CN103560496A - 一种智能断路器控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能断路器控制系统，包括微处理单元、信号检测采集单元、开关量输入单元、执行输出单元、人机对话单元、电源，所述微处理单元主要由高性能的自带A/D转换、看门狗监视器、I2C串行总线和高速输入输出通道、通讯接口和单片机及其外围电子电路组成；所述信号检测采集单元设置电流互感器、电压互感器；所述执行输出单元设置一个带永久磁铁的磁通变换器。本发明完全突破了传统断路器的许多不足，集保护、测量、监控于一体，除了具备过载、过流、速断、漏电、接地等常规控制、保护、报警、整定功能外，同时还具备人机对话显示、存储、记忆、逻辑分析、判断和选择以及网络通信等功能。

Description

一种智能断路器控制系统
技术领域
本发明涉及断路器领域，特别涉及一种智能断路器控制系统。
背景技术
低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器,除了要能正常分合相关系统额定电流外,还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。
特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用,对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高,相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求,传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种不仅集保护、测量、监控于一体，而且具备人机对话显示、存储、记忆、逻辑分析、判断和选择以及网络通信等功能的智能断路器控制系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一种智能断路器控制系统，包括微处理单元、信号检测采集单元、开关量输入单元、执行输出单元、人机对话单元、电源，所述信号检测采集单元采集保护信号和测量信号，按预先设计好的保护特性要求,经微处理器单元处理后，作出相应的故障判断处理，发出一定宽度的跳闸脉冲（负方波脉冲）送到执行输出单元，所述开关量的输入单元主要是断路器的辅助接点状态,经过光电隔离可以很方便地输入CPU中,以此判断断路器的状态。所述执行输出单元的执行元件为一个带永久磁铁的磁通变换器,断路器正常工作时永久磁铁使动静铁芯保持吸合，断路器故障时，磁通变换器的线圈产生反向磁场,抵消永久磁通,动铁芯释放产生的机械能量推动断路器的脱扣器使断路器分断。
所述微处理单元主要由高性能的自带A/D转换、看门狗监视器、I2C串行总线和高速输入输出通道、通讯接口和单片机及其外围电子电路组成；所述信号检测采集单元设置电流互感器、电压互感器；所述执行输出单元设置一个带永久磁铁的磁通变换器；
所述人机对话单元设置通信接口、键盘显示器、打印电路；
所述电源采用双电源供电方式，一路电源为自生电源，由速饱和铁芯电流互感器从主电路感应获得电源，另一路电源为辅助电源，以“或”的方式由外部提供。
所述智能断路器控制系统的软件设计包括主程序和中断程序；所述主程序包括故障处理、键盘处理、显示处理、通信处理；所述中断程序包括定时器中断、键盘中断、通讯中断；
所述智能断路器控制系统设置过载长延时、短路短延时、短路瞬时和接地四段保护功能。
工作原理：各交流量分别经信号输入回路、低通滤波器送到CPU控制的多路开关,经模数转换后,由DB数据总线送到数据存储器（RAM）。CPU通过调用程序存储器（EPROM）中的程序对采集的数据进行计算,其计算结果与存放在电可擦存储器（E2PROM）中的整定值进行比较,作出相应的故障判断处理。再通过输入输出端口（I/O）将处理信号送到相应外设（信号与出口）发出报警信号,或执行跳闸。微处理单元除了要完成整个系统的测量、保护、逻辑等功能外,还具有自我故障诊断和监察的能力,当断路器本身发生故障或环境温度超过允许范围时,能发出相应的信号显示或报警,同时重新起动。自诊断的项目主要有EPROM出错、A/D转换出错、环境超温、CT断线、跳闸线圈断线、断路器拒动及触头维护。信号检测采集单元将保护信号和测量信号分别取自不同类型的电流互感器和电压互感器；开关量的输入主要是断路器的辅助接点状态,经过光电隔离可以很方便地输入CPU中,以此判断断路器的状态。执行元件为一个带永久磁铁的磁通变换器,其特点是体积小,功耗低,脱扣力，正常工作时永久磁铁使动静铁芯保持吸合，来自互感器的过载、短路、接地等故障信号,按预先设计好的保护特性要求,经微处理器单元处理后,发出一定宽度的跳闸脉冲（负方波脉冲）送到磁通变换器的线圈,产生反向磁场,抵消永久磁通,动铁芯释放产生的机械能量推动断路器的脱扣器使断路器分断。
有益效果：本发明综合了电子技术、电气自动化技术、网络通信技术、计算机及其软件技术等，采用模块化结构，完全突破了传统断路器的许多不足，集保护、测量、监控于一体，除了具备过载、过流、速断、漏电、接地等常规控制、保护、报警、整定功能外，同时还具备人机对话显示、存储、记忆、逻辑分析、判断和选择以及网络通信等功能。能够实时地显示温度、电流、电压、功率因数、有功、无功等各种特征参数并进行故障参数、类型的储存,具有自诊断能力,从而为运行维护人员进行相应的信息查询和故障判断处理提供现场的实际运行资料,为系统运行方式的优化奠定了基础。通过其所具备的网络通信技术可以使多台智能化断路器实现与中央控制计算机双向通讯,构成智能化的供配电系统,实现“四遥”功能,为无人化站所和实现区域联锁、远方监控、运方调整等创造必要的设备技术保障。
附图说明
图1为本发明原理结构框图
其中，1-微处理单元 2-信号检测采集单元 3-开关量输入单元 4-执行输出单元 5-人机对话单元 6-电源
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。如图1所示，一种智能断路器控制系统，包括微处理单元1、信号检测采集单元2、开关量输入单元3、执行输出单元4、人机对话单元5、电源6；所述信号检测采集单元2采集保护信号和测量信号，按预先设计好的保护特性要求,经微处理器单元1处理后，作出相应的故障判断处理，发出一定宽度的跳闸脉冲（负方波脉冲）送到执行输出单元4，所述开关量的输入单元4主要是断路器的辅助接点状态,经过光电隔离可以很方便地输入CPU中,以此判断断路器的状态。所述执行输出单元4的执行元件为一个带永久磁铁的磁通变换器,断路器正常工作时永久磁铁使动静铁芯保持吸合，断路器故障时，磁通变换器的线圈产生反向磁场,抵消永久磁通,动铁芯释放产生的机械能量推动断路器的脱扣器使断路器分断。
所述微处理单元1主要由高性能的自带A/D转换、看门狗监视器、I2C串行总线和高速输入输出通道、通讯接口和单片机及其外围电子电路组成；
所述信号检测采集单元2设置电流互感器、电压互感器；
所述人机对话单元5设置通信接口、键盘显示器、打印电路；
所述电源6采用双电源供电方式，一路电源为自生电源，由速饱和铁芯电流互感器从主电路感应获得电源，另一路电源为辅助电源，以“或”的方式由外部提供。
所述智能断路器控制系统的软件设计包括主程序和中断程序；所述主程序包括故障处理、键盘处理、显示处理、通信处理；所述中断程序包括定时器中断、键盘中断、通讯中断；
所述智能断路器控制系统设置过载长延时、短路短延时、短路瞬时和接地四段保护功能。

Claims (6)

1.一种智能断路器控制系统，其特征在于，包括微处理单元、信号检测采集单元、开关量输入单元、执行输出单元、人机对话单元、电源，所述信号检测采集单元采集保护信号和测量信号，按预先设计好的保护特性要求,经微处理器单元处理后，作出相应的故障判断处理，发出一定宽度的跳闸脉冲送到执行输出单元，所述开关量的输入单元主要是断路器的辅助接点状态,经过光电隔离可以很方便地输入CPU中,以此判断断路器的状态。所述执行输出单元的执行元件为一个带永久磁铁的磁通变换器,断路器正常工作时永久磁铁使动静铁芯保持吸合，断路器故障时，磁通变换器的线圈产生反向磁场,抵消永久磁通,动铁芯释放产生的机械能量推动断路器的脱扣器使断路器分断。
2.根据权利要求1所述的一种智能断路器控制系统，其特征在于，所述微处理单元主要由高性能的自带A/D转换、看门狗监视器、I2C串行总线和高速输入输出通道、通讯接口和单片机及其外围电子电路组成。
3.根据权利要求1所述的一种智能断路器控制系统，其特征在于，所述信号检测采集单元设置电流互感器、电压互感器。
4.根据权利要求1所述的一种智能断路器控制系统，其特征在于，所述执行输出单元设置一个带永久磁铁的磁通变换器。
5.根据权利要求1所述的一种智能断路器控制系统，其特征在于，所述人机对话单元设置通信接口、键盘显示器、打印电路。
6.根据权利要求1所述的一种智能断路器控制系统，其特征在于，所述电源采用双电源供电方式，一路电源为自生电源，由速饱和铁芯电流互感器从主电路感应获得电源，另一路电源为辅助电源，以“或”的方式由外部提供。
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