CN107907722A - 一种电能表外置断路器复锁系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电能表外置断路器复锁系统，其包括MCU、电源模块、用于驱动断路器分合闸的电机驱动模块以及用于获取控制信号的控制信号检测模块，所述MCU与所述电机驱动模块连接，所述MCU与所述控制信号检测模块连接，所述控制电路还设有用于检测手柄所处位置的手柄位置检测模块以及齿轮位置检测模块，所述齿轮位置检测模块分别带动主动齿轮转动的电机以及MCU连接，所述手柄位置检测模块与所述MCU连接，本发明通过引入手柄位置检测以及齿轮位置检测，使得MCU可以明确知道当前动作时手柄上是否发生过人为操作，从而在执行动作时有所区分，避免潜在风险。
Description
技术领域
本发明涉及电能表外置断路器技术领域，具体涉及一种电能表外置断路器复锁系统。
背景技术
根据我国供电网络智能化的需求，国家电网公司对断路器要求实现供电网络智能化，要求可以在终端用户处进行远程控制进行分合闸以及预付费等功能等功能，并出台了相关标准，如《电能表用外置负荷开关技术规范》。该规范规定，电能表外置断路器自动型产品必须具有手自动切换功能，在后级电路需要维修时将断路器手柄拉下，并切换工作模式至手动位置。但是广大人民群众并不完全了解，甚至是不了解该断路器的功能，则有可能只拉手柄而不进行工作模式切换操作，留下安全隐患。
发明内容
为了解决以上的不足，本发明提供了一种电能表外置断路器复锁系统。
本发明提供一种电能表外置断路器复锁系统，其包括MCU、电源模块、用于驱动断路器分合闸的电机驱动模块以及用于获取控制信号的控制信号检测模块，所述MCU与所述电机驱动模块连接，所述MCU与所述控制信号检测模块连接，所述控制电路还设有用于检测手柄所处位置的手柄位置检测模块以及齿轮位置检测模块，所述齿轮位置检测模块分别带动主动齿轮转动的电机以及MCU连接，所述手柄位置检测模块与所述MCU连接，所述MCU还设有在人为分闸操作后发出控制指令的复锁模块，所述MCU通过手柄位置检测模块与齿轮位置检测模块检测的信号进行判定，是否发生过人为分闸操作，并通过复锁模块锁定驱动模块。
所述控制电路还设有功能切换模块。
所述齿轮位置检测模块包括两种状态检测：主动齿轮复位位置检测，主动齿轮分闸位置检测。
所述齿轮位置检测模块采用微动开关。
所述控制信号检测模块包括光耦U4，所述光耦U4的阳极串联二极管D12后接端口CTR，所述光耦U4的阴极依次串联电阻R19和电阻R17接市电N线，所述光耦U4的集电极接电源VCC_5，所述光耦U4的发射极依次通过电容C10、电阻R11接地后接MCU。
所述光耦U4的阳极与二极管D12之间串联发光二极管。
所述光耦U4的阳极与阴极之间依次并联二极管D10、电容C8和电容C21。
所述手柄位置检测模块包括与断路器手柄联动配合的驱动件以及由驱动件触发的具有至少两个微动开关，所述驱动件具有在断路器合闸时触发一个微动开关的第一状态和在断路器分闸时触发另一个微动开关的第二状态。
本发明通过引入手柄位置检测以及齿轮位置检测，使得MCU可以明确知道当前动作时手柄上是否发生过人为操作，从而在执行动作时有所区分，避免潜在风险。
附图说明
图1为本发明的逻辑框图。
图2为电源模块的电路原理图。
图3为控制信号检测模块的电路原理图。
图4为MCU的电路原理图。
图5为手柄位置检测模块以及齿轮位置检测模块的电路原理图。
图6、图7、图8和图9为图2的局部示意图。
图10为本发明的操作步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图1到图9所示，本发明公开了一种电能表外置断路器复锁系统，其包括MCU1、电源模块3、用于驱动断路器分合闸的电机驱动模块2以及用于获取控制信号的控制信号检测模块5，所述MCU1与所述电机驱动模块2连接，所述MCU输出控制信号并通过电机驱动模块驱动齿轮旋转，从而实现重合闸操作，所述MCU1与所述控制信号检测模块5连接，所述MCU获取控制信号检测模块输出的信号，所述控制电路还设有用于检测手柄所处位置的手柄位置检测模块6以及齿轮位置检测模块7，所述齿轮位置检测模块分别带动主动齿轮转动的电机以及MCU连接，所述手柄位置检测模块与所述MCU连接。所述MCU采用PIC16F1503芯片。
其中手柄位置检测模块用于检测断路器手柄所处位置，其由重合闸机构中与断路器手柄同轴联动的驱动件驱动实现；齿轮位置检测模块用于检测重合闸装置主动齿轮所在位置，由主动齿轮驱动实现。
而MCU还设有复锁模块，在手柄位置检测模块检测的断路器手柄所处位置与齿轮位置检测模块检测的主动齿轮所在位置不同时，进行判定是否是人为分闸，在判定属于人为分闸时，则复锁模块则锁定驱动模块，在控制信号重新到来时禁止合闸，避免潜在电击风险，提高安全可靠性。
所述控制电路还设有功能切换模块4，功能切换模块用于转换该控制电路的控制功能，即实现手动跟自动的功能切换。
基于产品功能，主动齿轮转动依次经过齿轮分闸位置、齿轮复位位置，推动手柄直到手柄合闸位置；当主动齿轮转动于齿轮分闸位置和齿轮复位位置之间时，手柄处于自由状态，可以手动或经由断路器自由操作。
所述齿轮位置检测模块包括两种状态检测：主动齿轮复位位置检测，主动齿轮分闸位置检测。主动齿轮复位位置为正常合闸操作结束后主动齿轮的保持位置；主动齿轮分闸位置为正常分闸操作结束后主动齿轮侧保持位置。
所述齿轮位置检测模块采用微动开关。通过主动齿轮转动分别触碰不同的微动开关来实现不同的位置实现，也可以采用霍尔传感器进行位置检测。
如图3所示，所述控制信号检测模块包括光耦U4，所述光耦U4的阳极串联二极管D12后接端口CTR，所述光耦U4的阴极依次串联电阻R19和电阻R17接市电N线，所述光耦U4的集电极接电源VCC_5，所述光耦U4的发射极依次通过电容C10、电阻R11接地后接MCU。所述光耦U4的阳极与二极管D12之间串联发光二极管。所述光耦U4的阳极与阴极之间依次并联二极管D10、电容C8和电容C21，所述电容C8和电容C21分别位于发光二极管D9的前后两端，来实现检测端的保护以及信号过滤，来保证检测的准确性，将来自与电表的控制信号转换成MCU可识别的信号。
所述手柄位置检测模块包括与断路器手柄联动配合的驱动件以及由驱动件触发的具有至少两个微动开关，所述驱动件具有在断路器合闸时触发一个微动开关的第一状态和在断路器分闸时触发另一个微动开关的第二状态。该检测用于识别手柄是否处于合闸位置。
所述电源模块包括开关电源以及稳压电路，其中开关电路包括依次连接的整流电路、输入储能滤波电路、电源芯片、高频变压器、输出储能滤波电路以及线性稳压电路。详细电路见图2、图6、图7、图8和图9。
如图10所示，在操作时，首先通过判定获取的控制信号是分闸信号还是合闸信号，若是分闸信号，则自动分闸，而是合闸信号时，则判定是否处于手动模式还是自动模式，处于手动模式，则需要手动合闸，而处于自动模式时，则需要判定上次分闸是手动分闸还是自动分闸，在上次分闸属于手动时，则这次合闸也需要手动合闸，而上次分闸属于自动时，则此次也可以自动合闸。
实际即通过手柄位置检测模块和齿轮位置检测模块两个同步的状态是否一致，来进行判定是否处于手动分闸的状态，并通过复锁模块将驱动模块锁定，避免自动合闸。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电能表外置断路器复锁系统，其特征在于： 其包括MCU、电源模块、用于驱动断路器分合闸的电机驱动模块以及用于获取控制信号的控制信号检测模块，所述MCU与所述电机驱动模块连接，所述MCU与所述控制信号检测模块连接，所述控制电路还设有用于检测手柄所处位置的手柄位置检测模块以及齿轮位置检测模块，所述齿轮位置检测模块分别带动主动齿轮转动的电机以及MCU连接，所述手柄位置检测模块与所述MCU连接，所述MCU还设有在人为分闸操作后发出控制指令的复锁模块，所述MCU通过手柄位置检测模块与齿轮位置检测模块检测的信号进行判定，是否发生过人为分闸操作，并通过复锁模块锁定驱动模块。
2.根据权利要求1所述的一种电能表外置断路器复锁系统，其特征在于：所述控制电路还设有功能切换模块。
3.根据权利要求1所述的一种电能表外置断路器复锁系统，其特征在于：所述齿轮位置检测模块包括两种状态检测：主动齿轮复位位置检测，主动齿轮分闸位置检测。
4.根据权利要求3所述的一种电能表外置断路器复锁系统，其特征在于：所述齿轮位置检测模块采用微动开关。
5.根据权利要求1所述的一种电能表外置断路器复锁系统，其特征在于：所述控制信号检测模块包括光耦U4，所述光耦U4的阳极串联二极管D12后接端口CTR，所述光耦U4的阴极依次串联电阻R19和电阻R17接市电N线，所述光耦U4的集电极接电源VCC_5，所述光耦U4的发射极依次通过电容C10、电阻R11接地后接MCU。
6.根据权利要求5所述的一种电能表外置断路器复锁系统，其特征在于：所述光耦U4的阳极与二极管D12之间串联发光二极管。
7.根据权利要求5所述的一种电能表外置断路器复锁系统，其特征在于：所述光耦U4的阳极与阴极之间依次并联二极管D10、电容C8和电容C21。
8.根据权利要求1所述的一种电能表外置断路器复锁系统，其特征在于：所述手柄位置检测模块包括与断路器手柄联动配合的驱动件以及由驱动件触发的具有至少两个微动开关，所述驱动件具有在断路器合闸时触发一个微动开关的第一状态和在断路器分闸时触发另一个微动开关的第二状态。
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