CN106094671B - 一种断路器智能控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器智能控制器，包括控制部件、人机操作部件、电源部件；控制部件包括第一处理单元；人机操作部件包括可与第一处理单元通信的第二处理单元；电源部件包括主、备用供电单元；第一、第二处理单元均具有正常和低功耗工作模式；在主/备用供电单元供电情况下，第一、第二处理单元均工作于正常/低功耗工作模式下；第二处理单元如检测到有新的整定参数输入，由低功耗工作模式进入正常功耗工作模式，并控制第一处理单元由进入正常工作模式，再将新的整定参数传送至第一处理单元；第一处理单元完成整定参数存储后，控制第二处理单元进入低功耗工作模式，然后自身也进入低功耗工作模式。本发明可保证按照最新的整定参数执行保护动作。

Description

一种断路器智能控制器

技术领域

本发明涉及一种断路器智能控制器，属于低压电气技术领域。

背景技术

低压断路器作为配电系统中的重要元件，承担着配电网络和电气设备免受过载、短路和漏电等故障危害的重要任务。目前断路器正逐步向高性能、模块化、小型化的趋势发展。智能控制器是低压断路器的中枢控制部件，它承载着断路器的各种测量、保护、报警、故障诊断等功能。其通常具有人机操作部件和控制部件，人机操作部件主要用于各种显示及整定操作，控制部件主要用于采集断路器信息并控制断路器分断。一方面，随着断路器保护功能的不断增加，为了满足智能控制器模块化、高性能发展方向，现有断路器智能控制器的人机操作部件通常由独立的微处理器(MCU)控制，并与控制部件的微处理器(MCU)通过内部串行通信方式连接。当进行断路器保护参数的整定操作时，人机操作部件的MCU接收并处理当前输入的整定值，并将该值送至控制部件的MCU，使智能控制器能够按照正确的整定值进行保护。另一方面，为了保证断路器的保护可靠性，现有断路器智能控制器多采用几种电源供电的方式，即以自供能电路从主回路中汲取电能作为主供电源，或者以外接辅助电源作为主供电源，再或者以内置储能部件(电池或储能电容等)作为备用电源，当主供电回路无输入时，则由备用电源为断路器智能控制器供电。由于备用电源所储存的电能通常极其有限，为了尽可能不影响断路器的保护功能，现有的断路器智能控制器在使用备用电源时，通常仅为控制部件供电，而不给人机操作部件供电，以节省备用电源的电能，延长保护时间。但这样的方式具有以下缺点：当智能控制器无外部供电电源时，人机操作部件接收到的新的整定参数不能传送至控制部件，使智能控制器不能及时地按照当前的整定参数进行保护，影响断路器动作的安全可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种断路器智能控制器，可保证断路器按照最新的整定参数执行保护动作。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种断路器智能控制器，包括控制部件、人机操作部件、电源部件；所述控制部件用于执行断路器的保护控制功能，其包括第一处理单元；所述人机操作部件用于实现断路器的人机交互功能，其包括可与第一处理单元通信的第二处理单元；所述电源部件用于为断路器智能控制器中的各用电部件供电，其包括可自动切换的主供电单元和备用供电单元；第一处理单元和第二处理单元均具有正常工作模式与低功耗工作模式；在主供电单元供电情况下，第一处理单元和第二处理单元均工作于正常工作模式下，当切换至备用供电单元供电时，第一处理单元和第二处理单元均自动转为低功耗工作模式；第二处理单元在低功耗工作模式运行过程中，如检测到有新的整定参数输入，则由低功耗工作模式进入正常功耗工作模式，并控制第一处理单元由低功耗工作模式进入正常工作模式，再将新的整定参数传送至第一处理单元；第一处理单元完成新的整定参数的存储后，控制第二处理单元进入低功耗工作模式，然后第一处理单元也进入低功耗工作模式。

优选地，所述主供电单元包括自供电电路和/或外接辅助电源。

优选地，所述人机操作部件还包括与第二处理单元连接的整定电路、显示电路，整定电路用于设定断路器的整定参数，显示电路用于显示断路器的保护信息。

优选地，所述低功耗工作模式是休眠工作模式。

优选地，控制部件和人机操作部件使用各自独立的分体式安装方式，两者之间利用软线进行通信连接。

进一步地，所述断路器包括相互之间活动连接的断路器本体、断路器面罩；所述控制部件固定安装于断路器本体上，所述人机操作部件固定安装于断路器面罩上。

根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：

一种断路器，包括以上任一技术方案所述断路器智能控制器。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

1、本发明可使得控制部件中的参数整定值与人机操作部件的设定值始终保持同步，避免因两者不同步影响断路器的动作时间。

2、本发明智能控制器在无外部供电电源时，控制部件和人机操作部件中的处理单元均以低功耗模式(休眠工作模式)运行，节省了备用供电电源的电量。

3、本发明智能控制器的控制部件和人机操作部件相对独立，人机操作部件可根据需要安装在断路器面罩的任何位置，控制部件安装在断路器本体上，不受人机操作部件安装位置的限制。

4、本发明智能控制器的人机操作部件采用模块化设计，当需要改变操作及显示方式时，方便更换。

5、本发明可通过对现有智能控制器进行简单地软件更新即可，实现成本低，适用范围广。

附图说明

图1为本发明断路器智能控制器一个具体实施例的结构框图；

图2为本发明断路器智能控制器的整定参数更新流程图；

图3为两个微处理器实现通信的一种具体实现电路；

图4为两个微处理器实现通信的另一种具体实现电路；

图5为本发明断路器智能控制器的一种优选安装结构示意图；其中，1为控制部件，2为人机操作部件，3为断路器面罩，4为断路器本体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明断路器智能控制器一个具体实施例的基本结构如图1所示，其包括控制部件、人机操作部件、电源部件。其中，控制部件用于执行断路器的保护控制功能，如图1所示，本实施例中的控制部件为最简单的结构，其仅包括第一微处理器(MCU1)及外围电路、信号处理电路、脱扣驱动电路；检测传感器将所监测到的主回路电流信号送入信号处理电路进行处理，处理后的信号再送入第一微处理器，第一微处理器对接收的电流信号进行分析计算，当判断所保护线路发生故障时，第一微处理器通过脱扣驱动电路控制脱扣执行机构动作，从而使断路器分闸，从而实现基本的电路保护。以上仅为一个最简单的例子，实际上控制部件还可包括电流不平衡保护、断相保护、低电压保护、过电压保护等保护功能。

人机操作部件用于实现断路器的人机交互功能，如图1所示，本实施例中的人机操作部件包括整定电路、显示电路、第二微处理器(MCU2)及外围电路，整定电路用于设定断路器的整定参数，显示电路用于显示断路器的保护信息。第二微处理器与第一微处理器之间通信连接，可将整定电路输入的整定参数设定值传送至第一微处理器，并将第一微处理器处理后的信息通过显示电路显示。

所述电源部件用于为断路器智能控制器中的各用电部件供电，其包括可自动切换的主供电单元和备用供电单元。主供电单元可包括自供电电路(即利用能量互感器从主回路汲取电能供智能控制器使用的电路)和/或外接辅助电源，备用供电单元可采用内置的电池、储能电容、超级电容等储能部件。当主供电单元正常工作时，整个智能控制器由主供电单元供电；一旦主供电单元无法正常供电，备用电源向智能控制器供电。第一微处理器和第二微处理器的主供电检测端口获知主供电单元无法正常供电，第一微处理器和第二微处理器由正常工作模式切换为低功耗工作模式。

与现有技术不同，本发明断路器智能控制器中的第一微处理器和第二微处理器均具有正常工作模式与低功耗工作模式这两种工作模式。

正常工作模式指微处理器全部程序指令处在运行状态。

低功耗工作模式指微处理器至少一部分指令处于停止运行状态，此时功耗低，最优选的状态是功耗最小的休眠工作模式。

休眠工作模式指微处理器全部指令处于停止运行的状态，可由外部电平触发，唤醒，使微处理器进入正常工作模式。

在主供电单元供电情况下，第一微处理器和第二微处理器均工作于正常工作模式下，当切换至备用供电单元供电时，第一微处理器和第二微处理器均自动转为低功耗工作模式(此处是休眠工作模式)。如图2所示，在备用供电单元供电情况下，第二微处理器持续对整定电路进行检测，一旦检测到操作整定电路改变保护参数的情况，即当第二微处理器参数整定检测端口电平变化时，第二微处理器由低功耗工作模式(此处是休眠工作模式)进入正常功耗工作模式，并控制第一微处理器由低功耗工作模式(此处是休眠工作模式)进入正常功耗工作模式，再将改变后的整定参数传送至第一微处理器；第一微处理器完成新的整定参数的存储后，控制第二微处理器进入低功耗工作模式(此处是休眠工作模式)，然后第一微处理器也进入低功耗工作模式(此处是休眠工作模式)。从而完成了整定参数的实时更新，保证了控制部件中的参数整定值与人机操作部件的设定值始终保持同步。

第一微处理器与第二微处理器之间可采用各种现有的通信方式。图3显示了一种具体的通信实现电路，其中，N1为第一微处理器，N2为第二微处理器，两者之间通过RXD、TXD以串行通信方式进行数据传输，通过I/O口进行控制指令传输，以相互控制休眠工作模式和正常功耗工作模式之间的切换。VDD为系统工作电源，由电源转换电路产生。B1为电池，作为备用供电电路。D1、D2为防反二极管。S为DIP开关或编码开关，用于整定参数的设置。D3为发光二极管，用于指示断路器状态。R1为限流电阻。R2、R3为分压电阻，得到主供电检测信号，送入第一微处理器和第二微处理器。图4显示了第一微处理器与第二微处理器的另一种具体通信实现电路，采用通过工业总线网络(例如485网络、HART网络、FieldBus现场总线网络等)进行通信；图中的N3、N4为RS485收发器。

为了提高本发明智能控制器的安装灵活性，采用模块化设计思想，控制部件和人机操作部件使用各自独立的分体式安装方式，两者之间利用软线进行通信连接。图5显示了本发明智能控制器的一种优选的安装结构。如图5所示，断路器包括相互之间活动连接的断路器本体4和断路器面罩3，智能控制器的控制部件1和人机操作部件2采用分体式安装，两者通过软线连接，人机操作部件2安装在断路器面罩3上，控制部件1安装在断路器本体4上。这样，控制部件和人机操作部件相对独立，人机操作部件可根据需要安装在断路器面罩的任何位置，控制部件安装在断路器本体上，不受人机操作部件安装位置的限制，安装灵活性大为提高。

Claims (10)

1.一种断路器智能控制器，包括控制部件、人机操作部件、电源部件；所述控制部件用于执行断路器的保护控制功能，其包括第一处理单元；所述人机操作部件用于实现断路器的人机交互功能，其包括可与第一处理单元通信的第二处理单元；所述电源部件用于为断路器智能控制器中的各用电部件供电，其包括可自动切换的主供电单元和备用供电单元；其特征在于，第一处理单元和第二处理单元均具有正常工作模式与低功耗工作模式；在主供电单元供电情况下，第一处理单元和第二处理单元均工作于正常工作模式下，当切换至备用供电单元供电时，第一处理单元和第二处理单元均自动转为低功耗工作模式；第二处理单元在低功耗工作模式运行过程中，如检测到有新的整定参数输入，则由低功耗工作模式进入正常功耗工作模式，并控制第一处理单元由低功耗工作模式进入正常工作模式，再将新的整定参数传送至第一处理单元；第一处理单元完成新的整定参数的存储后，控制第二处理单元进入低功耗工作模式，然后第一处理单元也进入低功耗工作模式。

2.如权利要求1所述断路器智能控制器，其特征在于，所述主供电单元包括自供电电路和/或外接辅助电源。

3.如权利要求1所述断路器智能控制器，其特征在于，所述人机操作部件还包括与第二处理单元连接的整定电路、显示电路，整定电路用于设定断路器的整定参数，显示电路用于显示断路器的保护信息。

4.如权利要求3所述断路器智能控制器，其特征在于，所述整定电路为DIP开关或编码开关。

5.如权利要求1所述断路器智能控制器，其特征在于，第一处理单元和第二处理单元之间通过串行通信方式进行数据传输，通过I/O口进行控制指令传输。

6.如权利要求1所述断路器智能控制器，其特征在于，第一处理单元和第二处理单元之间通过工业总线网络进行通信。

7.如权利要求1所述断路器智能控制器，其特征在于，所述低功耗工作模式是休眠工作模式。

8.如权利要求1所述断路器智能控制器，其特征在于，控制部件和人机操作部件使用各自独立的分体式安装方式，两者之间利用软线进行通信连接。

9.如权利要求8所述断路器智能控制器，其特征在于，所述断路器包括相互之间活动连接的断路器本体、断路器面罩；所述控制部件固定安装于断路器本体上，所述人机操作部件固定安装于断路器面罩上。

10.一种断路器，包括权利要求1～9任一项所述断路器智能控制器。