作范围不变的条件下，自动将额定负载电流放大至与额定电流在同一值上，从而获得极高的保护灵敏度和精确性。 

发明内容

本发明目的在于提供一种具有高灵敏度、高精确性的精密脱扣器，以使断路器的保护是敏度和精确性大幅度提高，从而能够在额定负载电流较小时，断路器仍然具有高灵敏度、高精确性的保护性能，以保证断路器具有灵敏、精确、安全、可靠保护用电线路和负载设备的能力，极大地减少事故和火灾，保证人们的生产与生活用电安全。 

精密脱扣器及其实现方法由电子控制系统1、脱扣机构2、电流传感器3等组成，其电子控制系统1主要由单片机或数字信号处理器1C1组成硬件电路，该硬件电路至少有一个用于比例放大的模拟放大器或数字放大器，并且通过对负载电流的记忆存储和比例放大，从而获得框架电流下的全量程范围都具有高灵敏度、高精确性、高可靠性的保护性能，使精密脱扣器在任何过载与短路故障时均能提供可靠的脱扣保护，确保人们的生产与生活用电安全。 

精密脱扣器电子控制系统1的单片机或数字信号处理器1C1包括有微处理器、程序存储器与数据存储器或程序数据通用存储器，电可擦除/改写的数据存储器或类似的存储装置，多组I/O端口，多路A/D转换器，多个定时/计数器，通讯端口及捕捉/比较器/脉冲调制器及其他资源，外围部件主要有信号调理电路、输出驱动电路、预报警电路、显示器和键盘。精密脱扣器具有过载保护与短路保护的基本功能，根据保护对象的需要精密脱扣器还可加入漏电保护、接地保护、温度保护等功能。 

精密脱扣器的比例系数k是实现负载电流In比例放大的重要参数，对于断路器能否实现精密脱扣保护至关重要。比例系数k是负载电流In与额定电流Ir之比的比值，由设定方式下的软件程序自动设定完成，也可以由人工键盘设定完成，设定完成后，软件程序将自动记忆存储比例系数k。电子控制系统1的运算部件通常是数字运算装置，当然，也可以使用模拟运算装置。 

精密脱扣器的电子控制系统1通过运算获得比例系数k后，将其存储在存储装置相应的 存储单元，然后，精密脱扣器自动转入运行状态，或者人工设定转入运行状态，在运行状态下精密脱扣器将根据采集的负载电流In与额定电流Ir比较运算结果的比例系数k分别转入相应的程序：如果比例系数k大于1，则直接由此计算出过载保护与短路保护的脱扣保护参数，然后，转脱扣保护处理程序；如果比例系数k等于1，则循环检测、比较和显示；如果比例系数k小于1，则读取负载电流In与比例系数k，然后，将负载电流In乘以比例系数k的倒数，所得的乘积作为放大电流Inf，放大倍数f即为比例系数k的倒数，其计算公式为：f＝1/k，放大电流Inf即为负载电流In的放大值。完成比例放大后，再用放大电流Inf与额定电流Ir比较，计算出过载保护与短路保护的脱扣保护参数，然后再转入脱扣保护处理程序，从而获得k＝1或接近于1的高灵敏度、高精确性的最佳安全保护特性。根据高精度精密保护的需要，在精密脱扣器的工作程序中，其脱扣保护参数的计算中还可加入修正系数α，加入修正系数α的放大倍数f的计算公式为：f＝1/(k×α)。 

对于额定负载In频繁变化的负载，需在设定方式时将负载电流变化的时间T分别记忆存储在相应的时间存储单元，同时将该时间负载电流In与额定电流Ir的比例系数k分别记忆存储在相应的比例系数存储单元。因此，比例系数k是由一组自然数k1～kn组成，对应的时间记忆存储也应为T1～Tn一组自然数组成。 

设定完成后，精密脱扣器即自动转入或人工设定转入运行状态，在运行状态下精密脱扣器将分别根据各个时间存储的比例系数k分别转入相应的程序：如果比例系数k大于1，则直接由此计算出过载保护与短路保护的脱扣保护参数，然后，转脱扣保护处理程序；如果比例系数k等于1，则循环检测、比较和显示；如果比例系数k小于1，则分别读取负载电流In与比例系数k，然后，将负载电流In乘以比例系数k的倒数，所得的积作为放大电流Inf，放大倍数f即为比例系数k的倒数，即f＝1/k，放大电流Inf即为负载电流In的放大值。再用放大电流Inf与额定电流Ir比较运算，计算出过载保护与短路保护的脱扣保护参数，然后再转入脱扣保护处理程序，从而在负载电流In任意变化时都能获得高灵敏度、高精确性的最佳安全保护特性。 

用来存储比例系数k、额定电流Ir、负载电流In、放大电流Inf、负载电流In的采集时间Tn的存储装置一般为单片机内部的非易失性存储器，也可以采用外部的非易失性存储器及其他类似的记忆存储装置。电子控制系统1由单片机1C1的微处理器读取存储器或存储装置内的存储信息，并进行运算和处理。也可以采用独立的微处理器及其类似的处理装置读取存储器内的存储信息，并进行运算和处理。经过单片机IC1运算、处理后的输出控制信息，控制脱扣机构2，以执行脱扣保护动作，脱扣机构2是电子控制系统1的外部执行元件。 

精密脱扣器的电子控制系统1的软件程序主要由初始化程序、信号采集处理程序、设定记忆存储程序，运行控制程序、脱扣保护与报警程序、时钟程序、键盘参数设定程序、更新显示程序等组成。 

为了设定或修改比例系数k、修正系数α、负载电流In、负载电流In变化的采集时间Tn及其他脱扣保护参数的需要，精密脱扣器配有键盘设定程序，以便通过键盘设定或修改比例系数k、修正系数α、负载电流In、采集时间Tn等参数。 

显示程序用以显示比例系数k、负载电流In、负载电流In的采集时间Tn、额定电流Ir及其它参数，信号采集处理程序用以采集电流传感器及其他输入信息，脱扣保护程序是精密脱扣器的过载保护与短路保护的基本保护功能程序，他们以负载电流In、比例系数k与额定电流Ir为计算基准。 

精密脱扣器的设定程序由键盘选择进入设定方式，运行设定程序时自动采集实时的负载电流In，并将采集的负载电流In与额定电流Ir比较运算后计算出比例系数k，然后，记忆存储负载电流In变化时的比例系数k。设定完成后，自动转入运行工作状态，或者由人工控制转入运行工作状态。此外，用户还可以通过键盘修正或设定比例系数k、修正系数α以及其他参数，具体可见键盘功能描述。 

由于精密脱扣器在运行控制程序中的比例系数k跟踪了额定负载电流Ir的变化而改变，并自动对采集的负载电流In按比例系数k进行放大，从而实现了根据实际负载将精密脱扣器的负载电流In放大至与额定电流Ir相比较最精确保护值上，因此，精密脱扣器的负载电流In能完全按用电设备额定负载变化时的比例系数k放大至最佳电流Inf值上，从而实现断路器对用电设备及输配电线路的高灵敏度、高精确性与高安全性能的精密安全保护。 

在实际生产、生活的使用电能过程中，由于断路器的额定电流规格选用不当、额定电流整定不准确，或由于用电设备各个时间用电负荷变化较大而导致的断路器保护失灵的故障经常发生，由此而引发的重大人身设备事故乃至严重的火灾也时有报导。而本发明的精密脱扣器从根本上解决了长期困扰用户选型难，用户只要选定了预计的最大额定电流，其他均由精密脱扣器根据实际负载的变化而自动放大至最佳的精确保护值上，从而更能有效地保护用电设备和线路安全。 

精密脱扣器的电子控制系统1的比例系数设定与比例放大控制原理与方法适用于断路器、接触器、继电器、电磁铁或电磁阀上实施，也适宜于采用比例放大方法提高精确性和灵敏度的控制装置。本发明的精密脱扣器还适宜于各种脱扣器的更新换代，并且易于做成模块化结构，便于安装和更换。 

附图说明

图1：精密脱扣器原理框图 

图2：主程序流程图 

图3：中断处理程序流程图 

图4：设定程序流程图 

图5：比例放大程序流程图 

图6：时钟程序流程图 

图7：脱扣保护程序流程图 

图8：A/D转换程序流程图 

图9：键盘扫描程序流程图 

图10：更新显示程序流程图 

图11：键盘参数设定程序流程图 

具体实施方式

以下结合附图给出一种精密脱扣器的实施方式，以进一步说明本发明的工作原理和电子控制系统1的单片机程序存储器存放程序的执行步骤，单片机IC1应包括以下几部分组成：微处理器，程序存储器和数据存储器或通用存储器，EEPROM数据存储器，I/O端口，多路A/D转换器，多个定时/计数器、捕捉/比较器/脉冲调制器、通讯端口等资源。 

采用单片机控制可获得智能化与低成本的良好效果，如果不考虑体积和制造成本等因素电子控制系统1的单片机IC1也可由通用计算机替代完成。精密脱扣器的电子控制系统1通过其单片机IC1程序存储器内的软件程序使内部资源与外部资源协调工作，完成精密脱扣器所需的数值运算和数据处理，实现了期望的精密脱扣的自动运行结果。 

按照图1所示的精密脱扣器的原理框图，将以单片机IC1为核心的电子电路组装后，与脱扣机构2、电流传感器3连接，即可以组装成整体的精密脱扣器。 

电子控制系统1是精密脱扣器的控制核心，以单片机IC1为主要核心元件，配以显示器，控制键盘，工作电源以及相应的软件程序构成。 

单片机IC1采用典型的中档产品即可胜任工作，他们通常都具有A、B、C、D四组8位复用I/O端口，用作显示器、键盘、报警、通讯与脱扣保护的控制端口，此外，还有复位端口，时钟端口和工作电源，他们的工作环境采用相关技术规范的标准电路参数即可满足要求。 

电流传感器3的信号首先连接到信号调理电路，经过调理后的信号再接到单片机IC1的A/D转换器输入端。电流传感器3采用每相电源分别配置一只传感器，然后，分别连接到各相的信号调理电路，再分别接到单片机IC1的A/D转换器的各个输入端，然后，通过运算电路把采集的各相信号相加后再求平均值，这样有利于提高精度。当然，用一只传感器也是可以的，只是不如采用多只传感器容易获得较高精度。 

精密脱扣器电子控制系统1的控制软件主要由主程序、中断服务程序、设定程序、比例放大程序、时钟程序、脱扣保护程序、A/D转换程序、键盘扫描程序、更新显示程序和键盘参数设定程序组成，电子控制系统1的控制软件流程图如图2～11所示。 

图2～11说明图1所示的电子控制系统1的存储程序运行流程图，程序运行是在单片机IC1的微处理器中响应程序存储器中的指令序列完成，上电复位或按键复位后微处理器自动从主程序开始执行，在主程序中依次完成A/D转换器初始化，I/O端口初始化，定时器1、2初始 化为定时工作，预置定时器1、2时间常数。然后，置比例系数k初值，置A/D通道计数初值，置修正系数α初值，置定时中断允许，开放中断。 

然后再查询有键按下否？如果有键按下，则调键盘扫描程序，然后，调A/D转换程序，再测试定时中断否？如果定时中断，则响应中断，转中断服务程序。如果无键按下，则直接调A/D转换程序，然后查询中断，如果定时中断未到，则查询等待中断。中断返回后，重新置比例系数k初值、A/D通道计数初值、修正系数α初值，置定时中断允许，然后重新开放中断。 

在中断服务程序中，将依次调时钟程序、调设定程序或比例系数处理程序，调脱扣保护程序，调更新显示程序，然后，恢复现场，重新开放中断，中断返回。如果没有定时中断请求，则查询其他中断源，转其他中断处理，然后，清中断标志，调更新显示程序，再恢复现场，重新开放中断，中断返回。 

在设定程序中，将完成比例系数k的计算与存储。 

在比例放大程序中，将完成负载电流的比例放大运算与脱扣保护程序的调用，并自动完成脱扣器的过载、短路保护与报警。调用的脱扣保护程序将完成根据负载电流或放大电流的过载、短路脱扣保护参数的计算脱扣、报警保护。 

在键盘扫描程序中，如果有键按下；则查询键值，然后根据键值散转至相应的键值处理程序。精密脱扣器的键盘基本参数设定功能定义如下： 

额定电流Ir设定键；进行额定电流Ir的设定。 

比例系数k设定键；进行比例系数k的设定。 

修正系数α设定键；进行修正系数α的设定 

增量键；调增量程序，进行指定参数的递增。 

减量键；调减量程序，进行指定参数的递减。 

删除键；调删除程序，进行指定参数的删除。 

秒设定键；进行时钟(秒)的设定与调校。 

分设定键；进行时钟(分)的设定与调校。 

时设定键；进行时钟(时)的设定与调校。 

脱扣参数设定键；进行脱扣保护参数的设定。 

复位键；按此键程序重新初始化并从主程序开始执行。 

目前国内外市场上的带有电子脱扣器的断路器，其过载保护与短路保护的参数设定大多采用公式化的计算方式获得相关的脱扣保护特性，本发明的精密脱扣器，其过载保护与短路保护的设定，则采用更灵活的查表计算方法获得相关的脱扣保护特性，查表计算方法更具有简便、灵活、仿真的特点，尤其对于非线性参数、离散特性参数更具有优越性。 

精密脱扣器的图2主程序流程图执行步骤如下：起始步骤100之后，执行步骤101，初 始化A/D转换器，初始化I/O端口，初始化定时器1、2为定时工作，预置定时器1、2时间常数，然后，执行步骤102，置比例系数k初值，置A/D通道计数初值，置修正系数α初值，再执行步骤103，置定时中断允许，然后，执行步骤104，开放中断。再执行步骤105，查询有键按下否？如果有键按下，则执行步骤106，调键盘扫描程序，然后，执行步骤107，调A/D转换程序，再执行步骤108，测试定时中断否？如果定时中断，则响应中断，执行步骤109，转中断服务程序，中断返回后，重新回到步骤102执行。如果执行步骤105，无键按下，则直接执行步骤107，调A/D转换程序，然后执行步骤108。如果执行步骤108，定时中断未到，则查询等待中断，直至响应中断，执行步骤109，转中断服务程序。 

图3的中断服务程序执行步骤为：起始步骤200之后，执行步骤201，保护现场，然后，执行步骤202，测试定时中断否？如果不是定时中断，执行步骤203，查询其他中断源，然后，执行步骤204，转其他中断，再执行步骤205，清中断标志，然后，跳转至步骤212执行，调更新显示，再执行步骤213，恢复现场，然后执行步骤214，重开定时中断，再执行步骤215，中断返回。 

如果执行步骤202，测试到定时中断，执行步骤206，关中断，再执行步骤207，调时钟程序，再执行步骤208，测试是设定方式否？如果是设定方式，执行步骤209，调设定程序，再执行步骤210：测试学习标志等于1否？如果不等于1，执行步骤212，调时钟控制程序，然后，跳转至步骤212执行，调更新显示，再执行步骤213，恢复现场，然后执行步骤214，重开定时中断，再执行步骤215，中断返回。 

如果执行步骤208，测试不是设定方式，则执行步骤210，调比例系数处理程序，然后，执行步骤211，调脱扣保护程序，再执行步骤212，调更新显示，然后执行步骤213，恢复现场，再执行步骤214，重开定时中断，然后，执行步骤215，中断返回。 

图4的设定程序起始步骤300之后，执行步骤301：保护现场，然后执行步骤302，测试是首次设定否？如果是首次设定程序，执行步骤304，取比例系数k的存放地址、比例系数k清零，然后，执行步骤305，取负载电流In、额定电流Ir，计算比例系数(k＝In/Ir)，然后执行步骤306，保存比例系数k，再执行步骤307：设定结束、清设定标志，然后，执行步骤308，恢复现场，再执行步骤309，返回。 

如果执行步骤302，测试不是首次设定，则执行步骤303，取比例系数k存放地址，然后，直接跳至步骤305，取负载电流In、额定电流Ir，计算比例系数(k＝In/Ir)，然后执行步骤306，保存比例系数k，再执行步骤307，设定结束、清设定标志，然后，执行步骤308，恢复现场，再执行步骤309，返回。 

图5的比例放大程序步骤如下：起始步骤350之后，执行步骤351，取负载电流In、额定电流Ir、比例系数k，再执行步骤352：测试比例系数k等于1否？如果不等于1，执行步骤353，测试比例系数k大于1否？如果不大于1，则执行步骤354：取负载电流In、比例系 数k，计算(Inf＝In×1/k)，然后，执行步骤355，交换负载电流In与放大电流Inf，再执行步骤356，调脱扣保护程序，然后，执行步骤357，调更新显示，再执行步骤358，返回。 

如果执行步骤352，测试比例系数k等于1，则跳至步骤358执行，调更新显示，再执行步骤358，返回。 

如果执行步骤353；测试比例系数k大于1，则跳至执行步骤356，调脱扣保护程序，然后，执行步骤357，调更新显示，再执行步骤358，返回。 

图6的时钟程序执行步骤如下：起始步骤400之后，执行步骤401，取秒信号、秒计数加1，然后执行步骤402，测试秒计数等于60否？如果秒计数等于60，则执行步骤403，秒计数清零、分计数加1，然后执行步骤404，测试分计数等于60否？如果分计数等于60，则执行步骤405，分计数清零、时计数加1，然后执行步骤406，测试时计数等于24否？如果时计数等于24，则执行步骤407，时计数清零，然后执行步骤408，调更新显示，再执行步骤409，返回。 

如果执行步骤402，测试秒计数不等于60；执行步骤404，测试分计数不等于60；执行步骤406，测试时计数不等于24，则都将跳至步骤408，调更新显示，再执行步骤409，返回。 

图7的脱扣保护程序步骤如下：起始步骤500之后，执行步骤501，取负载电流In，或放大电流Inf，然后，执行步骤502，测试负载电流In≥瞬时脱扣值否？如果负载电流In不大于或等于瞬时脱扣值，则执行步骤503， 

测试负载电流In≥短路短延时脱扣值否？如果不大于或等于短路短延时脱扣值，执行步骤507，测试负载电流In≥过载长延时脱扣值否？如果不大于或等于过载长延时脱扣值，执行步骤510，取预报警值，然后，执行步骤511，测试负载电流In≥预报警值否？如果不大于或等于预报警值，执行步骤513，保存负载电流值In，再执行步骤515，调更新显示，然后，执行步骤516，返回。 

如果执行步骤502，测试负载电流In大于或等于瞬时脱扣值，则执行步骤512，启动预报警与脱扣保护，然后，顺序执行步骤513，保存负载电流值In，再执行步骤515，调更新显示，然后，执行步骤516，返回。 

如果执行步骤503，测试负载电流In大于或等于短路短延时脱扣值，则执行步骤504，短延时时间查表计算及延时处理，然后，执行步骤505，测试负载电流In≥短路短延时脱扣值否？如果不大于或等于短路短延时脱扣值，跳至步骤507执行。如果执行步骤505，测试负载电流In大于或等于短路短延时脱扣值，跳至步骤512执行，直至执行步骤516，返回。 

如果执行步骤507，测试负载电流In大于或等于过载长延时脱扣值，则执行步骤508，长延时时间查表计算及延时处理，然后，执行步骤509，测试负载电流In≥过载长延时脱扣值否？如果不大于或等于过载长延时脱扣值，跳至步骤510执行。如果执行步骤509，测试负载电流In大于或等于过载长延时脱扣值，跳至步骤512执行，直至执行步骤516，返回。 

如果执行步骤511，测试负载电流In大于或等于预报警值，执行步骤514，启动报警，然后，执行步骤515，调更新显示，再执行步骤516，返回。 

图8的A/D转换程序起始步骤600之后，执行步骤601，保护现场，再执行步骤602，关显示，然后执行步骤603，取A/D转换通道号、数据存放首地址、通道计数，然后执行步骤604，启动A/D转换，然后，执行步骤605，测试A/D转换完否？如果未完则查询等待，如果转换完成，则执行步骤606，存A/D转换结果，再执行步骤607，测试A/D通道计数等于0否？如果A/D通道计数不等于0，则执行步骤608，A/D转换通道计数-1，A/D转换通道号+1，A/D转换结果存放地址+1，然后，跳回到步骤603执行。 

如果执行步骤607：测试A/D通道计数等于0，则执行步骤609，置A/D转换通道号为AN.0、置A/D转换结果存放首址、置A/D转换通道计数初值，然后，执行步骤610，置A/D转换结束标志，再执行步骤611，恢复现场，然后，执行步骤612，返回。 

图9的键盘扫描程序如下：起始步骤700之后，执行步骤701，保护现场，再执行步骤702，关显示，然后执行步骤703，置键扫描工作参数，然后，执行步骤704，从第一行开始扫描键盘，再执行步骤705，测试扫描完成否？如果未完，则查询等待，如果扫描完毕，则执行步骤706，测试有键按下否？如果无键按下，则执行步骤711，置无键落标志，然后，执行步骤712，恢复现场，再执行步骤713，返回。 

如果执行步骤706，测试有键按下，则执行步骤707，测试此前的键命令完否？如果未完成，则跳至步骤712，恢复现场，再执行步骤713，返回。如果此前的键命令完成，则执行步骤708，查表求键值并保存键值，然后执行步骤709，置键落标志，再执行步骤710，键值散转处理，然后执行步骤712，恢复现场，再执行步骤713，返回。 

图10的更新显示程序起始步骤800之后，执行步骤801，保护现场，再执行步骤802，关显示，然后执行步骤803，置显示数据端口、置显示数据地址、显示数据初值，然后，执行步骤804，清显示寄存器及数据存放单元，然后执行步骤805，取显示数据，再执行步骤806，查表求字形代码送显示器，然后执行步骤807，显示延时，再执行步骤808，测试数据显示完否？如果数据显示未完，返回到步骤806执行，查表求字形代码送显示器，刷新显示。执行步骤808，测试数据显示完成，执行步骤809，恢复现场，然后执行步骤810，返回。 

图11键盘参数设定程序的起始步骤850之后，执行步骤851，读取键值，然后执行步骤852，测试是Ir设定键否？如果是Ir设定键，执行步骤853，进行Ir设定，然后，执行步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤852，测试不是Ir设定键，执行步骤854，测试是k设定键否？如果是k设定键，执行步骤855，进行k设定，然后，跳至步骤873执行，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤854，测试不是k设定键，则执行步骤856，测试是α设定键否？如果是α设定键，则执行步骤857，进行α设定，然后，跳转至步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤856，测试不是α设定 键，则执行步骤858，测试是秒设定键否？如果是秒设定键，则执行步骤859，进行秒设定，然后，跳转至步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤858，测试不是秒设定键，则执行步骤860，测试是分设定键否？如果是分设定键，则执行步骤861，进行分设定，然后，跳转至步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤860，测试不是分设定键，则执行步骤862，测试是时设定键否？如果是时设定键，则执行步骤863，进行时设定，然后，跳转至步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤862，测试不是时设定键，则执行步骤864，测试是脱扣参数设定键否？如果是脱扣参数设定键，则执行步骤865，进行脱扣参数设定，然后，跳转至步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤864，测试不是脱扣参数设定键，执行步骤866，测试是增量键否？如果是增量键，则执行步骤867，指定数据递增，然后，跳转至步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤866，测试不是增量键，则执行步骤868，测试是减量键否？如果是减量键，则执行步骤869，指定数据递减，然后，跳转至步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤868，测试不是减量键，则执行步骤870，测试是删除键否？如果是删除键，则执行步骤871，进行删除，然后，跳转至步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。如果执行步骤870，测试不是删除键，则执行步骤872，转运行程序，然后，执行步骤873，调更新显示，再执行步骤874，返回。 

由于精密脱扣器具有优异的自动设定功能，其额定电流的比例系数k一般不需要人工设定，键盘只是提供了作为人工设定的补充和修改。一般运行一次设定程序既可完成参数设定，并且可以自动转入运行程序，操作简单。 

作为保护用电设备和用电线路安全的电子脱扣器，其保护功能是非常重要的技术指标，因此，精密脱扣器的脱扣保护参数计算依据的放大电流Inf是根据比例系数k放大后而跟踪设定，从而使保护精确度极大提高，灵敏度和可靠性更好，加之声光报警功能，对各种电气火灾隐患可提供最精确的安全保护，可以通过通讯端口与其他电器或计算机控制系统连接，以组成网络化的火灾安全防护系统。 

Claims (5)

1.一种精密脱扣器，由电子控制系统(1)、脱扣机构(2)、电流传感器(3)组成，其电子控制系统(1)主要由单片机或数字信号处理器(ICI)组成，单片机或数字信号处理器(IC1)包括有微处理器、程序存储器与数据存储器，电可擦除/改写的数据存储器，多组I/O端口，多路A/D转换器，多个定时/计数器，捕捉/比较器/脉冲调制器及通讯端口，外围部件主要有信号调理电路、输出驱动电路、预报警电路、显示器和键盘，精密脱扣器除提供有过载保护与短路保护功能外，还可扩展漏电保护功能、接地保护功能，其特征在于：

所述精密脱扣器的实现方法是通过对小于额定电流(Ir)的负载电流(In)进行比例放大而获得；其比例系数(k)的设定以自动设定方式为主，亦可通过手动设定完成；电子控制系统(1)通过运算部件完成比例系数(k)的运算，其运算部件采用软件运算程序完成，亦可用数字运算装置或模拟运算装置完成，运算部件通过对负载电流(In)与额定电流(Ir)的比较运算而获得比例系数(k)；

精密脱扣器的电子控制系统(1)通过运算获得比例系数(k)后，将其存储在存储装置相应的存储单元；存储完成后，精密脱扣器自动转入运行状态，当然，亦可由人工设定方式转入运行状态；在工作状态下根据比例系数(k)的范围，分别转入相应的处理程序：如果比例系数(k)大于1，则直接由此计算出过载保护与短路保护的脱扣保护参数，然后，转脱扣保护程序；如果比例系数(k)等于1，则正常运行，循环检测、比较、显示；如果比例系数(k)小于1，则读取负载电流(In)与比例系数(k)，然后，计算负载电流(In)乘以比例系数(k)的倒数，所得的积作为放大电流(Inf)，放大电流(Inf)是负载电流(In)的放大值，然后，用放大电流(Inf)与额定电流(Ir)比较运算，计算出过载保护与短路保护的脱扣保护参数，再转入相应的脱扣保护处理程序，从而在比较小的负载电流下也能获得比例系数(k)等于1或接近于1的高灵敏度、高精确性的安全保护性能；

对于额定负载电流经常变化的负载，需要在设定方式时将额定负载电流变化时的采集时间(Tn)记忆存储在相应的时间存储单元，同时将该时间采集的负载电流(In)与额定电流(Ir)之比的比例系数(k)记忆存储在相应的比例系数存储单元，然后，精密脱扣器即自动转入运行状态，或通过人工设定方式转入运行状态，在运行状态下精密脱扣器将根据存储的各个采集负载电流(In)的时间，分别根据该时间存储的比例系数(k)分别转入相应的程序：如果比例系数(k)大于1，则直接由此计算出过载保护与短路保护的脱扣保护参数，然后，转相应的脱扣保护处理程序；如果比例系数(k)等于1，则正常运行，循环检测、比较和显示；如果比例系数(k)小于1，则分别在对应设定方式下的采集时间(Tn)读取负载电流(In)与比例系数(k)，然后，将负载电流(In)乘以比例系数(k)的倒数(即1/k)，所得的积作为放大电流(Inf)，然后，用放大电流(Inf)与额定电流(Ir)比较，计算出过载保护与短路保护的脱扣保护参数，再转入相应的脱扣保护程序，从而在负载电流变化的各个时间都能获得高灵敏度、高精确性的安全保护性能。

2.如权利要求1所述精密脱扣器，其特征还在于：用来存储比例系数(k)、额定电流(Ir)、负载电流(In)、放大电流(Inf)及负载电流(In)采集时间(Tn)的存储装置是可擦除/读写的非易失性存储器，至少有一个读取存储装置内存储信息的运算、处理装置，该装置通常 是单片机内部的微处理器，或者采用独立的微处理器。

3.如权利要求1所述的精密脱扣器，其特征还在于：精密脱扣器的电子控制系统(1)的自动设定方法和比例系数(k)的计算及其比例放大方法适用于断路器、接触器、继电器、电磁铁或电磁阀。

4.如权利要求1所述的精密脱扣器，其特征还在于：精密脱扣器的电子控制系统(1)的自动设定方法和比例系数(k)的计算及其比例放大方法还适宜于采用比例放大方法提高精确性和灵敏度的其它控制装置。

5.如权利要求1所述的精密脱扣器，其特征还在于：采用查表方法设计精密脱扣器的保护特性曲线参数，从而获得更灵活的、更贴近实际需要的线性、非线性、离散参数保护特性曲线，或用公式计算方法获得精密脱扣器的保护特性曲线参数。 

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