CN102751140B - 一种具有自动重合闸功能的多功能开关电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自动重合闸功能的多功能开关电器。包括：开关主体和具有自动重合闸功能的控制器，所述的开关主体包括：主电路触头灭弧系统、电磁系统和操作机构。所述的具有自动重合闸功能的控制器包括：微处理器电路、信号采集电路、电源电路、人机接口电路和驱动控制电路。该电器能够以一个单一的电器元件代替传统的配电系统的几个元器件，并且具有自动重合闸功能，能够在发生故障后，经过延时进行重合闸，确保了供电的连续性。

Description

一种具有自动重合闸功能的多功能开关电器

技术领域

本发明涉及一种开关电器，特别涉及一种具有自动重合闸功能的开关电器，属于配电技术领域。

背景技术

近年来，无线通信事业蓬勃发展，中国的手机用户已经达到数亿。伴随着无线通信业务的快速发展，需要建设大量的户外无线基站。这些户外基站数目众多、分布广、工作环境相对较差，且大都安装在普通居民房的顶层或是郊外，无人值守。在日常的工作过程中，往往会因为生产、生活用电过度或者工作环境的影响，导致塑壳断路器（MCCB）和漏电保护开关跳闸。特别是受雷电的影响而使开关跳闸，直接导致大面积的通信终端。而一旦漏电保护开关跳闸后将不能自动重新合闸，需要人工来逐一进行合闸。由于户外基站分布广、数量多，很多基站的电源都被锁在居民宿舍、单位大院或是电线杆上，给恢复供电的工作带来了极大的困难和额外的维护工作量。

为了解决这一技术问题，近年来出现了一些“自动重合闸开关”。这些产品的原理大多是在漏电保护开关的基础上进行更改，在漏电保护开关动作后，经过一定的延时进行自动重合闸，从而恢复供电。但这类产品，前级还是需要一些断路器、接触器。而断路器跳闸后，仍然无法进行自动重合闸。并且断路器和漏电保护开关之间存在一些协调配合问题。另外，在基站中，需要断路器、自动重合闸开关、接触器等多个低压电器元件来构成配电系统，也造成了不可靠性。因此，如能用一个独立的元器件，代替配电系统的其他元器件，并且实现自动重合闸功能，将具有重要的理论意义和现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有自动重合闸功能的多功能开关电器。该电器能够以一个单一的电器元件代替传统的配电系统的几个元器件，并且具有自动重合闸功能，能够在发生故障后，经过延时进行重合闸，确保了供电的连续性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种具有自动重合闸功能的多功能电器，包括开关主体1和控制器2，所述开关主体1用于实现电器的接通、分断以及就地控制；控制器2具有自动重合闸功能，用于实现电器的各种保护，以及自动重合闸功能；开关主体1和控制器2相互连接在一起，控制器2的输出触点串接在开关主体1的控制端，从而实现了对开关主体1的控制；其中：

所述开关主体1包括主电路触头灭弧系统3、电磁系统4和操作机构5，电磁系统4分别连接主电路触头灭弧系统3和操作机构5，主电路触头灭弧系统3用于实现开关主体1的分断，电磁系统4用于控制开关主体1的接通和分断，操作机构5用于实现开关主体1的就地控制和报警输出；电磁系统4通过双E形电磁铁的吸合和释放来控制主电路触头灭弧系统3的接通和分断，操作机构5控制电磁系统4的吸合和释放；

控制器2包括微处理器电路6、电源电路7、人机接口电路8、信号采集电路10和驱动控制电路11，微处理器电路6的输入端分别连接电源电路7、人机接口电路8和信号采集电路10，微处理器电路6的输出端连接驱动控制电路11，微处理器电路6与人机接口电路8双向连接：微处理器电路6用于实现各种信号的采集、分析和处理；信号采集电路10用于实现三相电流和零序电流信号的采集；电源电路7用于实现交流和直流的电源转换，为其他电路提供工作的直流电源；人机接口电路8用于实现各种零序电流保护参数的设定；驱动控制电路11用于实现对开关主体1的电磁系统的控制。

本发明中，所述控制器2还包括RS485接口电路9，微处理器电路6与RS485接口电路9双向连接，用于实现将各种实时参数和报警信号上传，实现双向通讯。

本发明中，所述信号采集电路10的输入端连接三相电流和零序电流。

本发明的有益效果：采用本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器，可广泛用于通讯基站。与现有的断路器+接触器+自动重合闸开关相比，体积大大减少，节银节材，减少了连接点，故障率大大降低，产品内部实现了控制与保护的协调配合，将大大减少了产品的体积和安装尺寸。

附图说明

图1为本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的构成示意图。

图2为本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的开关主体的构成示意图。

图3为本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的具有自动重合闸功能的控制器的构成示意图。

图4为本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的电气原理图。

图中标号：1为开关主体，2为控制器，3为主电路触头灭弧系统，4为电磁系统，5为操作机构，6为微处理器电路，7为电源电路，8为人机接口电路，9为RS485接口电路，10为信号采集电路，11为驱动控制电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作比较详细的说明。

参照图1，为本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的构成示意图；

如图所示：所述的具有自动重合闸功能的多功能电器包括：

用于实现电器的接通、分断，以及就地控制的开关主体1和用于实现电器的各种保护以及自动重合闸的具有自动重合闸功能的控制器2。开关主体1和具有自动重合闸功能的控制器2。开关主体1能够实现电流的接通、分断，短路保护、以及就地控制和远程控制。具有自动重合闸功能的控制器2是一个基于微处理器的嵌入式系统，能够实现电流的采集以及各种保护，特别是能够实现自动重合闸功能。开关主体1和具有自动重合闸功能的控制器2通过连接成为一个独立的电器元件。

开关主体1和具有自动重合闸功能的控制器2相互连接在一起，具有自动重合闸功能的控制器2的输出触点串接在开关主体1的控制端，从而实现了对开关主体的控制。

参照图2，为本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的开关主体的构成示意图。

如图所示，开关主体1包括：主电路触头灭弧系统3、电磁系统4、操作机构5。

所述的主电路触头灭弧系统３共分为三相。内部包括动触头、静触头、灭弧室、以及瞬时脱扣器。能够承载和分断正常的电路和短路电流。

所述的电磁系统４为双Ｅ形的电磁系统，能够接受外界和操作机构５的信号完成吸合和释放，并能够分断触头灭弧系统３。

所述的操作机构５为开关主体的核心，能够接受手动信号、电磁系统４的信号，完成就地控制、故障脱扣以及复位，并能输出信号。

参照图3，为本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的具有自动重合闸功能的控制器的构成示意图；

如图所示，所述的具有自动重合闸功能的控制器2包括：微处理器电路6、信号采集电路10、电源电路7、人机接口电路8和驱动控制电路11。

作为优选方案，所述的具有自动重合闸功能的控制器2还可包括：RS485接口电路9。

所述的微处理器电路6为一个嵌入式微处理器及其相关辅助电路，为整个控制器的核心。

所述的电源电路7，为整个控制器提供所需要的电源，特别是微处理器工作的直流电源，作为优先方案，该电路为ＡＣ/ＤＣ转换电路，可以为开关电源和线性稳态电源。

所述的人机接口电路8，包括按键、微处理器、ＬＥＤ灯，还可包括数码管。实现各种参数的整定，特别是漏电保护的参数整定。

所述的信号采集电路10，将电流互感器和零序电流互感器传送过来的电流信号进行转换，送入微处理器进行Ａ/Ｄ转换。

所述的驱动控制电路11，为一个继电器控制电路，通过继电器的触点，控制电磁系统４的电磁线圈电流，从而实现开关的接通和分断。

所述的ＲＳ４８５接口电路9，可与上位机相连，实现各种通讯协议，特别是实现现场总线的通讯，如Ｍｏｄｂｕｓ和Ｐｒｏｆｉｂｕｓ.

参照图4，为本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的电气原理图；

如图所示，开关主体１与控制器２的电气连接，主要包括两部分，一部分是电流信号和零序电流互感器信号，送入控制器2；另一部分是，控制器2的继电器输出触点与开关主体1的电磁系统相串联，从而实现了控制器2对开关主体1的控制。

本发明的具有自动重合闸功能的多功能开关电器的自动重合闸功能的主要工作过程是：

剩余动作电流即漏电可通过人机接口设置为：30mA,40mA,50mA,60mA,70mA,80mA,90mA,100mA，

当电器检测到系统发生漏电时候，按一下进行动作：

1、当零序电流达到系统的剩余电流大于设置的剩余动作电流时候，立即动作；

2、延时5分钟后，控制器2控制开关主体１自动合闸；

３、合闸后再次检测到系统的剩余电流大于设置的剩余动作电流时候，重复步骤１和２；

４、上述步骤重复５次后，剩余动作电流设置调大一档，如原设定电流为３０ｍＡ，后续的剩余动作电流自动更改为４０ｍＡ；

５、如零序电流大于调大一档后的剩余动作电流，产品动作断开；

６、延时１０分钟后，控制器2控制开关主体１自动合闸；

７、合闸后再次检测到系统的剩余电流大于设置的剩余动作电流时候，重复步骤５和６；

８、上述步骤重复６次后，剩余动作电流设置调大一档，如原设定电流为４０ｍＡ，后续的剩余动作电流自动更改为５０ｍＡ；

９、如零序电流大于调大一档后的剩余动作电流，产品动作断开；

１０、延时３０分钟后，控制器2控制开关主体1自动合闸；

１１、合闸后再次检测到系统的剩余电流大于设置的剩余动作电流时候，重复步骤９和１０；

１2、上述步骤重复5次后，产品断开，不再重合闸，并将所有的动作进行记录，供查阅。

虽然本发明已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员，应当认识到以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、变形都将落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种具有自动重合闸功能的多功能电器，其特征在于包括开关主体(1)和控制器(2)，所述开关主体(1)用于实现电器的接通、分断以及就地控制；控制器(2)具有自动重合闸功能，用于实现电器的各种保护；开关主体(1)和控制器(2)相互连接在一起，控制器(2)的输出触点串接在开关主体(1)的控制端，实现对开关主体(1)的控制；其中：

所述开关主体(1)包括主电路触头灭弧系统(3)、电磁系统(4)和操作机构(5)，电磁系统(4)分别连接主电路触头灭弧系统(3)和操作机构(5)，主电路触头灭弧系统(3)用于实现开关主体(1)的分断，电磁系统(4)用于控制开关主体(1)的接通和分断，操作机构(5)用于实现开关主体(1)的就地控制和报警输出；电磁系统(4)通过双E形电磁铁的吸合和释放来控制主电路触头灭弧系统(3)的接通和分断，操作机构(5)控制电磁系统(4)的吸合和释放；

控制器(2)包括微处理器电路(6)、电源电路(7)、人机接口电路(8)、信号采集电路(10)和驱动控制电路(11)，微处理器电路(6)的输入端分别连接电源电路(7)、人机接口电路(8)和信号采集电路(10)，微处理器电路(6)的输出端连接驱动控制电路(11)，微处理器电路(6)与人机接口电路(8)双向连接：微处理器电路(6)用于实现各种信号的采集、分析和处理；信号采集电路(10)用于实现三相电流和零序电流信号的采集；电源电路(7)用于实现交流和直流的电源转换，为其他电路提供工作的直流电源；人机接口电路(8)用于实现各种零序电流保护参数的设定；驱动控制电路(11)用于实现对开关主体(1)的电磁系统的控制；

所述的驱动控制电路(11)，为一个继电器控制电路，通过继电器的触点，控制电磁系统(４)的电磁线圈电流，从而实现开关的接通和分断；所述的开关主体(1)与控制器(2)的电气连接，主要包括两部分，一部分是电流信号和零序电流互感器信号，送入控制器(2)；另一部分是，控制器(2)的继电器输出触点与开关主体(1)的电磁系统相串联，从而实现了控制器(2)对开关主体(1)的控制；

所述具有自动重合闸功能的多功能电器的工作过程如下：

剩余动作电流即漏电可通过人机接口设置为：30mA,40mA,50mA,60mA,70mA,80mA,90mA,100mA；

当电器检测到系统发生漏电时候，按以下规律进行动作：

1)    当零序电流达到系统的剩余电流大于设置的剩余动作电流时候，立即动作；

2)    延时5分钟后，控制器控制开关主体自动合闸；

3)    合闸后再次检测到系统的剩余电流大于设置的剩余动作电流时候，重复步骤１)和２)；

4)   重复步骤1)-3)共５次后，剩余动作电流设置调大一档；

5)    如零序电流大于调大一档后的剩余动作电流，产品动作断开；

6)    延时１０分钟后，控制器控制开关主体自动合闸；

7)    合闸后再次检测到系统的剩余电流大于设置的剩余动作电流时候，重复步骤５)和６)；

8)    重复步骤5)-7)共6次后，剩余动作电流设置再调大一档；

9)    如零序电流大于调大一档后的剩余动作电流，产品动作断开；

10)        延时３０分钟后，控制器控制开关主体自动合闸；

11)        合闸后再次检测到系统的剩余电流大于设置的剩余动作电流时候，重复步骤９)和１０)；

12)        重复步骤9)-11)共５次后，产品断开，不再重合闸，并将所有的动作进行记录，供查阅。

2.根据权利要求1所述的具有自动重合闸功能的多功能电器，其特征在于所述控制器(2)还包括RS485接口电路(9)，微处理器电路(6)与RS485接口电路(9)双向连接，用于实现将各种实时参数和报警信号上传，实现双向通讯。

3.根据权利要求1所述的具有自动重合闸功能的多功能电器，其特征在于所述信号采集电路（10）的输入端连接三相电流和零序电流。