CN103457231A - 一种含储能检测和判断功能的快速mcr智能控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低压断路器的智能控制器，特别是指含储能检测和判断功能的快速智能控制器，本发明采用如下技术：一种含储能检测和判断功能的快速MCR智能控制器，其特征在于：包括有MCR控制单元，数据采集、运算、处理控制单元，互感器，速饱和互感器供电单元和致动器，数据采集、运算、处理控制单元与MCR控制单元的输出是或的关系，两者只要任一个输出高电平就能使致动器的脱扣线圈动作，采用上述方案，本发明提供一种储能电压比较和判断单元，在速饱和互感器供电单元所设计了储能电压比较和判断单元，速饱和互感器供电单元所设计的电压比较和判断单元的新型的含储能检测和判断功能的快速智能控制器。
Description
技术领域
本发明涉及一种低压断路器的智能控制器，特别是指含储能检测和判断功能的快速智能控制器。
背景技术
现有技术中，低压断路器的智能控制器，如附图1所述，包括有MCR控制单元，数据采集、运算、处理控制单元和速饱和互感器供电单元，其中数据采集、运算、处理和控制单元通常由单片机和辅助电路构成，它将互感器空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、采集至少一个周期线路电流、运算，若线路电流超过一定阈值I1时，启动致动器，使断路器脱扣。
该智能控制器多由互感器的速饱和线圈输出的电流供电，在空载或轻载条件下，单片机不运行，如果合闸于较大短路电流，单片机启动和采样将花费数个周波时间，因而在合闸瞬间不能快速的切断短路电流。为解决此问题人们发明了一种称为MCR控制单元，例如专利CN200520123060.9带有MCR和HSISC功能实现电路的断路器，介绍了一种MCR和HSISC保护的电路。断路器的MCR保护和是针对断路器本身进行的高速瞬断保护，它防止断路器接通极限能力的电流而导致开关损坏。MCR控制单元在断路器合闸瞬间起作用，它将互感器空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、和给定的阈值V2（阈值V2一般是一直流电压信号，它所代表的电流I2一般比数据采集、运算、处理和控制单元中所设阈值I1大）比较，若流过断路器的电流I>I2，则MCR控制单元启动致动器，使断路器脱扣。
数据采集、运算、处理和控制单元和MCR控制单元的输出是或的关系，只要任一个输出高电平就能使致动器的脱扣线圈动作。
一般的致动器的脱扣线圈依赖速饱和互感器供电单元中的大容量电容C1提供能量，当速饱和互感器供电单元中的大容量电容C1电压通过互感器的速饱和线圈输出的电流充到到磁通可靠动作电压时，致动器才能可靠推动断路器本体机构动作。
由于饱和特性，互感器的速饱和线圈输出的电流是有限的，典型的为100mA左右，当速饱和互感器供电单元中的大容量电容C1充电不到磁通可靠动作电压时，如果数据采集、运算、处理和控制单元或MCR单元提前驱动致动器工作，致动器的脱扣线圈因电容C1储能不足而不能可靠驱动断路器本体动作，并且致动器的脱扣线圈阻抗很小（致动器的脱扣线圈内阻一般不大于10欧姆），其动作后它会将电容C1储存的能量放电，电容C1的电压进一步降低，这样在断路器合闸于短路电流时，致动器更无希望推动断路器分断短路电流。此外如果大容量电容C1充电不到磁通可靠动作电压时，如果启动数据采集、运算、处理和控制单元，由于数据采集、运算、处理和控制单元的分流作用，电容C1充电到磁通可靠动作电压的时间将延缓，这是电流保护的快速性不允许的。
现有专利CN200810039739.8一种断路器的MCR保护方法介绍了一种软件MCR保护方法，该方法在速饱和线圈电流供电时，控制器启动需要时间，MCR保护响应慢。该专利也没有电容C1储能检测和判断单元，控制器的保护的可靠性难保证。
现有专利CN200520123060.9带有MCR和HSISC功能实现电路的断路器没有电容C1储能检测和判断单元，MCR的快速性和可靠性都有很大的完善空间。
发明内容
本发明克服现有技术存在的问题，提供一种设计了储能电压比较和判断单元，在速饱和互感器供电单元所设计了储能电压比较和判断单元，速饱和互感器供电单元所设计的电压比较和判断单元，使电容C1储能加快，另外，快速MCR控制单元中电压比较和判断单元保证在电容C1储能足够的情况下使致动器可靠驱动断路器本体脱扣的新型的含储能检测和判断功能的快速智能控制器。
实现上述目的，本发明采用如下技术：一种含储能检测和判断功能的快速MCR智能控制器，其特征在于：包括有MCR控制单元，数据采集、运算、处理和控制单元，互感器，速饱和互感器供电单元和致动器，其中互感器设置在配电电线的主回路上，数据采集、运算、处理控制单元与MCR控制单元的输出是或的关系，两者只要任一个输出高电平就能使致动器的脱扣线圈动作；
MCR控制单元将第一互感器的空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、和给定的阈值V2所代表的电流I2比较，若I>I2，则MCR控制单元启动致动器使断路器脱扣；
数据采集、运算、处理和控制单元由单片机和辅助电路构成，它将第一互感器的空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、采集至少一个周期线路电流、运算，若线路电流超过一定阈值I1时，启动致动器使断路器脱扣；
所述MCR控制单元包括有信号放大和比较模块以及第一储能电压比较和判断模块，其中信号放大和比较模块与第一储能电压比较和判断模块的输出构成一个与门电路，所述速饱和互感器供电单元包含整流器、储能电容C1、第二储能电压比较和判断单元、开关电源，互感器输出的速饱和电流给储能电容C1充电，当储能电容C1充电到磁通可靠动作电压时，第二储能电压比较和判断单元开启开关电源；
所述速饱和互感器供电单元在断路器合闸于金属性短路大电流后，不立即启动数据采集、运算、处理和控制单元，由于MCR控制单元功耗低，这样互感器的速饱和线圈输出的电流就能很快的将储能电容C1充电到磁通可靠动作电压，MCR控制单元就能迅速的工作，若储能电容C1达不到磁通可靠动作电压则不触发致动器工作。
通过采用上述方案，数据采集、运算、处理和控制单元将互感器空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、采集至少一个周期线路电流、运算，若线路电流超过一定阈值I1时，启动致动器，使断路器脱扣。快速MCR控制单元将互感器空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、和给定的阈值V2（阈值V2一般是一直流电压信号，它所代表的电流I2一般比数据采集、运算、处理和控制单元中所设阈值I1大）比较，若I>I2，则MCR控制单元启动致动器，使断路器脱扣。
快速MCR控制单元它含有一个储能电压比较和判断模块和信号放大和比较模块，当它们同时输出高组态时，致动器才能动作，使断路器脱扣，断路器合闸时如果短路电流I>I2，信号放大和比较模块将输出高阻态，否则输出低阻态。当储能电容C1两端电压Vt充电到一定值时，储能电压比较和判断模块输出高阻态，否则判断为电容C1储能不足，输出低阻态，闭锁快速MCR控制单元输出。储能电压比较和判断中的电阻R23和电阻R24构成分压电路，当C1两端电压Vt大于一定值时，该分压电路输出一定值，电阻R25为比较器输出提供一个滞回电压。
本发明的进一步设置是：所述第一储能电压比较和判断模块包括有电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、稳压电路D21、比较器D22，电阻R22一端接入电压Vt，另一端和稳压电路D21和比较器D22的负极性端相连，稳压电路D21的另一端接地，电阻R23一端与电压Vt相连，电阻R23另一端和电阻R24、比较器D2的正极性端和电阻R25的一端相连，电阻R24的另一端接地，电阻R25的另一端接比较器输出端，电阻R23，R24构成分压电路，当储能电容C1两端电压Vt大于磁通可靠动作电压时，该分压电路输出5V，电阻R25为比较器输出提供一个滞回电压；所述第二储能电压比较和判断模块包括有电阻R1和R2，R1一端接入电压Vt，另一端与电阻R2以及开关电源的ON脚3相连，R2的另一端接地，储能电容C1一端接在电压Vt上，另一端接地，MCR控制单元中第一储能电压比较和判断模块保证储能电容C1储能足够的情况下使致动器可靠驱动断路器脱扣；所述开关电源ON脚3大于设定值时启动，Vt经R1和R2分压大于设定值时，开关电源启动，若Vt电压小于磁通可靠动作电压,则R1和R2分压小于设定值，开关电源不能启动，所述数据采集、运算、处理和控制单元不运行而消耗能量，在储能电容C1未足够储能前互感器给储能电容C1充电，保证MCR控制单元上工作的快速性。
通过采用上述方案，是对本发明的进一步细化，使电路简化，运行稳定。
下面结合附图和实施方式对本发明做进一步描述。
附图说明
图1为本发明实施例背景技术电路图；
图2为本发明实施例的电路图；
图3为本发明实施例的MCR控制单元的电路图。
具体实施例
如图2和图3所示，一种含储能检测和判断功能的快速MCR智能控制器，包括有MCR控制单元1，数据采集、运算、处理和控制单元2，互感器3，速饱和互感器供电单元4和致动器5，其中互感器3设置在配电电线的主回路上，数据采集、运算、处理控制单元2与MCR控制单元1的输出是或的关系，两者只要任一个输出高电平就能使致动器5的脱扣线圈动作，在本发明实施例中，所述MCR控制单元1包括有信号放大和比较模块11以及第一储能电压比较和判断模块12，其中信号放大和比较模块11与第一储能电压比较和判断模块12的输出构成一个与门电路，所述第一储能电压比较和判断模块12包括有电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、稳压电路D21、比较器D22，电阻R22一端与电压Vt相连，另一端和稳压电路D21和比较器D22的负极性端相连，稳压电路D21的另一端接地，电阻R23一端与电压Vt相连，电阻R23另一端和电阻R24、比较器D2的正极性端和电阻R25的一端相连，电阻R24的另一端接地，电阻R25的另一端接比较器输出端，电阻R23，R24构成分压电路。所述速饱和互感器供电单元4包含整流器41、储能电容C1、第二储能电压比较和判断模块42、开关电源43，第二储能电压比较和判断模块42包括有电阻R1和R2，R1一端与电压Vt相连，另一端与电阻R2以及开关电源43的ON脚3相连，R2的另一端接地，储能电容C1一端接在电压Vt上，另一端接地，MCR控制单元1中第一储能电压比较和判断模块12保证储能电容C1储能足够的情况下使致动器5可靠驱动断路器脱扣；所述开关电源43ON脚3大于设定值时启动，Vt经R1和R2分压大于设定值时，开关电源43启动，若Vt电压小于磁通可靠动作电压,则R1和R2分压小于设定值，开关电源43不能启动，所述数据采集、运算、处理和控制单元2不运行而消耗能量，在储能电容C1未足够储能前互感器3给储能电容C1充电，保证MCR控制单元1上工作的快速性。
具体工作原理：数据采集、运算、处理和控制单元2将互感器3空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、采集至少一个周期线路电流、运算，若线路电流超过一定阈值I1时，启动致动器5，使断路器脱扣。快速MCR控制单元1将互感器3空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、和给定的阈值V2（阈值V2一般是一直流电压信号，它所代表的电流I2一般比数据采集、运算、处理和控制单元2中所设阈值I1大）比较，若I>I2，则MCR控制单元1启动致动器5，使断路器脱扣。快速MCR控制单元1它含有一个储能电压比较和判断模块12以及信号放大和比较模块11，当它们同时输出高组态时，致动器5才能动作，使断路器脱扣，断路器合闸时如果短路电流I>I2，信号放大和比较模块11将输出高阻态，否则输出低阻态。当储能电容C1两端电压Vt充电到磁通可靠动作电压时，储能电压比较和判断模块12输出高阻态，否则判断为电容C1储能不足，输出低阻态，闭锁快速MCR控制单元输出。储能电压比较和判断模块12中的电阻R23和电阻R24构成分压电路，当C1两端电压Vt大于磁通可靠动作电压时，该分压电路输出5V，电阻R25为比较器输出提供一个滞回电压。
速饱和互感器供电单元4中电压Vt经R1和R2分压大于设定值时，开关电源43启动，若Vt电压小于磁通可靠动作电压,则R1和R2分压小于设定值，开关电源43不能启动，数据采集、运算、处理和控制单元2不运行而消耗能量，在储能电容C1未足够储能前速饱和线圈电流能够专心致至给储能电容C1充电，这保证了快速MCR控制单元1上电工作的快速性。
本发明所揭示，乃较佳实施例的一种，举凡局部的变更或是修饰而源于本发明的技术思想而为熟习该技术的人所易于推知者，俱不脱本发明的专利范畴。
Claims (4)
1.一种含储能检测和判断功能的快速MCR智能控制器，其特征在于：包括有MCR控制单元，数据采集、运算、处理和控制单元，互感器，速饱和互感器供电单元和致动器，其中互感器设置在配电电线的主回路上，数据采集、运算、处理控制单元与MCR控制单元的输出是或的关系，两者只要任一个输出高电平就能使致动器的脱扣线圈动作；
MCR控制单元将互感器的空心线圈输出所代表的电流信号I放大、滤波、和给定的阈值V2所代表的电流I2比较，若I>I2，则MCR控制单元启动致动器使断路器脱扣；
数据采集、运算、处理和控制单元由单片机和辅助电路构成，它将第一互感器的空心线圈所代表的电流信号I放大、滤波、采集至少一个周期线路电流、运算，若线路电流超过一定阈值I1时，启动致动器使断路器脱扣；
所述MCR控制单元包括有信号放大和比较模块以及第一储能电压比较和判断模块，其中信号放大和比较模块与第一储能电压比较和判断模块的输出构成一个与门电路，所述速饱和互感器供电单元包含整流器、储能电容C1、第二储能电压比较和判断单元、开关电源，第二互感器输出的速饱和电流给储能电容C1充电，当储能电容C1充电到磁通可靠动作电压时，第二储能电压比较和判断单元开启开关电源；
所述速饱和互感器供电单元在断路器合闸于金属性短路大电流后，不立即启动数据采集、运算、处理和控制单元，由于MCR控制单元功耗低，这样速饱和互感器供电单元的速饱和线圈输出的电流就能很快的将储能电容C1充电到磁通可靠动作电压，MCR控制单元就能迅速的工作，若储能电容C1达不到磁通可靠动作电压则不触发致动器工作。
2.根据权利要求1所述的含储能检测和判断功能的快速MCR智能控制器，其特征在于：所述第一储能电压比较和判断模块包括有电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、稳压电路D21、比较器D22，电阻R22一端接入电压Vt，另一端和稳压电路D21和比较器D22的负极性端相连，稳压电路D21的另一端接地，电阻R23一端与电压Vt相连，电阻R23另一端和电阻R24、比较器D2的正极性端和电阻R25的一端相连，电阻R24的另一端接地，电阻R25的另一端接比较器输出端，电阻R23，R24构成分压电路，当储能电容C1两端电压Vt大于磁通可靠动作电压时，该分压电路输出5V，电阻R25为比较器输出提供一个滞回电压，MCR控制单元中第一储能电压比较和判断模块保证储能电容C1储能足够的情况下使致动器可靠驱动断路器脱扣。
3.根据权利要求1或2所述的含储能检测和判断功能的快速MCR智能控制器，其特征在于：所述第二储能电压比较和判断模块包括有电阻R1和R2，R1一端接入电压Vt，另一端与电阻R2以及开关电源的ON脚3相连，R2的另一端接地，储能电容C1一端接在电压Vt上，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的含储能检测和判断功能的快速MCR智能控制器，其特征在于：所述开关电源ON脚3大于设定值时启动，Vt经R1和R2分压大于设定值时，开关电源启动，若Vt电压小于磁通可靠动作电压,则R1和R2分压小于设定值，开关电源不能启动，所述数据采集、运算、处理和控制单元不运行而消耗能量，在储能电容C1未足够储能前互感器给储能电容C1充电，保证MCR控制单元上工作的快速性。
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