CN106099836A - 断路器的控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造涉及一种断路器的控制装置，具体地说，涉及一种与断路器配套使用的断路器的控制装置及其控制方法。包括设置在断路器的负荷端的电流采集电路，所述断路器的输入端和负荷端之间跨接有控制单元，控制单元由串联的限流电阻、可控开关构成，可控开关的控制端连接到驱动电路的输出端。本发明充分利用了断路器原有的动作机构，仅增加了外围的控制装置，即可大大提高断路器的附加性能，避免变压器因长时间处于过负荷状态而损坏。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种断路器的控制装置，具体地说，涉及一种与断路器配套使用的断路器的控制装置及其控制方法。
背景技术
配电柜中通过断路器向外输出多条电缆、电线给用户供电，随着生产、生活的需要，用户会不断增加负荷。由于配电柜中的断路器只有在出现短路电流或一定的剩余电流时才会自动断开，既没有负荷检测功能，也没有过负荷的断开功能。而且，配电柜中没有针对每一条出线的过负荷检测及断开功能，也往往没有总的负荷监测装置，易导致某条出线长期过负荷或配电变压器长期过负荷的情况，从而使线路和变压器因长时间处于过负荷状态而损坏。
发明内容
本发明提出一种断路器的控制装置及其控制方法，它与现有配电柜中的断路器配套使用，能够对流经该断路器的负荷进行实时监测，当该支路的负荷超过设计的额定负荷时，则通过控制器对其进行控制，实现在持续过负荷一定时间后断开该支路，从而避免线路或变压器损坏。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明所述断路器的控制装置包括设置在断路器的负荷端的电流采集电路，所述断路器的输入端和负荷端之间跨接有控制单元，所述控制单元由串联的限流电阻、可控开关（继电器或可控电力电子器件IGBT、MOSFET）构成，可控开关的控制端连接到驱动电路的输出端；所述电流采集电路包括设置在断路器负荷端的电流传感器、连接在电流传感器输出端的信号调理电路，所述信号调理电路的输出端连接到转换及计算单元的输入端，所述计算单元的输出端连接到驱动电路的输入端。
所述断路器的控制方法，包括如下步骤：
在断路器的输入端和负荷端跨接常开的控制单元，控制单元的两端分别连接在不同的相线上；
分别检测断路器负荷端各相的输出电流，若断路器负荷端各相的输出电流均小于等于设定值或者超过设定值的时间未达上限，控制单元不动作；若断路器负荷端任何一相的输出电流大于设定值且持续时间超过上限，控制单元动作，在控制单元跨接的两端之间形成足以触发断路器动作的触发电流。
本发明的有益效果：
本发明利用断路器的剩余电流动作机构，当过负荷时，通过人为制造可控剩余电流，从而使断路器断开。充分利用了断路器原有的动作机构，仅增加了外围的控制装置，即可大大提高断路器的附加性能，避免变压器因长时间处于过负荷状态而损坏。
附图说明
图1为本发明一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述断路器的控制装置包括设置在断路器1的负荷端的电流采集电路2，所述断路器1的输入端和负荷端之间跨接有控制单元4，并且控制单元4的两端分别连接在不同的相线上，所述控制单元4由串联的限流电阻R、可控开关K构成，所谓可控开关K，是指继电器或可控电力电子器件IGBT、MOSFET，可控开关K的控制端连接到驱动电路8的输出端；所述电流采集电路2包括设置在断路器1负荷端的电流传感器5、连接在电流传感器5输出端的信号调理电路6，所述信号调理电路6的输出端连接到转换及计算单元3的输入端，所述计算单元3的输出端连接到驱动电路8的输入端。
所述断路器的控制方法，包括如下步骤：
A）在断路器的输入端和负荷端跨接常开的控制单元4，控制单元4的两端分别连接在不同的相线上；
B）分别检测断路器负荷端各相的输出电流，若断路器负荷端各相的输出电流均小于等于设定值或者超过设定值的时间未达上限，控制单元4不动作；若断路器负荷端任何一相的输出电流大于设定值且持续时间超过上限，控制单元4动作，在控制单元4跨接的两端之间形成足以触发断路器动作的触发电流。
本发明发明创造主要包括三大部分：电流采集电路2、转换及计算单元3和断路器控制单元4。这三部分与断路器1相配合，可以实现过负荷的实时监测及反时限断开功能，避免线路和变压器长期过负荷产生过热而损坏。
具体来讲，电流采集电路2包括电流传感器5和信号调理电路6，将强电的电流信号转换成一定范围内的弱电的电压信号，经转换及计算单元3的A/D转换器变换成数字信号，在转换及计算单元3的CPU部分7进行电流有效值的计算、过负荷判断及过负荷的反时限控制。若某一相输出电流达到过负荷的时间上限，则转换及计算单元3的I/O口输出控制信号，经驱动电路8使可控开关K闭合，从而在限流电阻R和可控开关K形成电流iB2，调节限流电阻R可以控制iB2的大小。
根据基尔霍夫电流定律，在当断路器控制的支路正常运行时，有：
iA+iB+iC+iN＝0
如果发生单相或两相接地故障，则有：
iA+iB+iC+iN≠0
定义剩余电流iΔ＝iA+iB+iC+iN。当发生单相或两相接地故障时，剩余电流不为零。当剩余电流超过断路器的剩余电流动作阈值I△时，其动作机构将断路器断开。
本发明创造正是利用断路器的剩余电流动作机构，当过负荷时，通过人为制造可控剩余电流，从而使断路器断开。
当可控开关K闭合时，有：
iA+iB1+iB2+iC+iN＝0
此时断路器的剩余电流为：
iΔ＝iA+iB1+iC+iN＝-iB2
可见，控制iB2的大小，就可以控制此时断路器剩余电流的大小，使iB2的有效值大于剩余电流动作阈值，可使断路器断开。iB2的大小，与限流R有关。断路器剩余电流动作阈值为I△，则限流电阻R的取值为：
其中，UL为线电压有效值。
可控开关K断开时，对剩余电流没有任何影响。而当过负荷造成可控开关K闭合时，产生人为剩余电流使断路器断开，断路器已不工作。所以，本装置并没有影响断路器原来的剩余电流保护的功能。
Claims (2)
1.断路器的控制装置，包括设置在断路器（1）的负荷端的电流采集电路（2），其特征在于：所述断路器（1）的输入端和负荷端之间跨接有控制单元（4），所述控制单元（4）由串联的限流电阻（R）、可控开关（K）构成，可控开关（K）的控制端连接到驱动电路（8）的输出端；所述电流采集电路（2）包括设置在断路器（1）负荷端的电流传感器（5）、连接在电流传感器（5）输出端的信号调理电路（6），所述信号调理电路（6）的输出端连接到转换及计算单元（3）的输入端，所述计算单元（3）的输出端连接到驱动电路（8）的输入端。
2.根据权利要求1所述断路器的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
A）在断路器的输入端和负荷端跨接常开的控制单元（4），控制单元（4）的两端分别连接在不同的相线上；
B）分别检测断路器负荷端各相的输出电流，若断路器负荷端各相的输出电流均小于等于设定值或者超过设定值的时间未达上限，控制单元（4）不动作；若断路器负荷端任何一相的输出电流大于设定值且持续时间超过上限，控制单元（4）动作，在控制单元（4）跨接的两端之间形成足以触发断路器动作的触发电流。
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- 2016-06-17 CN CN201610432698.3A patent/CN106099836A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20161109 |