CN105261530B

CN105261530B - 一种断路器的多冲程实现电路和控制方法

Info

Publication number: CN105261530B
Application number: CN201510699764.9A
Authority: CN
Inventors: 张会平; 陈君霞; 许铭; 南军恒; 李艳波
Original assignee: State Grid Henan Lingbao Power Supply Co
Current assignee: State Grid Henan Lingbao Power Supply Co
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-11-21
Anticipated expiration: 2035-10-26
Also published as: CN105261530A

Abstract

本发明公开了一种断路器的多冲程实现电路和控制方法，包括微处理器、正极控制母线+KM、负极控制母线‑KM、第一电流自保持继电器HBJ1、断路器辅助常闭接点DL、合闸线圈HQ、合闸继电器HJ和手动合闸操作开关KK，还包括切换继电器QH、第二电流自保持继电器HBJ2和暂波继电器MP；首先，本发明利用微处理器控制开关器件进而控制合闸线圈的通断的方式，使断路器辅助常闭接点在合闸铁芯的第一个冲程内合闸不成功的情况下进行多次冲程，避免了由于断路器接受了合闸命令但没有合闸成功而导致断路器合闸线圈被烧毁的情况发生；其次，微处理器控制断路器的合闸铁芯进行多次冲程，在断路器处于亚健康单次动作不能成功合闸的情况下，能够提高断路器的合闸成功率。

Description

一种断路器的多冲程实现电路和控制方法

技术领域

本发明涉及配电站装置保护领域，尤其涉及一种断路器的多冲程实现电路和控制方法。

背景技术

为了防止断开操作电流过程中分、合闸继电器接点的损坏，传统的分、合闸控制回路都设置了电流自保持线圈（继电器），由于分、合闸控制回路的原理一样，所以我们以合闸回路为例进行原理说明；如图1所示的合闸回路，包括微处理器、正极控制母线+KM、负极控制母线-KM、电流自保持线圈HBJ、断路器辅助常闭接点DL、合闸继电器HJ、手动合闸操作开关KK和合闸线圈HQ，微处理器的输出端与合闸继电器HJ连接，用于控制合闸继电器HJ的通断，电流自保持线圈HBJ的常开触点、合闸继电器HJ和手动合闸操作开关KK的第一端均与正极控制母线+KM连接，电流自保持线圈HBJ的常开触点、合闸继电器HJ、手动合闸操作开关KK的第二端均与电流自保持线圈HBJ的第一端连接，电流自保持线圈HBJ的第二端与常闭断路器HQ的常闭触点的第一端连接，常闭断路器HQ的常闭触点的第二端与断路器辅助常闭接点DL的第一端连接，断路器辅助常闭接点DL的第二端与合闸线圈HQ的第一端连接，合闸线圈HQ的第二端与负极控制母线-KM连接；正常工作时，CPU向合闸继电器HJ发送合闸信号，合闸继电器HJ闭合，电流自保持线圈HBJ通电，断路器合闸成功，HBJ的常开触点闭合，这就使合闸线圈HQ带电，合闸线圈HQ带电后使断路器辅助常闭接点DL断开，合闸继电器HJ的电流消失，CPU控制合闸继电器HJ安全断开，整个断路器的合闸动作结束；由于合闸继电器HJ的触点容易在通电状态断开时烧毁，所以合闸继电器HJ触点的两端并联有电流自保持继电器HBJ的触点，合闸继电器HJ两端的电位保持相等，防止合闸继电器HJ的触点烧毁。

现实中，由于润滑油性能变差、灰尘引起机构卡涩、线圈绝缘老化、合闸电压变低和铁芯磁力减退等多种原因，导致合闸线圈HQ的一次带电不能使断路器合闸成功（断路器辅助常闭接点DL没有断开），则通向合闸线圈HQ的电流就不会中断，进而导致合闸线圈HQ烧毁。

发明内容

本发明公开了一种断路器的多冲程实现电路和控制方法，解决了传统的断路器控制电路由于单次动作不成功而导致的断路器合/分闸线圈烧毁的问题。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种多冲程断路器的实现电路，包括微处理器、正极控制母线+KM、负极控制母线-KM、第一电流自保持继电器HBJ1、断路器辅助常闭接点DL、合闸线圈HQ、合闸继电器HJ和手动合闸操作开关KK，还包括切换继电器QH、第二电流自保持继电器HBJ2和暂波继电器MP；

第一电流自保持继电器HBJ1的常开触点、合闸继电器HJ和手动合闸操作开关KK的第一端均与正极控制母线+KM连接，第一电流自保持继电器HBJ1的常开触点、合闸继电器HJ、手动合闸操作开关KK的第二端均与第一电流自保持继电器HBJ的线圈的第一端连接，第一电流自保持继电器HBJ1的线圈的第二端与切换继电器QH的常闭触点QH1的第一端连接，切换继电器QH的常闭触点QH1的第二端与第二电流自保持继电器HBJ2的线圈的第一端连接，第二电流保持继电器HBJ2的线圈的第二端与断路器辅助常闭接点DL的第一端连接，断路器辅助常闭接点DL的第二端与合闸线圈HQ的第一端连接，合闸线圈HQ的第二端与负极控制母线-KM连接，切换继电器QH的常开触点QH2的第三端与正极控制母线+KM连接，切换继电器QH的常开触点QH2的第四端与暂波继电器MP的第一端连接，暂波继电器MP的第二端与切换继电器QH的常闭触点QH1的第二端连接，微处理器的输出端与合闸继电器HJ、第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点、切换继电器QH和暂波继电器MP均连接。

可采用通用微处理器、DSP、微控制器或单片机。

还包括显示模块，所述的显示模块的输入端与微处理器的输出端连接。

还包括声光报警模块，所述的声光报警模块的输入端与微处理器的输出端连接。

利用一种断路器的多冲程实现电路进行的一种断路器的多冲程控制方法，包括以下步骤：

A：微处理器给出合闸信号或者人为按下手动合闸操作开关KK给出合闸信号，合闸继电器HJ通电闭合，第一电流自保持继电器HBJ1的线圈得电，第一电流自保持继电器HBJ1的触点闭合，切换继电器QH的常闭触点QH1、第二电流保持继电器HBJ2的线圈、断路器辅助常闭接点DL和合闸线圈HQ组成的串联电路导通，合闸线圈HQ通电，若微处理检测到M毫秒内，第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，即合闸成功断路器辅助常闭接点DL正常断开，则微控制器控制显示模块显示“断路器正常合闸”，若微处理检测到M毫秒后，第二电流保持继电器HBJ2的常开触点没有断开，即断路器合闸失败，则进入下一步；

B：微处理器控制切换继电器QH的常闭触点QH1断开， QH的常开触点QH2闭合，并保持M毫秒待铁芯完全落下，然后微处理器通过控制电路给暂波继电器MP的线圈上电，控制暂波继电器MP闭合M毫秒，在M毫秒内，若微处理器检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，则微处理器控制显示模块显示“断路器处于亚健康状态”，断路器在第二冲程内成功合闸；若微处理器没有检测到第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，则进入下一步；

C：微处理器首先控制暂波继电器MP断开M毫秒待铁芯完全落下，然后再控制暂波继电器MP闭合M毫秒给暂波继电器MP的线圈上电，在M毫秒内，若微处理器检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，则微处理器控制显示模块显示“断路器处于亚健康状态”，断路器在第三冲程内完成合闸工作；若微处理器没有检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，则重新进行步骤C；

D：若重复进行n次步骤C后，若微处理器仍没有检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，即断路器辅助常闭接点DL合闸不成功，则微处理器控制显示模块显示“断路器故障”。

所述的M毫秒为300毫秒。

步骤D中所述的n次为4-10次。

首先，本发明利用微处理器控制开关器件进而控制合闸线圈的通断的方式，使断路器辅助常闭接点在合闸铁芯的第一个冲程内合闸不成功的情况下进行多次冲程，避免了由于断路器接受了合闸命令但没有合闸成功而导致断路器合闸线圈被烧毁的情况发生；其次，微处理器控制断路器的合闸铁芯进行多次冲程在断路器处于亚健康单次动作不能成功合闸的情况下能够提高断路器的合闸成功率，为生产和生活的用电安全带来更大的安全保证；再次，本发明还采用了显示模块，不管断路器是否成功合闸，微处理器均可以控制显示模块显示出断路器的状态，避免了工作人员由于不知道断路器的工作状态而导致出现损失的情况发生；最后，本发明还采用了声光报警模块，在断路器故障时，微处理器能够控制声光报警模块发出声光报警，提醒工作人员及时检修，避免造成更大的损失。

附图说明

图1为传统的断路器控制回路示意图；

图2为本发明所述的断路器多冲程的实现电路的示意图；

图3为微处理器控制断路器发生多冲程的原理示意图；

图4为本发明所述的断路器的多冲程控制方法的流程图。

具体实施方式

如图2至图4所示，本发明所述的一种断路器的多冲程实现电路，包括微处理器、正极控制母线+KM、负极控制母线-KM、第一电流自保持继电器HBJ1、断路器辅助常闭接点DL、合闸线圈HQ、合闸继电器HJ和手动合闸操作开关KK，还包括切换继电器QH、第二电流保持继电器HBJ2和暂波继电器MP；所述的微处理器可采用通用微处理器、DSP、微控制器或单片机。

第一电流自保持继电器HBJ1的常开触点、合闸继电器HJ和手动合闸操作开关KK的第一端均与正极控制母线+KM连接，第一电流自保持继电器HBJ1的常开触点、合闸继电器HJ、手动合闸操作开关KK的第二端均与第一电流自保持继电器HBJ的线圈的第一端连接，第一电流自保持继电器HBJ1的线圈的第二端与切换继电器QH的常闭触点QH1的第一端连接，切换继电器QH的常闭触点QH1的第二端与第二电流自保持继电器HBJ2的线圈的第一端连接，第二电流保持继电器HBJ2的线圈的第二端与断路器辅助常闭接点DL的第一端连接，断路器辅助常闭接点DL的第二端与合闸线圈HQ的第一端连接，合闸线圈HQ的第二端与负极控制母线-KM连接，切换继电器QH的常开触点QH2的第一端与正极控制母线+KM连接，切换继电器QH的常开触点QH2的第二端与暂波继电器MP的第一端连接，暂波继电器MP的第二端与切换继电器QH的常闭触点QH1的第二端连接，微处理器的输出端与合闸继电器HJ、第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点、切换继电器QH和暂波继电器MP均连接，微处理器用于控制合闸继电器HJ、切换继电器QH和暂波继电器MP的通断，同时采集第二电流自保持继电器HBJ2常开触点的开关状态（微处理器已经广泛应用于电控领域，利用微处理器控制继电器的通断和采集开关状态属于现有成熟技术，在这里不再赘述）。

断路器的多冲程实现电路还包括显示模块，所述的显示模块的输入端与微处理器的输出端连接，显示模块用于显示断路器的状态。

断路器的多冲程实现电路还包括声光报警模块，所述的声光报警模块的输入端与微处理器的输出端连接，声光报警模块在断路器故障时发出声光报警。

A：微处理器给出合闸信号或者人为按下手动合闸操作开关KK给出合闸信号，合闸继电器HJ通电闭合，第一电流自保持继电器HBJ1的线圈得电，第一电流自保持继电器HBJ1的触点闭合，切换继电器QH的常闭触点QH1、第二电流自保持继电器HBJ2的线圈、断路器辅助常闭接点DL和合闸线圈HQ组成的串联电路导通，合闸线圈HQ通电，合闸线圈内的合闸铁芯动作并冲击断路器的脱扣装置，如果断路器的脱扣装置被合闸铁芯冲开，即切换继电器QH的常闭触点QH1、第二电流自保持继电器HBJ2的线圈、断路器辅助常闭接点DL和合闸线圈HQ组成的串联电路断开，则第二电流保持继电器HBJ2的线圈断电，第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点应该断开；因此若微处理检测到M毫秒（合闸线圈HQ的合闸铁芯从受力加速到冲开断路器的脱扣装置需要的时间）后，第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，即断路器辅助常闭接点DL正常断开，则微控制器控制显示模块显示“断路器正常合闸”，若微处理检测到M毫秒后，第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点没有断开，即断路器辅助常闭接点DL没有正常断开，则进入下一步；

B：微处理器控制切换继电器QH的触点切换，即常闭触点QH1断开，常开触点QH2闭合，并保持M毫秒使合闸铁芯复位，然后微处理器通过控制电路给暂波继电器MP的线圈上电，控制暂波继电器MP闭合M毫秒，在M毫秒内，切换继电器QH的常开触点QH2、暂波继电器MP、第二电流自保持继电器HBJ2的线圈、断路器辅助常闭接点DL和合闸线圈HQ组成的串联电路导通，若微处理器检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，则微处理器控制显示模块显示“断路器处于亚健康状态”，断路器在第二冲程内完成合闸工作；若微处理器没有检测到第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，则进入下一步；

C：微处理器首先控制暂波继电器MP断电M毫秒使合闸铁芯复位，然后再控制暂波继电器MP闭合M毫秒，在M毫秒内，切换继电器QH的常开触点QH2、暂波继电器MP、第二电流自保持继电器HBJ2的线圈、断路器辅助常闭接点DL和合闸线圈HQ组成的串联电路导通，若微处理器检测到第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，则微处理器控制显示模块显示“断路器处于亚健康状态”，断路器在第二冲程内完成合闸工作；若微处理器没有检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，则重新进行步骤C；

D：若重复进行n次（合闸线圈HQ可接受的最大连续通电次数）步骤C后，若微处理器仍没有检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，即断路器合闸不成功，则微处理器控制显示模块显示“断路器故障”，且微处理器控制声光报警模块发出声光报警。

所述的M毫秒为300毫秒，步骤D中所述的n次为4-10次；因为在本实施例中，由于现有的合闸线圈HQ的合闸铁芯从受力加速到冲开断路器的脱扣装置所需要的时间不大于300毫秒，所以本实施例的M毫秒采用300毫秒；且由于现有断路器的合闸线圈受到的连续通电的次数过多容易导致断路器的合闸线圈烧毁，所以我们选择N次为4-10次。

首先，本发明利用微处理器控制继电器进而控制合闸线圈的通断的方式，使断路器在合闸铁芯的第一个冲程内合闸不成功的情况下进行多次冲程，避免了由于断路器接受了合闸命令但没有合闸成功而导致断路器的合闸线圈被烧毁的情况发生；其次，微处理器控制断路器的合闸铁芯进行多次冲程在断路器处于亚健康单次动作不能成功合闸的情况下能够提高断路器的合闸成功率，为生产和生活的用电安全带来更大的安全保证；再次，本发明还采用了显示模块，不管断路器的触点是否成功合闸，微处理器均可以控制显示模块显示出断路器的状态，避免了工作人员由于不知道断路器的工作状态而导致出现损失的情况发生；最后，本发明还采用了声光报警模块，在断路器故障时，微处理器能够控制声光报警模块发出声光报警，提醒工作人员及时检修，避免造成更大的损失。

Claims

1.一种断路器的多冲程实现电路，包括微处理器、正极控制母线+KM、负极控制母线-KM、第一电流自保持继电器HBJ1、断路器辅助常闭接点DL、合闸线圈HQ、合闸继电器HJ和手动合闸操作开关KK，其特征在于：还包括切换继电器QH、第二电流自保持继电器HBJ2和暂波继电器MP；

第一电流自保持继电器HBJ1的常开触点、合闸继电器HJ和手动合闸操作开关KK的第一端均与正极控制母线+KM连接，第一电流自保持继电器HBJ1的常开触点、合闸继电器HJ、手动合闸操作开关KK的第二端均与第一电流自保持继电器HBJ1的线圈的第一端连接，第一电流自保持继电器HBJ1的线圈的第二端与切换继电器QH的常闭触点QH1的第一端连接，切换继电器QH的常闭触点QH1的第二端与第二电流自保持继电器HBJ2的线圈的第一端连接，第二电流自保持继电器HBJ2的线圈的第二端与断路器辅助常闭接点DL的第一端连接，断路器辅助常闭接点DL的第二端与合闸线圈HQ的第一端连接，合闸线圈HQ的第二端与负极控制母线-KM连接，切换继电器QH的常开触点QH2的第三端与正极控制母线+KM连接，切换继电器QH的常开触点QH2的第四端与暂波继电器MP的第一端连接，暂波继电器MP的第二端与切换继电器QH的常闭触点QH1的第二端连接，微处理器的输出端与合闸继电器HJ、第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点、切换继电器QH和暂波继电器MP均连接。

2.根据权利要求1所述的一种断路器的多冲程实现电路，其特征在于：所述的微处理器可采用DSP、微控制器或单片机。

3.根据权利要求1所述的一种断路器的多冲程实现电路，其特征在于：还包括显示模块，所述的显示模块的输入端与微处理器的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的一种断路器的多冲程实现电路，其特征在于：还包括声光报警模块，所述的声光报警模块的输入端与微处理器的输出端连接。

5.利用权利要求1所述的一种断路器的多冲程实现电路进行的一种断路器的多冲程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：微处理器给出合闸信号或者人为按下手动合闸操作开关KK给出合闸信号，合闸继电器HJ通电闭合，第一电流自保持继电器HBJ1的线圈得电，第一电流自保持继电器HBJ1的触点闭合，切换继电器QH的常闭触点QH1、第二电流自保持继电器HBJ2的线圈、断路器辅助常闭接点DL和合闸线圈HQ组成的串联电路导通，合闸线圈HQ通电，若微处理器检测到M毫秒内，第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，即断路器辅助常闭接点DL正常断开，则微处理器控制显示模块显示“断路器正常合闸”，若微处理器检测到M毫秒后，第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点没有断开，即断路器辅助常闭接点DL没有正常断开，则进入下一步；

B：微处理器控制切换继电器QH动作使常闭触点QH1断开，常开触点QH2闭合，并保持M毫秒等铁芯完全落下，然后微处理器通过控制电路给暂波继电器MP的线圈上电，控制暂波继电器MP闭合M毫秒，在M毫秒内，若微处理器检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，则微处理器控制显示模块显示“断路器处于亚健康状态”，断路器辅助常闭接点DL在第二冲程内完成合闸工作；若微处理器没有检测到第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，则进入下一步；

C：微处理器首先控制暂波继电器MP断开M毫秒待铁芯完全落下，然后再控制暂波继电器MP闭合M毫秒给合闸线圈HQ上电，在M毫秒内，若微处理器检测到第二电流保持继电器HBJ2的常开触点断开，则微处理器控制显示模块显示“断路器处于亚健康状态”，断路器辅助常闭接点DL在第三冲程内完成合闸工作；若微处理器没有检测到第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，则重新进行步骤C；

D：若重复进行n次步骤C后，若微处理器仍没有检测到第二电流自保持继电器HBJ2的常开触点断开，即断路器合闸不成功，则微处理器控制显示模块显示“断路器故障”。

6.利用权利要求5所述的一种断路器的多冲程控制方法，其特征在于：所述的M毫秒为300毫秒。

7.利用权利要求5所述的一种断路器的多冲程控制方法，其特征在于：步骤D中所述的n次为4-10次。