CN106057595A - 断路器出口回路的电源开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器出口回路的电源开关装置，包括合闸受控触点、跳闸受控触点、延时模块、开关模块和控制模块；合闸受控触点和跳闸受控触点并联后一端连接外部电源正极，另一端连接延时模块，延时模块连接外部电源负极和控制模块，控制模块连接开关模块的控制端，开关模块的输入端连接断路器出口回路的控制电源的正极，输出端连接断路器出口回路的电压接入端。正常情况下开关模块处于导通状态，断路器合跳闸异常时，合闸受控触点或跳闸受控触点闭合的时长达到预设时长，延时模块发送启动信号至控制模块，控制模块控制开关模块断开，以使断路器出口回路的电压接入端与控制电源的正极断开，防止了合闸线圈和跳闸线圈的烧毁，结构简单且效率高。

Description

断路器出口回路的电源开关装置

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，特别是涉及一种断路器出口回路的电源开关装置。

背景技术

断路器的跳闸线圈和合闸线圈设计时都是按极短时通电工作而设计的，因此跳闸线圈、合闸线圈不能长期通电，否则就会被烧毁。而实际运行过程中，因断路器连杆机构等的机械故障、连杆机构死点调整不当或辅助位置调整不当等原因，经常出现不能正常切换跳闸回路或合闸回路的现象，从而导致跳闸线圈或合闸线圈长时间通电而烧毁。

为防止断路器合闸线圈和跳闸线圈烧毁，传统的方法是：工作人员加强对断路器的连杆机构和其他机构的定期检查、维护，确保无机械故障。然而，这种人工定期检查的方式虽然在一定程度上能够尽可能减小线圈烧毁故障的发生，但是并不能从根本上解决防止断路器合闸线圈和跳闸线圈烧毁。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够防止断路器的合闸线圈和跳闸线圈烧毁的断路器出口回路的电源开关装置。

一种断路器出口回路的电源开关装置，包括合闸受控触点、跳闸受控触点、延时模块、开关模块和控制模块；

所述合闸受控触点和所述跳闸受控触点并联，且并联后一端连接外部电源正极，另一端连接所述延时模块，所述延时模块连接所述外部电源负极和所述控制模块，所述控制模块连接所述开关模块的控制端，所述开关模块的输入端连接断路器出口回路的控制电源的正极，所述开关模块的输出端连接所述断路器出口回路的电压接入端；

所述合闸受控触点在所述断路器出口回路的合闸回路导通时闭合，所述跳闸受控触点在所述断路器出口回路的跳闸回路导通时闭合，所述延时模块在所述合闸受控触点闭合或所述跳闸受控触点闭合的时长达到预设时长时，发送启动信号至所述控制模块，所述控制模块在接收到启动信号后控制所述开关模块断开，以使所述断路器出口回路的电压接入端与所述控制电源的正极断开，其中，所述预设时长大于断路器的合闸动作时长和跳闸动作时长。

上述断路器出口回路的电源开关装置，断路器接收合闸指令时，断路器出口回路的合闸回路导通，此时合闸受控触点闭合，断路器接收跳闸指令时，断路器出口回路的跳闸回路导通，此时跳闸受控触点闭合；若断路器在合闸动作时长内完成合闸动作或在跳闸动作时长内完成跳闸动作，则表示断路器合跳闸正常，开关模块保持导通状态，断路器出口回路的电压接入端通过开关模块连接控制电源的正极；若断路器在合闸动作时长内没有完成合闸动作或在跳闸动作时长内没有完成跳闸动作，则表示断路器合跳闸故障，合闸受控触点或跳闸受控触点会长时间闭合，延时模块在合闸受控触点闭合或跳闸受控触点闭合的时长达到预设时长时，控制模块控制开关模块断开，以使断路器出口回路的电压接入端与控制电源的正极断开，防止了合闸线圈和跳闸线圈的烧毁，结构简单且效率高。

附图说明

图1为一实施例中断路器出口回路的电源开关装置的电路图；

图2为一实施例中断路器出口回路的电源开关装置与断路器出口回路连接的电气原理图。

具体实施方式

参考图1和图2，一实施例中的断路器出口回路的电源开关装置，可以应用于保护装置、连接在保护装置的断路器出口回路与控制电源之间。断路器出口回路的电源开关装置包括合闸受控触点HBJ2、跳闸受控触点TBJ2、延时模块110、开关模块150和控制模块130。合闸受控触点HBJ2和跳闸受控触点TBJ2并联，且并联后一端连接外部电源正极，另一端连接延时模块110；延时模块110连接外部电源负极和控制模块130；控制模块130连接开关模块150的控制端，开关模块150的输入端连接断路器出口回路的控制电源的正极+KM，开关模块150的输出端连接断路器出口回路的电压接入端。

合闸受控触点HBJ2在断路器出口回路的合闸回路导通时闭合，跳闸受控触点TBJ2在断路器出口回路的跳闸回路导通时闭合，延时模块110在合闸受控触点HBJ2闭合或跳闸受控触点TBJ2闭合的时长达到预设时长时，发送启动信号至控制模块130，控制模块130在接收到启动信号后控制开关模块150断开，以使断路器出口回路的电压接入端与控制电源的正极+KM断开。

断路器出口回路连接断路器200(参见图2)。其中，预设时长大于断路器200的合闸动作时长和跳闸动作时长。合闸动作时长指从断路器200的合闸线圈HQ(参见图2)得电到断路器200完成合闸动作的所需时长，跳闸动作时长指从断路器200的跳闸线圈TQ(参见图2)得电到断路器200完成跳闸动作的所需时长，合闸动作时长和跳闸动作时长一般为0.1秒～0.3秒。本实施例中，预设时长的取值范围为2秒-3秒。

合闸受控触点HBJ2可以为断路器出口回路的合闸回路中继电器线圈控制的常开触点，例如，本实施例中，合闸受控触点HBJ2由继电器HBJ(参见图2)控制；跳闸受控触点TBJ2可以为断路器出口回路的跳闸回路中继电器线圈控制的常开触点，例如，本实施例中，跳闸受控触点TBJ2由继电器TBJ0(参见图2)控制。正常情况下，开关模块150导通，使得断路器出口回路的电压接入端可以连接控制电源的正极+KM。断路器200接收到合闸指令(遥控合闸或是手动合闸)时，断路器出口回路的合闸回路导通，合闸回路中继电器线圈(例如继电器线圈HBJ)得电控制合闸受控触点HBJ2闭合，同时断路器200的合闸线圈HQ得电，若断路器200合闸正常，则合闸线圈HQ对应的常闭触点QF1在合闸动作时长内断开、跳闸线圈TQ对应的常开触点QF2闭合为跳闸做准备，此时合闸回路断开，合闸回路中的继电器线圈(例如继电器线圈HBJ)失电控制合闸受控触点HBJ2断开，合闸受控触点HBJ2闭合的时长小于预设时长，延时模块110不会发送启动信号。若断路器200合闸不正常，则合闸线圈HQ对应的常闭触点QF1在合闸动作时长内没有断开，此时合闸回路持续导通，合闸回路中的继电器线圈(例如继电器线圈HBJ)持续得电控制合闸受控触点HBJ2持续闭合，直到合闸受控触点HBJ2闭合的时长达到预设时长，延时模块110发送启动信号至控制模块130，控制模块130控制开关模块150断开，以使断路器出口回路的电压接入端与控制电源的正极+KM断开。

断路器出口回路的电源开关装置在断路器200接收跳闸指令时的工作过程与断路器200接收合闸指令时的工作过程类似：正常情况下，开关模块150导通，使得断路器出口回路的电压接入端可以连接控制电源的正极+KM。断路器200接收到跳闸指令(永跳信号、保护跳闸、遥控跳闸或是手动跳闸)时，断路器出口回路的跳闸回路导通，跳闸回路中继电器线圈(例如继电器线圈TBJ0)得电控制跳闸受控触点TBJ2闭合，同时断路器200的跳闸线圈TQ得电(此时断路器200的常开触点QF2是闭合状态)，若断路器200跳闸正常，则跳闸线圈TQ对应的常开触点QF2在跳闸动作时长内断开，此时跳闸回路断开，跳闸回路中的继电器线圈(例如继电器线圈TBJ0)失电控制跳闸受控触点TBJ2断开，跳闸受控触点TBJ2闭合的时长小于预设时长，延时模块110不会发送启动信号。若断路器200跳闸不正常，则跳闸线圈TQ对应的常开触点QF2在跳闸动作时长内没有断开，此时跳闸回路持续导通，跳闸回路中的继电器线圈(例如继电器线圈TBJ0)持续得电控制跳闸受控触点TBJ2持续闭合，直到跳闸受控触点TBJ2闭合的时长达到预设时长，延时模块110发送启动信号至控制模块130，控制模块130控制开关模块150断开，以使断路器出口回路的电压接入端与控制电源的正极+KM断开。

在一实施例中，继续参考图1和图2，延时模块110包括充电电阻R2和充电电容C2，充电电阻R2和充电电容C2串联，且公共端连接控制模块130，充电电阻R2另一端连接合闸受控触点HBJ2和跳闸受控触点TBJ2，充电电容C2另一端连接外部电源负极。

本实施例中，预设时长等于充电电容C2从开始充电到充电电容C2的电压达到预设值的所需时长。合闸受控触点HBJ2或跳闸受控触点TBJ2闭合时，外部电源输入的电压经过充电电阻R2对充电电容C2充电，具体为按指数规律上升充电，充电电容C2在充电电压达到预设值时输出预设值对应的电压至控制模块130，表示发送启动信号至控制模块130。通过充电电阻R2和充电电容C2组成充电回路以达到延时的效果，结构简单。本实施例中，外部电源供电24V(伏)。

在一实施例中，延时模块110还包括放电电阻R3，放电电阻R3一端连接充电电阻R2远离充电电容C2的一端，放电电阻R3另一端连接充电电容C2远离充电电阻R2的一端。充电电容C2的电压低于预设值时，充电电容C2会停止放电，此时充电电容C2会留有一些剩余的电量，通过设置放电电阻R3，放电电阻R3、充电电阻R2和充电电容C2构成放电回路，充电电容C2可以通过放电回路将剩余的电量放完，确保下一次充电时间的准确性，提高延时模块110的操作准确性。

可以理解，在其他实施例中，延时模块110还可以采用其他结构，例如，可以采用单片机实现，合闸受控触点HBJ2或跳闸受控触点TBJ2闭合时输出闭合信号至单片机，单片机接收闭合信号后启动计时，当计时完成时输出启动信号至控制模块130以使控制模块130工作。

在一实施例中，继续参考图1和图2，控制模块130包括稳压管D2、继电器和第一开关管T2，继电器包括线圈FSJ、常闭触点FSJ1和常开触点FSJ2。稳压管D2的负极连接延时模块110，例如本实施例中具体为连接充电电阻R2与充电电容C2的公共端；稳压管D2的正极连接第一开关管T2的控制端，第一开关管T2的输入端连接线圈FSJ一端，第一开关管T2的输出端连接外部电源负极；线圈FSJ另一端连接外部电源正极；常开触点FSJ2一端连接第一开关管T2的输入端，常开触点FSJ2的另一端连接第一开关管T2的输出端。常闭触点FSJ1一端连接外部电源正极，另一端连接开关模块150的控制端。

控制模块130接收启动信号后，稳压管D2导通，此时第一开关管T2导通，线圈FSJ得电并控制常闭触点FSJ1断开，以使开关模块150断开，同时常开触点FSJ2闭合。本实施例中，充电电容C2的电压要达到的预设值等于稳压管D2的稳压值，即充电电容C2的电压达到稳压管D2的稳压值时输出对应的电压至控制模块130以对第一开关管T2放电，表示输出启动信号至控制模块130。由于常开触点FSJ2闭合，外部电源直接向线圈FSJ供电，线圈FSJ可以持续通电，不会因为充电电容C2的放电电压低于稳压管D2的稳压值而断电。通过稳压管D2、第一开关管T2、线圈FSJ和常开触点FSJ2组成控制回路，控制回路控制常闭触点FSJ1的通断，从而在延时模块110输出启动信号时控制开关模块150断开，结构简单且效率高。

本实施例中，第一开关管T2为三极管。可以理解，在其他实施例中，第一开关管还可以为其他器件，例如MOS(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor金属氧化物半导体型场效应晶体管)管。

在一实施例中，继电器还包括附加常开触点FSJ3，附加常开触点FSJ3用于连接外部报警装置。线圈FSJ得电时控制附加常开触点FSJ3闭合，以使外部报警装置进行报警。线圈FSJ得电表示断路器200的合闸线圈HQ或跳闸线圈TQ通电时间已经达到预设时长，通过将线圈FSJ对应控制的附加常开触点FSJ3与外部报警装置连接，可以在合闸线圈HQ或跳闸线圈TQ通电时间过长时控制外部报警装置报警，以及时通知工作人员进行检修。

上述断路器出口回路的电源开关装置还可以包括报警装置(图未示)，附加常开触点FSJ3与报警装置连接构成报警回路，线圈FSJ得电时控制附加常开触点FSJ3闭合，以使报警装置进行报警。同理，通过附加常开触点FSJ3与报警装置连接，可以在合闸线圈HQ或跳闸线圈TQ通电时间过长时控制报警装置报警，以及时通知工作人员进行检修。

在一实施例中，控制模块130还包括线圈保护二极管D3，线圈保护二极管D3并联于线圈FSJ两端，且线圈保护二极管D3的正极连接第一开关管T2的输入端。线圈保护二极管D3保护线圈FSJ不被感应电压击穿或烧坏，延长线圈FSJ的使用寿命。

可以理解，在其他实施例中，控制模块130还可以采用其他结构，例如，可以采用控制芯片实现，延时模块110输出启动信号至控制芯片，控制芯片接收启动信号后输出控制信号至开关模块150，控制开关模块150断开。

在一实施例中，继续参考图1和图2，开关模块150包括第一电阻R4、第二电阻R5和第二开关管T1。第一电阻R4与第二电阻R5串联，且公共端连接第二开关管T1的控制端；第一电阻R4另一端作为开关模块150的控制端，并通过控制模块130连接外部电源正极，例如本实施例中，第一电阻R4通过常闭触点FSJ1连接外部电源正极；第二电阻R5另一端连接外部电源负极；第二开关管T1的输入端作为开关模块150的输入端，第二开关管T1的输出端作为开关模块150的输出端，连接断路器出口回路的电压接入端，且连接第二电阻R5远离第一电阻R4的一端。

正常情况下，第一电阻R4和第二电阻R5串联分压后输出分压电压至第二开关管T1控制端，使第二开关管T1导通；断路器200的合闸线圈HQ或跳闸线圈TQ通电时间达到预设时长时，控制模块150控制第二开关管T1截止，切断了断路器出口回路的控制电源的正极+KM的电压，防止了合闸线圈HQ和跳闸线圈TQ的烧毁，本实施例中控制模块150通过线圈FSJ通电使常闭触点FSJ1断开，从而断开第二开关管T1的控制端电压使第二开关管T1截止。通过第一电阻R4、第二电阻R5和第二开关管T1构成开关回路，结构简单且开断效率高。

本实施例中，第二开关管T1为压控型MOS管。可以理解，在其他实施例中，第二开关管T1还可以为其他器件，例如三极管。

在一实施例中，开关模块150还包括保护电阻R1和保护电容C1，保护电阻R1和保护电容C1串联，保护电阻R1另一端连接第二开关管T2的输入端，保护电容C1另一端连接第二开关管T2的输出端。通过保护电阻R1和保护电容C1组成阻容保护电路对第二开关管T2进行保护，可延长第二开关管T1的使用寿命。

在一实施例中，开关模块150还包括第三电阻R6，第二开关管T1的控制端通过第三电阻R6连接第一电阻R4和第二电阻R5。第三电阻R6对第二开关管T2起到保护作用，进一步延长第二开关管T1的使用寿命。

在一实施例中，继续参考图2，上述断路器出口回路的电源开关装置还包括连接控制模块130的复归开关SF。复归分开关SF输出复归信号至控制模块130，控制模块130恢复到启动之前的状态，停止对开关模块150的控制。通过设置复归开关SF，便于对断路器出口回路的电源开关装置进行复位重启，提高使用的便利性。

具体地，本实施例中，复归开关SF为手动开关，线圈FSJ通过复归开关SF连接外部电源正极。正常情况下，复归开关SF为闭合状态，当工作人员完成对断路器200的检修之后，按下复归开关SF使复归开关SF断开，线圈FSJ失电，常闭触点FSJ1闭合，此时第一开关管T2导通，开关模块150恢复正常状态。

在一实施例中，上述断路器出口回路的电源开关装置还包括主回路保护二极管D1，开关模块150通过主回路保护二级管D1连接控制电源的正极+KM，且主回路保护二极管D1的负极连接开关模块150的输入端，例如本实施例中，主回路保护二极管D1的负极连接第二开关管T2的输入端。主回路保护二极管D1用于防止控制电源反接损坏器件而引起断路器出口回路的电源开关装置中器件的损坏，延长使用寿命。

在一实施例中，上述断路器出口回路的电源开关装置还包括总开关K，开关模块150的输入端通过总开关K连接控制电源的正极+KM，例如本实施例中，主回路保护二极管D1的正极通过总开关K连接控制电源的正极+KM。总开关K用于控制开关模块150与控制电源的正极+KM的连接，当不需要连接控制控制电源的正极+KM时断开总开关K即可，方便操作。

上述断路器出口回路的电源开关装置，断路器200接收合闸指令时，断路器出口回路的合闸回路导通，此时合闸受控触点HBJ2闭合，断路器200接收跳闸指令时，断路器出口回路的跳闸回路导通，此时跳闸受控触点TBJ2闭合；若断路器200在合闸动作时长内完成合闸动作或在跳闸动作时长内完成跳闸动作，则表示断路器200合跳闸正常，开关模块150保持导通状态，断路器出口回路的电压接入端通过开关模块150连接控制电源的正极+KM；若断路器200在合闸动作时长内没有完成合闸动作或在跳闸动作时长内没有完成跳闸动作，则表示断路器200合跳闸故障，合闸受控触点HBJ2或跳闸受控触点TBJ2会长时间闭合，延时模块110在合闸受控触点HBJ2闭合或跳闸受控触点TBJ2闭合的时长达到预设时长时，控制模块130控制开关模块150断开，以使断路器出口回路的电压接入端与控制电源的正极+KM断开，防止了合闸线圈HQ和跳闸线圈TQ的烧毁，结构简单且效率高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，包括合闸受控触点、跳闸受控触点、延时模块、开关模块和控制模块；

所述合闸受控触点和所述跳闸受控触点并联，且并联后一端连接外部电源正极，另一端连接所述延时模块，所述延时模块连接所述外部电源负极和所述控制模块，所述控制模块连接所述开关模块的控制端，所述开关模块的输入端连接断路器出口回路的控制电源的正极，所述开关模块的输出端连接所述断路器出口回路的电压接入端；

所述合闸受控触点在所述断路器出口回路的合闸回路导通时闭合，所述跳闸受控触点在所述断路器出口回路的跳闸回路导通时闭合，所述延时模块在所述合闸受控触点闭合或所述跳闸受控触点闭合的时长达到预设时长时，发送启动信号至所述控制模块，所述控制模块在接收到所述启动信号后控制所述开关模块断开，以使所述断路器出口回路的电压接入端与所述控制电源的正极断开，其中，所述预设时长大于断路器的合闸动作时长和跳闸动作时长。

2.根据权利要求1所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，所述延时模块包括充电电阻和充电电容，所述充电电阻和所述充电电容串联，且公共端连接所述控制模块，所述充电电阻另一端连接所述合闸受控触点和所述跳闸受控触点，所述充电电容另一端连接所述外部电源负极。

3.根据权利要求2所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，所述延时模块还包括放电电阻，所述放电电阻一端连接所述充电电阻远离所述充电电容的一端，所述放电电阻另一端连接所述充电电容远离所述充电电阻的一端。

4.根据权利要求1所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，所述控制模块包括稳压管、继电器和第一开关管，所述继电器包括线圈、常闭触点和常开触点；

所述稳压管的负极连接所述延时模块，所述稳压管的正极连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的输入端连接所述线圈一端，所述第一开关管的输出端连接所述外部电源负极，所述线圈另一端连接所述外部电源正极，所述常开触点一端连接所述第一开关管的输入端，所述常开触点的另一端连接所述第一开关管的输出端，所述常闭触点一端连接所述外部电源正极，另一端连接所述开关模块的控制端；

所述控制模块接收所述启动信号后，所述稳压管导通，此时所述第一开关管导通，所述线圈得电并控制所述常闭触点断开，以使所述开关模块断开，同时所述常开触点闭合。

5.根据权利要求4所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，所述继电器还包括附加常开触点，所述附加常开触点用于连接外部报警装置；

所述线圈得电时控制所述附加常开触点闭合，以使所述外部报警装置进行报警。

6.根据权利要求4所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，所述控制模块还包括线圈保护二极管，所述线圈保护二极管并联于所述线圈两端，且所述线圈保护二极管的正极连接所述第一开关管的输入端。

7.根据权利要求1所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，所述开关模块包括第一电阻、第二电阻和第二开关管，所述第一电阻与所述第二电阻串联，且公共端连接所述第二开关管的控制端，所述第一电阻另一端作为所述开关模块的控制端，并通过所述控制模块连接所述外部电源正极，所述第二电阻另一端连接所述外部电源负极，所述第二开关管的输入端作为所述开关模块的输入端，所述第二开关管的输出端作为所述开关模块的输出端连接所述断路器出口回路的电压接入端，且连接所述第二电阻远离所述第一电阻的一端。

8.根据权利要求7所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，所述开关模块还包括保护电阻和保护电容，所述保护电阻和所述保护电容串联，所述保护电阻另一端连接所述第二开关管的输入端，所述保护电容另一端连接所述第二开关管的输出端。

9.根据权利要求1所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，还包括连接所述控制模块的复归开关。

10.根据权利要求1所述的断路器出口回路的电源开关装置，其特征在于，还包括主回路保护二极管，所述开关模块通过所述主回路保护二级管连接所述控制电源的正极，且所述主回路保护二极管的负极连接所述开关模块的输入端。