CN108520847A - 一种永磁机构控制模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁机构控制模块，包括主控电路、电源接口、电容充电电路、分/合储能电容、驱动电路、执行电路、回路检测电路、存储电路、状态输入接口、指示电路、告警电路和通讯接口。本发明可实时监测永磁机构状态，出现故障后自动告警并发出指示，同时还具有智能防勿动和永磁机构本体检测功能，避免误操作引发事故；同时还采用了采用恒功率分段充电策略，充电速度快；并且还能对电容寿命作出评估。本发明运行稳定、功能完善，满足了自动化、智能化、小型化的要求，可以广泛应用于控制和驱动永磁操动机构真空断路器的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制和驱动永磁操动机构真空断路器的控制模块。
背景技术
随着配网自动化建设的不断推进，永磁真空断路器的应用规模逐步扩大。传统的永磁真空断路器控制模块功能比较单一，大多采用继电器实现驱动，不能实时监测出开关机构和控制模块状态，当机构或控制模块出现故障时，操作人员依然会操作开关的分合，造成严重的操作事故。
发明内容
本发明提出了一种永磁机构控制模块，其目的在于：实时监测永磁机构的状态，故障后避免误操作引发事故。
本发明技术方案如下：
一种永磁机构控制模块，包括主控电路、电源接口、电容充电电路、分/合储能电容、驱动电路、执行电路、回路检测电路、存储电路、状态输入接口、指示电路、告警电路和通讯接口；
所述电容充电电路、驱动电路、回路检测电路、存储电路、状态输入接口、指示电路、告警电路和通讯接口分别与主控电路相连接；
所述电源接口与电容充电电路相连接；所述电容充电电路还与分/合储能电容相连接；
所述分/合储能电容以及驱动电路还分别与执行电路相连接；
所述电源接口用于接入电源，经电容充电电路变换后为分/合闸储能电容、主控电路和状态输入接口供电；
所述电容充电回路还用于为分/合储能电容充电，并用于检测电源电压以及分/合储能电容电压；
所述执行电路用于与永磁机构相连接、为永磁机构施加驱动电流信号并检测永磁机构状态；
所述回路检测电路用于在永磁机构动作时检测回路电流大小；
所述存储电路用于存储事件信息及参数；
所述状态输入接口用于连接永磁机构所属真空断路器的分合闸辅助触点；
所述通讯接口用于与上一级配电终端相连接。
作为本发明的进一步改进：还包括与主控电路相连接的维护接口，用于对控制模块的参数进行维护。
作为本发明的进一步改进：当永磁机构出现接线端子松动或断线时，存储电路记录故障状态，并通过指示电路显示、通过告警电路报警、通过通讯接口将信息发送给上一级配电终端，同时控制模块会自检内部功率器件是否损坏，并进行合闸闭锁来实现多级验证和防误动。
作为本发明的进一步改进：电源得电后，将电容充电电路内两组MOSFET通断占空比调整为1，实现最大恒功率的第一段充电；待检测到电容充电电路电压和充电回路电流后，主控电路读取存储电路内设定的参数，通过调整电容充电电路内两组MOSFET通断占空比，实现恒功率第二段充电，第二段充电过程中随着分/合储能电容两端电压升高充电电流逐渐减小，直至完成分/合储能电容的充电。
作为本发明的进一步改进：控制模块首次执行分合操作时，主控电路、分/合闸储能电容、驱动电路、回路检测电路和执行电路首先完成永磁机构线圈正负极性的自动校正；校正后，主控电路实时监测永磁机构状态、分/合储能电容状态和通讯状态，当有分合指令时通过执行电路完成永磁机构的动作。
作为本发明的进一步改进：每次分合闸控制后均对分/合储能电容的寿命进行评估：记录分/合储能电容本次所释放的驱动电流、分/合储能电容释放前后的压差以及分/合储能电容释放后的充电时间，并将记录的数据并与前一次记录的数据比对，若本次数据与前次数据之间的偏差大于预设的允差，主控电路发出电容寿命变短的提示和告警。
相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：（1）本发明可实时监测永磁机构状态，出现故障后自动告警并发出指示，同时还可以通过合闸闭锁等实现多级验证和防误动，避免误操作引发事故；（2）本发明采用恒功率分段充电策略，充电速度快；（3）本发明可以实时监测电容和电源状态，并对电容寿命作出评估。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1，一种永磁机构控制模块，包括金属机壳1，还包括设置在机壳1中的主控电路6、电源接口11、电容充电电路12、分/合储能电容13、驱动电路14、执行电路2、回路检测电路3、存储电路9、状态输入接口10、指示电路4、告警电路5和通讯接口8。
所述电容充电电路12、驱动电路14、回路检测电路3、存储电路9、状态输入接口10、指示电路4、告警电路5和通讯接口8分别与主控电路6相连接；
主控电路6采用低功耗高性能16位微处理器，包含看门狗和复位电路。
所述电源接口11与电容充电电路12相连接；所述电容充电电路12还与分/合储能电容13相连接；电容充电电路12采用模拟数字混合电路。
所述分/合储能电容13以及驱动电路14还分别与执行电路2相连接；所述分/合储能电容13采用宽温度范围低漏电流长寿命电解电容。
所述电源接口11用于接入电源，经电容充电电路12变换后为分/合闸储能电容、主控电路6和状态输入接口10供电。
所述电容充电回路还用于为分/合储能电容13充电，并用于检测电源电压以及分/合储能电容13电压。
所述驱动电路14为电压控制型电容隔离电路，速度可达到1MHz，可快速完成永磁机构动作并且安全电压可达到5Kv，通过高速隔离电路与主控电路6相连接。
所述执行电路2采用高速大电流IGBT芯片，内部还设有反电势吸收单元，所述反电势吸收单元为无感薄膜电容。所述执行电路2通过航空插头连接断路器的永磁机构，为永磁机构施加驱动电流信号并检测永磁机构状态。
所述回路检测电路3采用宽电压低漏电流晶体管，与主控电路6通过双向光耦隔离方式连接，用于在永磁机构动作时检测回路电流大小。
所述存储电路9采用高速铁电，通过IIC方式连接主控电路6，用于存储事件信息及参数。
所述状态输入接口10通过隔离滤波电路连接主控电路6，用于连接永磁机构所属真空断路器的分合闸辅助触点。
所述通讯接口8含一路隔离485通信和一路GPRS通信，与主电路连接且二者为复用模式，实现控制模块远程通信，用于与上一级配电终端相连接。
所述告警电路5采用集电极开路方式与主控电路6连接。
所述指示电路4采用高亮度低功耗LED半导体。
控制模块还包括通过串口与主控电路6相连接的维护接口7，用于对控制模块的参数进行维护。所述维护接口7的屏蔽层与机壳1的接地端相连接。
工作过程为：
控制模块接好连接线缆后接通电源，电容充电电路12首先会进行硬件电路及其接口进行自检，包含主控电路6、指示电路4、回路检测电路3、状态输入接口10、驱动电路14、执行电路2自检，自检通过后延时1秒，主控电路6运行，系统启动，运行初始化程序，进行软件自检并通过指示电路4显示，若有异常指示电路4LED会直接点亮。
电源得电后，将电容充电电路12内两组MOSFET通断占空比调整为1，实现最大恒功率的第一段充电；待检测到电容充电电路12电压和充电回路电流后，主控电路6读取存储电路9内设定的参数，通过调整电容充电电路12内两组MOSFET通断占空比，实现恒功率第二段充电，第二段充电过程中随着分/合储能电容13两端电压升高充电电流逐渐减小，直至完成分/合储能电容13的充电。
控制模块首次执行分合操作时，主控电路6、分/合闸储能电容、驱动电路14、回路检测电路3和执行电路2首先完成永磁机构线圈正负极性的自动校正；校正后，主控电路6实时监测永磁机构状态、分/合储能电容13状态和通讯状态，当有分合指令时通过执行电路2完成永磁机构的动作。
每次分合闸控制后均对分/合储能电容13的寿命进行评估：记录分/合储能电容13本次所释放的驱动电流、分/合储能电容13释放前后的压差以及分/合储能电容13释放后的充电时间，并将记录的数据并与前一次记录的数据比对，若本次数据与前次数据之间的偏差大于预设的允差，主控电路6发出电容寿命变短的提示和告警。
当永磁机构出现接线端子松动或断线时，存储电路9记录故障状态，并通过指示电路4显示、通过告警电路5报警、通过通讯接口8将信息发送给上一级配电终端，同时控制模块会自检内部功率器件是否损坏，并进行合闸闭锁来实现多级验证和防误动。控制模块还具备合分闸连锁、防跳及闭锁等功能。异常状态下，控制模块还能够快速做出相应故障判断和结果控制，同时能够自动校正永磁机构线圈正负极性。
本控制模块不受限于永磁机构，可以实现线圈开路检测。
Claims (6)
1.一种永磁机构控制模块，其特征在于：包括主控电路（6）、电源接口（11）、电容充电电路（12）、分/合储能电容（13）、驱动电路（14）、执行电路（2）、回路检测电路（3）、存储电路（9）、状态输入接口（10）、指示电路（4）、告警电路（5）和通讯接口（8）；
所述电容充电电路（12）、驱动电路（14）、回路检测电路（3）、存储电路（9）、状态输入接口（10）、指示电路（4）、告警电路（5）和通讯接口（8）分别与主控电路（6）相连接；
所述电源接口（11）与电容充电电路（12）相连接；所述电容充电电路（12）还与分/合储能电容（13）相连接；
所述分/合储能电容（13）以及驱动电路（14）还分别与执行电路（2）相连接；
所述电源接口（11）用于接入电源，经电容充电电路（12）变换后为分/合闸储能电容、主控电路（6）和状态输入接口（10）供电；
所述电容充电回路还用于为分/合储能电容（13）充电，并用于检测电源电压以及分/合储能电容（13）电压；
所述执行电路（2）用于与永磁机构相连接、为永磁机构施加驱动电流信号并检测永磁机构状态；
所述回路检测电路（3）用于在永磁机构动作时检测回路电流大小；
所述存储电路（9）用于存储事件信息及参数；
所述状态输入接口（10）用于连接永磁机构所属真空断路器的分合闸辅助触点；
所述通讯接口（8）用于与上一级配电终端相连接。
2.如权利要求1所述的永磁机构控制模块，其特征在于：还包括与主控电路（6）相连接的维护接口（7），用于对控制模块的参数进行维护。
3.如权利要求1所述的永磁机构控制模块，其特征在于：当永磁机构出现接线端子松动或断线时，存储电路（9）记录故障状态，并通过指示电路（4）显示、通过告警电路（5）报警、通过通讯接口（8）将信息发送给上一级配电终端，同时控制模块会自检内部功率器件是否损坏，并进行合闸闭锁来实现多级验证和防误动。
4.如权利要求1所述的永磁机构控制模块，其特征在于：电源得电后，将电容充电电路（12）内两组MOSFET通断占空比调整为1，实现最大恒功率的第一段充电；待检测到电容充电电路（12）电压和充电回路电流后，主控电路（6）读取存储电路（9）内设定的参数，通过调整电容充电电路（12）内两组MOSFET通断占空比，实现恒功率第二段充电，第二段充电过程中随着分/合储能电容（13）两端电压升高充电电流逐渐减小，直至完成分/合储能电容（13）的充电。
5.如权利要求1所述的永磁机构控制模块，其特征在于：控制模块首次执行分合操作时，主控电路（6）、分/合闸储能电容、驱动电路（14）、回路检测电路（3）和执行电路（2）首先完成永磁机构线圈正负极性的自动校正；校正后，主控电路（6）实时监测永磁机构状态、分/合储能电容（13）状态和通讯状态，当有分合指令时通过执行电路（2）完成永磁机构的动作。
6.如权利要求1至5任一所述的永磁机构控制模块，其特征在于：每次分合闸控制后均对分/合储能电容（13）的寿命进行评估：记录分/合储能电容（13）本次所释放的驱动电流、分/合储能电容（13）释放前后的压差以及分/合储能电容（13）释放后的充电时间，并将记录的数据并与前一次记录的数据比对，若本次数据与前次数据之间的偏差大于预设的允差，主控电路（6）发出电容寿命变短的提示和告警。
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| CN103123882A (zh) * | 2013-02-26 | 2013-05-29 | 滁州学院 | 双稳态永磁真空断路器智能控制器 |
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