CN102377163A - 含有脱扣电源监控的电子脱扣器 - Google Patents
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Abstract
含有脱扣电源监控的电子脱扣器，包括与断路器连接的电流互感器，所述电流互感器上依次连接有整流电路、供电用的电源电路，所述电源电路与电子处理单元、操作机构连接，所述电子处理单元与检测故障电流的电流传感和测量装置连接，所述电源电路与操作机构之间设有判断单元，所述判断单元与电子处理单元连接；所述判断单元用于根据接收到的电源电路提供的储能电容器两端的电压与电子处理单元提供的参考电压判断脱扣电源是否准备好，并在脱扣电源已准备好的情况下结合接收到的电子处理单元的脱扣指令发送脱扣信号给操作机构。本发明的有益效果：脱扣更可靠，缩短电子脱扣器快速保护所需的时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有脱扣电源监控的电子脱扣器。
技术背景
公知的电子脱扣器，如图1、图2所示，其包括与断路器2′连接的电流互感器1′，所述电流互感器1′上依次连接有整流电路3′、供电用的电源电路4′，所述电源电路4′与电子处理单元6′、操作机构7′连接，所述操作机构7′与发出脱扣指令的电子处理单元6′连接，所述电子处理单元6′与检测故障电流的电流传感和测量装置5′连接。电子脱扣器执行脱扣动作时是通过机构8′来断开断路器1′。执行脱扣动作的操作机构7′中的脱扣线圈依靠电源电路4′的储能电容器C提供能量。电子脱扣器通过电流互感器1′从断路器2′一次侧工作电流取得能量，为电源电路4′供电。当电源电路4′中储能电容器C被充电至15V，能保证脱扣线圈可靠地执行脱扣动作。
但当储能电容器C两端电压达不到12V，即达不到使得脱扣线圈可能执行脱扣动作的储能电容器C的能量下限时，则此时发出的脱扣指令将使得储能电容器C释放储存的电能却无法使脱扣线圈执行脱扣动作，储能电容器C需花费一定的充电周期再次充电，直到充至脱扣线圈可执行脱扣的电源电压，这在需要进行快速保护的领域是不被允许的。
当某一故障电流情况下断路器接通负载，脱扣指令发出与储能电容器两端电源电压变化与时间关系，如图3所示。
专利号02123267.9的专利中，提供了一种减小储能电容器尺寸的方案，未给出当开关需要脱扣，而储能电容器却无法提供使得脱扣线圈得以执行脱扣动作的能量的解决方案。
申请专利号为200880108908.7的专利中，把储能电容器充电电压高低作为电子脱扣器液晶显示背光灯开启或关闭的判断条件，也未解决背景技术中所描述的不足。
发明内容
本发明要解决现有电子脱扣器存在当脱扣能量不够时不能进行快速保护、不可靠的问题，提供了一种可快速保护、可靠的含有脱扣电源监控的电子脱扣器。
本发明的技术方案：
含有脱扣电源监控的电子脱扣器，包括与断路器连接的电流互感器，所述电流互感器上依次连接有整流电路、供电用的电源电路，所述电源电路与电子处理单元、操作机构连接，所述电子处理单元与检测故障电流的电流传感和测量装置连接，其特征在于：所述电源电路与操作机构之间设有判断单元，所述判断单元与电子处理单元连接；
所述判断单元用于根据接收到的电源电路提供的储能电容器两端的电压与电子处理单元提供的参考电压判断脱扣电源是否准备好，并在脱扣电源已准备好的情况下结合接收到的电子处理单元的脱扣指令发送脱扣信号给操作机构。
进一步，所述电源电路包括电子开关、储能电容器，所述电子开关与整流电路并联，所述电子开关上连接有控制其的电压调节电路，所述储能电容器与整流电路的输出端之间设有隔离二极管；所述储能电容器上并联有分压电路、第三电阻与稳压电路的串联电路，所述分压电路由第一电阻和第二电阻串联形成，所述第一电阻和第二电阻的共同端与判断单元连接；所述第三电阻和稳压电路的共同端与电子处理单元连接。
进一步，所述判断单元包括比较器和与门电路，所述比较器的输入端分别与电源电路、电子处理单元连接，所述与门电路的输入端分别与所述比较器的输出端、电子处理单元连接，所述与门电路的输出端与操作机构连接。
或者，所述判断单元是设置在所述电子处理单元的智能芯片内。
本发明通过判断储能电容器脱扣能量（充电电压高低），从而使得：当脱扣指令到来时，如果脱扣能量不够，将不会释放储能电容器已存能量，而使得储能电容器得以继续充电，直至充到能使得操作机构中的脱扣线圈执行脱扣动作的电压后，可靠地脱扣，从而缩短了电子脱扣器快速保护所需要的时间，减小了当出现电力故障时所给人们的生命财产安全所带来的风险。
当断路器接通负载开始工作，电流互感器将一次侧工作电流变换成次级电流。经整流电流、隔离二极管，给储能电容器充电。第一电阻、第二电阻组成的分压电路，在第一电阻和第二电阻的共同端检测出储能电容器两端电压，并输出给判断单元。第三电阻与稳压电路的共同端为电子处理单元提供工作电源和建立电压参考基准。当储能电容器两端电压达到15V，即操作机构中的脱扣线圈能可靠执行脱扣动作的脱扣电压时，判断单元中的比较电路将输出高电平信号，即表示脱扣电源已准备好。此时，如果电子处理单元通过电流传感和测量装置检测到故障电流并超出设定阈值，则发出脱扣指令，同时脱扣电源已准备好，经由与门电路，输出脱扣信号给操作机构中的电子开关，操作机构中的电子开关导通，储能电容器通过操作机构中的脱扣线圈、电子开关放电，脱扣线圈执行脱扣动作，通过机构断开断路器。
本发明中的电子处理单元发出的脱扣指令可以为电子处理单元的智能芯片所发出，也可为电子处理单元的故障检测电子电路发出。
本发明的储能电容器两端电压可通过电子处理单元中的智能芯片检测，并由智能芯片中软件程序予以判断脱扣电源是否已准备好，并结合对电流信号Is的监测和计算处理决定是否输出脱扣指令。但该替代方案有一前提，即当故障来临，断路器需要脱扣时，电子处理单元中的智能芯片已进入稳定工作。
本发明的有益效果：
（1）通过判断脱扣电源是否已准备好来决定脱扣指令是否执行，使得脱扣更可靠。
（2）当脱扣能量不够时，将不会释放储能电容器已存能量，而是继续充电，从而缩短电子脱扣器快速保护所需的时间，减小了当出现电力故障时所给人们的生命财产安全所带来的风险。
附图说明
图1是含有电子脱扣器的断路器的简化原理框图。
图2是现有电子脱扣器的简化电路图。
图3是现有技术当某一故障电流情况下断路器接通负载，脱扣指令发出与储能电容器两端电源电压变化与时间关系图。
图4是本发明的电路图。
图5是本发明当某一故障电流情况下断路器接通负载，脱扣指令发出与储能电容器两端电源电压变化与时间关系图。
具体实施方式
参见图4，含有脱扣电源监控的电子脱扣器，包括与断路器连接的电流互感器6，所述电流互感器6上依次连接有整流电路7、供电用的电源电路11，所述电源电路11与电子处理单元2、操作机构12连接，所述电子处理单元2与检测故障电流的电流传感和测量装置1连接，所述电源电路11与操作机构12之间设有判断单元10，所述判断单元10与电子处理单元2连接；
所述判断单元10用于根据接收到的电源电路11提供的储能电容器C两端的电压与电子处理单元2提供的参考电压判断脱扣电源是否准备好，并在脱扣电源已准备好的情况下结合接收到的电子处理单元2的脱扣指令发送脱扣信号给操作机构12。
所述电源电路11包括电子开关8、储能电容器C，所述电子开关8与整流电路7并联，所述电子开关8上连接有控制其的电压调节电路5，所述储能电容器C与整流电路7的输出端之间设有隔离二极管9；所述储能电容器C上并联有分压电路、第三电阻R3与稳压电路Z1的串联电路，所述分压电路由第一电阻R1和第二电阻R2串联形成，所述第一电阻和R1第二电阻R2的共同端与判断单元11连接；所述第三电阻R3和稳压电路Z1的共同端与电子处理单元2连接。
所述判断单元10包括比较器U1和与门电路U2，所述比较器U1的输入端分别与电源电路11、电子处理单元2连接，所述与门电路U2的输入端分别与所述比较器U1的输出端、电子处理单元2连接，所述与门电路U2的输出端与操作机构12连接。
本发明通过判断储能电容器C脱扣能量（充电电压高低），从而使得：当脱扣指令到来时，如果脱扣能量不够，将不会释放储能电容器已存能量，而使得储能电容器得以继续充电，直至充到能使得操作机构12中的脱扣线圈4执行脱扣动作的电压后，可靠地脱扣，从而缩短了电子脱扣器快速保护所需要的时间，减小了当出现电力故障时所给人们的生命财产安全所带来的风险。
当断路器接通负载开始工作，电流互感器6将一次侧工作电流变换成次级电流。经整流电流7、隔离二极管9，给储能电容器C充电。第一电阻R1、第二电阻R2组成的分压电路，在第一电阻R1和第二电阻R2的共同端检测出储能电容器C两端电压，并输出给判断单元10。第三电阻R3与稳压电路Z1的共同端为电子处理单元2提供工作电源和建立电压参考基准。当储能电容器C两端电压达到15V，即操作机构12中的脱扣线圈4能可靠执行脱扣动作的脱扣电压时，判断单元10中的比较电路U1将输出高电平信号，即表示脱扣电源已准备好。此时，如果电子处理单元2通过电流传感和测量装置1检测到故障电流并超出设定阈值，则发出脱扣指令TRIP，同时脱扣电源已准备好，经由与门电路U2，输出脱扣信号ETRIP给操作机构12中的电子开关3，操作机构12中的电子开关3导通，储能电容器C通过操作机构12中的脱扣线圈4、电子开关3放电，脱扣线圈4执行脱扣动作，通过机构断开断路器。
本发明中的电子处理单元2发出的脱扣指令可以为电子处理单元2的智能芯片所发出，也可为电子处理单元2的故障检测电子电路发出。
本发明的储能电容器C两端电压可通过电子处理单元2中的智能芯片检测，并由智能芯片中软件程序予以判断脱扣电源是否已准备好，并结合对电流信号Is的监测和计算处理决定是否输出脱扣指令。但该替代方案有一前提，即当故障来临，断路器需要脱扣时，电子处理单元中的智能芯片已进入稳定工作。
本发明当某一故障电流情况下断路器接通负载，脱扣指令发出与储能电容器两端电源电压变化与时间关系，如图5所示。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (4)
1. 含有脱扣电源监控的电子脱扣器，包括与断路器连接的电流互感器，所述电流互感器上依次连接有整流电路、供电用的电源电路，所述电源电路与电子处理单元、操作机构连接，所述电子处理单元与检测故障电流的电流传感和测量装置连接，其特征在于：所述电源电路与操作机构之间设有判断单元，所述判断单元与电子处理单元连接；
所述判断单元用于根据接收到的电源电路提供的储能电容器两端的电压与电子处理单元提供的参考电压判断脱扣电源是否准备好，并在脱扣电源已准备好的情况下结合接收到的电子处理单元的脱扣指令发送脱扣信号给操作机构。
2. 根据权利要求1所述的含有脱扣电源监控的电子脱扣器，其特征在于：所述电源电路包括电子开关、储能电容器，所述电子开关与整流电路并联，所述电子开关上连接有控制其的电压调节电路，所述储能电容器与整流电路的输出端之间设有隔离二极管；所述储能电容器上并联有分压电路、第三电阻与稳压电路的串联电路，所述分压电路由第一电阻和第二电阻串联形成，所述第一电阻和第二电阻的共同端与判断单元连接；所述第三电阻和稳压电路的共同端与电子处理单元连接。
3. 根据权利要求1或2所述的含有脱扣电源监控的电子脱扣器，其特征在于：所述判断单元包括比较器和与门电路，所述比较器的输入端分别与电源电路、电子处理单元连接，所述与门电路的输入端分别与所述比较器的输出端、电子处理单元连接，所述与门电路的输出端与操作机构连接。
4. 根据权利要求1或2所述的含有脱扣电源监控的电子脱扣器，其特征在于：所述判断单元是设置在所述电子处理单元的智能芯片内。
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