CN102315620B - 电子式脱扣器以及具备电子式脱扣器的直流断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于直流断路器的电子式脱扣器以及包括上述电子式脱扣器的直流断路器。上述电子式脱扣器包括：供电单元、电流检测单元、测量信号处理单元、电流参数处理比较单元、延时单元、脱扣器驱动装置。其中，电子式脱扣器采用下列配置A、B及C中的至少一种：A：测量信号处理单元包括：电压信号处理装置和选择开关，选择开关用来设置电压信号处理装置的放大倍数；B：电流参数处理比较单元包括：电流参数设定/计算/比较单元和选择开关，选择开关用来在电流参数设定/计算/比较单元设置脱扣电流门限值；C：延时单元包括：延时环节和选择开关，选择开关用来设置该脱扣器的脱扣延时时间。

Description

电子式脱扣器以及具备电子式脱扣器的直流断路器

技术领域

本发明涉及电子式脱扣器以及具备电子式脱扣器的直流断路器。具体地，涉及一种用于通用型电子式脱扣器以及具备该通用型电子式脱扣器的直流断路器，该通用型电子式脱扣器可以配合各种电流等级的直流断路器，以提高断路器的选择性保护能力，提高供电连续性。

背景技术

随着电气自动化的发展，直流断路器已经成为一种广泛应用于诸如直流电源、轨道交通和电力机车等直流配电系统中的电器。当电路中有任何异常故障(例如过载或者短路)，直流断路器的脱扣器可以通过驱动机构将直流断路器动触头与静触头断开从而断开被保护的电路，这样能够使负载完全与直流电源隔离。但是传统直流断路器针对不同程度的故障的选择性能力较差，在终端配电系统中经常出现越级动作，造成供电连续性不高的缺点

所以，需要有一种选择性保护高的直流断路器，其能够配合任意额定电流的直流微型断路器，并可以根据应用场合设置脱扣电流门限值，延时时间等参数，从而具有电流检测精度高、稳定性好、延时时间准确等特点，以使配电系统供电能够稳定可靠。

发明内容

针对传统直流断路器选择性能力较差的缺点和不足，本发明的目的就是通过可调整的短路、过载的短延时保护功能，提高直流微型断路器的选择性保护。

根据本发明的用于直流断路器的电子式脱扣器，包括：电流检测单元，串联在直流断路器的主回路中，用于测量主回路电流，并输出代表主回路电流的电压信号；测量信号处理单元，接收电流检测单元输出的电压信号，并对该电压信号进行预设的处理；电流参数处理比较单元，接收测量信号处理单元处理后的测量电压信号，并将该处理后的测量电压信号与预设的过载电流的脱扣门限值进行比较，以确定是否存在电流过载，当存在电流过载时，发出脱扣触发信号；延时单元，从电流参数处理比较单元接收脱扣触发信号，并将其延迟预设延迟时间后输出；脱扣器驱动装置，接收延迟后的脱扣触发信号，进行脱扣驱动动作；供电单元，向测量信号处理单元、电流参数处理比较单元、延时单元和脱扣器驱动装置提供工作电源和必要的基准电压。其中，所述电子式脱扣器采用下列配置A、配置B以及配置C中的至少一种：配置A：测量信号处理单元包括：电压信号处理装置，对接收的电压信号进行转换、隔离和放大；和第一选择开关，电耦接到电压信号处理装置，用来设置电压信号处理装置的放大倍数；配置B：电流参数处理比较单元包括：电流参数设定/计算/比较单元，接收测量信号处理单元处理后的测量电压信号，并将该处理后的测量电压信号与以一脱扣电流门限值进行比较；和第二选择开关，电耦接到电流参数设定/计算/比较单元，用来在电流参数设定/计算/比较单元设置所述脱扣电流门限值；配置C：延时单元包括：延时环节，从电流参数处理比较单元的电流参数设定/计算/比较单元接收脱扣触发信号；和第三选择开关，电耦接到延时环节，用来设置该脱扣器的脱扣延时时间。

其中电流检测单元采用精密合金电阻器作为电流采集元件。

其中电压信号处理装置采用比例放大器对采集到的电压信号进行隔离放大。

本发明还提供一种包括上述的电子式脱扣器的直流断路器。

根据本发明的上述技术方案，由于针对直流配电系统的不同故障类型提供了选择性的保护方式，因此能够保证供电的连续性。

附图说明

通过下面结合附图对示例实施例的详细描述，将更好地理解本发明。应当清楚地理解，所描述的示例实施例仅仅是作为说明和示例，而本发明不限于此。本发明的精神和范围由所附权利要求书的具体内容限定。下面描述附图的简要说明，其中：

图1是根据本发明的用于直流断路器的电子脱扣器的原理示意图。

具体实施方式

现在参照附图详细介绍本发明的示例实施例。

图1是根据本发明的用于直流断路器的电子脱扣器的原理示意图。

该脱扣器10包括了供电单元1、电流检测单元2、测量信号处理单元3、电流参数处理比较单元4、延时单元5、脱扣器驱动装置6。

在本发明的脱扣器中，供电单元1为测量信号处理单元3、电流参数处理比较单元4、延时单元5、脱扣器驱动装置6提供工作电源和必要的基准电压。

电流检测单元2串联在直流断路器的主回路中，用于测量主回路电流。传统的电流互感器不能检测直流电流，因而本发明采用一种精密合金电阻器作为电流采集元件。将主回路的电流信号转换为可以测量计算的电压信号，从而弥补了传统电流互感器不能在直流场合下应用的缺陷，而且具有高精度、高可靠性、高过载能力、温度系数小、热电势低、体积小、成本低等特点。

测量信号处理单元3包括电压信号处理装置31和选择开关32。电压信号处理装置31接收电流检测单元2测量的代表主回路电流的电压信号，并对该采集到的电压信号进行转换、隔离和放大。例如采用比例放大器对采集到的电压信号进行隔离放大，通过调节比例放大器的放大倍数可以使其通用于直流微型短路器的所有电流等级。其中选择开关32电耦接到电压信号处理装置31，用来设置电压信号处理装置31的放大倍数。用户可以通过调整选择开关32，选择所配合的直流微型断路器的电流等级。

电流参数处理比较单元4包括电流参数设定/计算/比较单元41和选择开关42。选择开关42电耦接到电流参数设定/计算/比较单元41，用来在电流参数设定/计算/比较单元41精确设置该脱扣器的短路过载等的电流门限值。用户通过调节选择开关42配置过载电流的脱扣门限值。电流参数设定/计算/比较单元41接收测量信号处理单元3处理后的测量电压信号，并将该处理后的测量电压信号与所设置的过载电流的脱扣门限值进行比较，以确定是否存在电流过载，是否进行脱扣动作。当存在电流过载需要进行脱扣动作时，电流参数设定/计算/比较单元41发出脱扣触发信号。

延时单元5包括延时环节51和选择开关52。选择开关52电耦接到延时环节51，用来精确设置该脱扣器的脱扣延时时间。用户可以通过调节选择开关52设定过载脱扣延时时间。延时环节51从电流参数处理比较单元4的电流参数设定/计算/比较单元41接收脱扣触发信号，该脱扣触发信号延迟选择开关52所设定的过载脱扣延时时间后输出到脱扣器驱动装置6，以触发脱扣器驱动装置6来使得直流断路器动触头与静触头断开从而断开被保护的直流电路。

在图1的电子脱扣器中，选择开关32用来设置电压信号处理装置31的放大倍数；选择开关42用来在电流参数设定/计算/比较单元41精确设置该脱扣器的短路过载等的电流门限值；选择开关52用来精确设置该脱扣器的脱扣延时时间。通过选择开关32、42、52的不同设置的组合，为用户提供了脱扣器的关于检测电流精度、过载电流等级以及脱扣延迟时间参数方面的多种选择性。用户可以根据实际情况在现场精确调试设置直流断路器中的脱扣器，极大地方便了用户，并能够最大程度地保证供电的连续性。

同样，采用本发明的电子脱扣器的直流断路器针对直流主回路的过载和短路保护，通过脱扣器的选择开关32精确地设置了采集测量信号的放大倍数，从而能够使故障电流的检测精度大大提高，并通过选择开关42、52，分别精确地设置过载电流的脱扣门限值以及过载脱扣延时时间，从而能够配合不同电流等级的直流微型断路器，并使动作可靠稳定。各种直流断路器均可以采用本发明的电子脱扣器。

对于本领域普通技术人员而言，为了节省电子脱扣器以及相应的直流断路器的成本，在保证供电的连续性的前提下，可以选用上述选择开关32、42、52至少之一，以达到一定程度的选择性。例如，在图1中，若只采用选择开关32，则仅可调节电子脱扣器以及相应的直流断路器的关于检测电流精度；若只采用选择开关42，则仅可调节电子脱扣器以及相应的直流断路器的过载电流的脱扣门限值，即调节过载电流等级；若只采用选择开关52，则仅可调节电子脱扣器以及相应的过载脱扣延时时间；若采用选择开关32、42，则可调节电子脱扣器以及相应的直流断路器的关于检测电流精度以及过载电流的脱扣门限值。

虽然已经图示和描述了所考虑的本发明的示例实施例，但是本领域技术人员可以理解，随着技术的进步，可以作出各种变更和修改并可以用等价物替换其元素而不背离本发明的真实范围。

Claims (4)

1.一种用于直流断路器的电子式脱扣器，包括：

电流检测单元(2)，串联在直流断路器的主回路中，用于测量主回路电流，并输出代表主回路电流的电压信号；

测量信号处理单元(3)，接收电流检测单元输出的电压信号，并对该电压信号进行预设的处理；

电流参数处理比较单元(4)，接收测量信号处理单元(3)处理后的测量电压信号，并将该处理后的测量电压信号与预设的过载电流的脱扣门限值进行比较，以确定是否存在电流过载，当存在电流过载时，发出脱扣触发信号；

延时单元(5)，从电流参数处理比较单元(4)接收脱扣触发信号，并将其延迟预设延迟时间后输出；

脱扣器驱动装置(6)，接收延迟后的脱扣触发信号，进行脱扣驱动动作，

供电单元(1)，向测量信号处理单元(3)、电流参数处理比较单元(4)、延时单元(5)和脱扣器驱动装置(6)提供工作电源和必要的基准电压；

其中，所述电子式脱扣器采用下列配置A、配置B以及配置C中的至少一种：

配置A：测量信号处理单元(3)包括：电压信号处理装置(31)，对接收的电压信号进行转换、隔离和放大；和第一选择开关(32)，电耦接到电压信号处理装置(31)，用来设置电压信号处理装置(31)的放大倍数；

配置B：电流参数处理比较单元(4)包括：电流参数设定／计算／比较单元(41)，接收测量信号处理单元(3)处理后的测量电压信号，并将该处理后的测量电压信号与以一脱扣电流门限值进行比较；和第二选择开关(42)，电耦接到电流参数设定／计算／比较单元(41)，用来在电流参数设定／计算／比较单元(41)设置所述脱扣电流门限值；

配置C：延时单元(5)包括：延时环节(51)，从电流参数处理比较单元(4)的电流参数设定／计算／比较单元(41)接收脱扣触发信号；和第三选择开关(52)，电耦接到延时环节(51)，用来设置该脱扣器的脱扣延时时间，

其中电流检测单元(2)采用精密合金电阻器作为电流采集元件。

2.如权利要求1所述的电子式脱扣器，其中电压信号处理装置(31)采用比例放大器对采集到的电压信号进行隔离放大。

3.一种直流断路器，包括如权利要求1所述的电子式脱扣器。

4.如权利要求3所述的直流断路器，其中电压信号处理装置(31)采用比例放大器对采集到的电压信号进行隔离放大。