CN110380380A - 一种断路器的智能负载保护系统 - Google Patents
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Abstract
一种断路器的智能负载保护系统，包括断路器本体，还包括后台控制装置和采集装置；所述采集装置装配在断路器本体内部的引弧片内，所述后台控制装置设置在车间内部原有的智能控制器操作台上；所述采集装置包括电源部分、温度采集部分和处理部分；所述电源部分为处理部分和温度采集部分供电；所述温度采集部分包括温度传感器，所述温度传感器与第一控制芯片的P1.0端连接；所述处理部分包括第一控制芯片和第一无线模块；所述第一无线模块与第一控制芯片的RX1和TX1端连接，所述温度传感器设置在采集装置的底部、与引弧片接触的底部。本发明通过后台控制装置和采集装置，来实现监测断路器工况的目的，具有结构简单，测量准确，保护动作精确的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种负载保护装置，用于断路器温度过高时，能够对其负载端的重要负载进行保护，属于电力开关技术领域。
背景技术
在军工，铁道交通、航空、石油化工等连续供电高要求的场合，以及钢铁冶金、光伏风电等环境相对恶劣的领域；多支路负载同时处于工作状态，若上级断路器发生异常工况，会导致多支路崩溃断电，为了防止上述情况发生，多采用设置上级断路器动作电流值来切断支路负载的方法，来实现对重要负载的保护。但是，这种保护方式只是简单的电流型监测和保护，不能根据现场工况和断路器的实际状态做出合理的卸载和报警指令。比如上级断路器本身发生了温度升高的问题，或由于外部环境温度过高、铜排连接松动等原因导致温度升高，从而导致断路器故障烧毁断开，引发大面积停电，甚至电网崩溃，此时不重要负载和重要的负载将会面临长时间不能恢复的停电故障，危及人身安全，并/或造成经济损失，对用户的财产造成重大的损失。
目前对重要负载进行保护的方案是采用在每个负载前设置断路器，通过上级控制芯片监测到的来实现保护重要负载的目的，若断路器发生过载，则切断下级不重要负载，从而上级断路器降容，以达到重要负载不断电的目的。若这种技术方案在负载较多的情况下运用，将会形成复杂的线路连接。同时，上述技术方案在判断断路器工况时，通过测量流经断路器的电流大小的方式，来实现监测断路器工况的目的，这种测量电流的方式，测量不准确，误差大，易受短时异常电流的影响，不能监测断路器本身的状态和安装工况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种断路器的智能负载保护系统，其结构简单，测量准确，实现了对重要负载精确保护的目的。
本发明所述问题是通过以下技术方案解决的：
一种断路器的智能负载保护系统，包括断路器本体，还包括后台控制装置和采集装置；所述采集装置装配在断路器本体内部的引弧片内，所述后台控制装置设置在车间内部原有的智能控制器操作台上；所述采集装置包括电源部分、温度采集部分和处理部分；所述电源部分为处理部分和温度采集部分供电；所述温度采集部分包括温度传感器，所述温度传感器与第一控制芯片的P1.0端连接；所述处理部分包括第一控制芯片和第一无线模块；所述第一无线模块与第一控制芯片的RX1和TX1端连接，所述温度传感器设置在采集装置的底部、与引弧片接触的底部。
上述的断路器的智能负载保护系统，所述电源部分包括电流互感器、整流器、第一滤波电容、稳压芯片和第二滤波电容；所述电流互感器与整流器的输入端连接；所述第一滤波电容并联在整流器的输出端；所述稳压芯片的3端与整流器的输出端连接，2端接地，1端与第一控制芯片的IN1端连接。
上述的断路器的智能负载保护系统，所述后台控制装置包括第二控制芯片、第二无线模块、扬声器、第一继电器、第二继电器、主负载断路器控制回路的接线端子和次负载断路器控制回路的接线端子；所述第二无线模块与第二控制芯片的RX3和TX3端连接；所述扬声器与第二控制芯片的OUT1端连接；所述第一继电器与第二控制芯片的OUT2端连接，所述第一继电器的常开控制触点与主负载断路器控制回路的接线端子连接；所述第二继电器与第二控制芯片的OUT3端连接，所述第二继电器的常开控制触点与次负载断路器控制回路的接线端子连接。
上述的断路器的智能负载保护系统，所述采集装置增设第一接线端子，所述第一接线端子与第一控制芯片的RX2和TX2端连接；所述后台控制装置增设第二接线端子,所述第二接线端子与第二控制芯片的RX4和TX4端连接。所述第一接线端子与第二接线端子连接。
本发明通过后台控制装置和采集装置；能够实现实时监测断路器工作状态的目的，从而达到保护重要负载不断电的效果；所述采集装置包括电源部分、温度采集部分和处理部分，能够实时监测断路器的工作状态；所述电源部分采用电流互感器CT产生的电流替代电源，将大大节省能源，并简化了电路；所述温度采集部分采集断路器触头温度，能够实现对精确的温度采集，避免测量不精确造成的误报警；所述处理部分能够实现将测温数据实时上传，保证数据的实时性；所述后台控制装置将进行报警和分级卸除不重要负载的命令，实现对负载的及时保护。尤其是温度采集部分以温度传感器为主要元件监测断路器的工况，与过去采用电流互感器来测量通过断路器的电流的方式相比，测量精确，误差小，不易受异常电流的影响。
附图说明
图1为本发明采集装置电原理图；
图2为采集装置在断路器内部安装示意图；
图3为采集装置在断路器内部的局部示意图；
图4为采集装置安装位置的局部俯视图；
图5为后台控制装置电原理图；
图6为后台控制装置安装示意图。
图中各标号清单为：CPU1.第一控制芯片,CPU2.第二控制芯片,CT.电流互感器，D1.整流器，C1.第一滤波电容,C2.第二滤波电容,D2.稳压芯片,RT.温度传感器，RF1.第一无线模块，RF2.第二无线模块，P1.第一接线端子，P2.第二接线端子，P3.主负载断路器控制回路的接线端子，P4.次负载断路器控制回路的接线端子，SP.扬声器，J1.第一继电器，J2.第二继电器，4.静触头的纯铜母线，5.静触头的银触点，6.采集装置，7.动触头，8.引弧片，9.灭弧栅片，10.后台控制装置。
具体实施方式
参看图1、图2、图3和图4，本发明在进行断路器异常工况信息采集时，为了达到更好的测量效果，采用温度作为工况信息进行采集，所述温度传感器RT代替电流互感器监测，结合测量结果更加准确。
断路器内部结构较紧凑，为了精简线路，使得采集装置对断路器的影响尽可能的小，其采集装置内设独立的电源部分进行供电。所述电源部分是采用电流互感器CT产生的电流替代电源，将大大节省能源，并简化了电路，减小了外接电源，对断路器造成的影响。
断路器在正常工作时，通过动触头7与静触头的银触点5的接触与分合实现断路器的断开与闭合，在灭弧时，引弧片8与灭弧栅片9相连，进行引弧灭弧操作。
本发明中采集装置6装配在断路器本体内部的引弧片8内部，引弧片8内部空间恰好能够容纳采集装置，且引弧片8与静触头的纯铜母线4相连，纯铜母线4与引弧片8温度一致，可以通过测量引弧片8的温度，间接测得静触头的纯铜母线4的温度，以实现对断路器工作温度的测量。
参看图5，后台控制装置中控制负载的继电器可以有多个，在切断负载时，温度传感器RT测得的温度超过第一个预设值，则按照第二控制芯片CPU2设置的优先级顺序，将最低优先级的负载切断，温度超过第二个预设值，则再切断一个低优先级的负载，直到剩下重要负载，若温度超过最高预设值，为了保护重要负载，采取将重要负载切断已达到保护重要负载的目的。
后台控制装置采用第二无线模块RF2进行温度信息接收，并将接收到的温度信息传输给第二控制芯片CPU2，所述第二控制芯片CPU2在进行信息统计判断后，控制传扬声器SP报警，同时按照负载的重要性，下达切断不重要负载的命令，则第二继电器J2的触头开关闭合，次负载断路器控制回路的接线端子P4处于通电状态，次负载停止工作。
参看图6，所述后台控制装置设置在车间内部原有的智能控制器操作台上，以实现对负载的及时保护。
参看图1和图5，为了在第一无线模块RF1和第二无线模块RF2出现功能故障的情况下，能够及时的进行断路器工况信息读取，增设第一接线端子P1和第二接线端子P2，实现第二控制芯片CPU1和第二控制芯片CPU2的有线通信。
本发明在工作时，电流互感器CT将感应产生的电流通过第一滤波电容C1、整流器D1、稳压芯片D2和第二滤波电容C2的作用下，给第一控制芯片CPU1提供3.3V的电压。所述温度传感器RT将采集到的断路器触头系统的温度，转化成电信号数据，发送到第一控制芯片CPU1,第一控制芯片CPU1将电信号数据进行采集并通过第一无线模块RF1发出，所述第二无线模块RF2将电信号数据进行接收，并传输给第二控制芯片CPU1；第二控制芯片CPU1将接收到的信号与内部数据进行对比，在电信号数据异常的情况下，通过扬声器SP进行一次报警，同时下达卸载不重要负载的命令，此时，则第二继电器J2的触头开关闭合，次负载断路器控制回路的接线端子P4处于通电状态，次负载停止工作，而第一继电器J1的触头开关仍然保持打开，主负载断路器控制回路的接线端子P4处于正常断电状态，主负载正常工作。
Claims (4)
1.一种断路器的智能负载保护系统，包括断路器本体，其特征在于：还包括后台控制装置(10)和采集装置(6)；所述采集装置(6)装配在断路器本体内部的引弧片(8)内，所述后台控制装置(10)装配在车间内部原有的智能控制器操作台上；所述采集装置(6)包括电源部分、温度采集部分和处理部分；所述电源部分别为处理部分和温度采集部分供电；所述温度采集部分包括温度传感器(RT)，所述温度传感器(RT)与第一控制芯片(CPU1)的P1.0端连接；所述处理部分包括第一控制芯片(CPU1)和第一无线模块(RF1)；所述第一无线模块(RF1)与第一控制芯片(CPU1)的RX1和TX1端连接。
2.根据权利要求1所述的断路器的智能负载保护系统，其特征在于：所述电源部分包括电流互感器(CT)、整流器(D1)、第一滤波电容(C1)、稳压芯片(D2)和第二滤波电容(C2)；所述电流互感器(CT)与整流器(D1)的输入端连接；所述第一滤波电容(C1)并联在整流器(D1)的输出端；所述稳压芯片(D2)的3端与整流器(D1)的输出端连接，2端接地，1端与第一控制芯片(CPU1)的IN1端连接。
3.根据权利要求2所述的断路器的智能负载保护系统，其特征在于：所述后台控制装置(10)包括第二控制芯片(CPU2)、第二无线模块(RF2)、扬声器(SP)、第一继电器(J1)、第二继电器(J2)、主负载断路器控制回路的接线端子(P3)和次负载断路器控制回路的接线端子(P4)；所述第二无线模块(RF2)与第二控制芯片(CPU2)的RX3和TX3端连接；所述扬声器(SP)与第二控制芯片(CPU2)的OUT1端连接；所述第一继电器(J1)与第二控制芯片(CPU2)的OUT2端连接，所述第一继电器(J1)的控制触点(J1-1)与主负载断路器控制回路的接线端子(P3)连接；所述第二继电器(J2)与第二控制芯片(CPU2)的OUT3端连接，所述第二继电器(J2)的控制触点(J2-1)与次负载断路器控制回路的接线端子(P4)连接。
4.根据权利要求1所述的断路器的智能负载保护系统，其特征在于：所述采集装置(6)增设第一接线端子(P1)，所述第一接线端子(P1)与第一控制芯片(CPU1)的RX2和TX2端连接；所述后台控制装置增设第二接线端子(P2),所述第二接线端子(P2)与第二控制芯片(CPU2)的RX4和TX4端连接；所述第一接线端子(P1)与第二接线端子(P2)连接。
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