CN112114543B - 一种交流断路控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交流断路控制器，属于电力控制技术领域。该控制器包括数据采样电路、辅助电源电路、检测电路、MCU电路、故障报警输出电路和薄膜键盘；MCU电路接收数据采样电路采样的模拟信号，处理后得到实际电阻值，辅助电源电路利用所监测断路器上的交流电产生两路辅助电源对MCU电路供电；MCU电路接收薄膜键盘输入的报警门限值并判断实际电阻值与设定值报警门限值的大小，当实测电阻值大于设定值报警门限值时故障报警输出电路输出报警信号并通过显示器显示故障位置。本发明能够实时反映断路器的工作状态，起到故障预警作用。

Description

一种交流断路控制器
技术领域
本发明属于电力控制技术领域，具体涉及一种断路器控制电源为交流电源的断路控制器。
背景技术
在工业生产过程中，由于环境的灰尘、湿度影响容易造成断路器分闸、合闸回路中的常开、常闭触点腐蚀严重，导致断路器不能正常进行分闸、合闸工作。
现有的继电器监测普遍采用《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》DL/T5136-2012中第5.12条相关要求“监视控制回路电源，监视跳、合闸回路的完整性”，只能在断路器分闸、合闸回路断开故障时发出报警，因此，现有的监测手段不能够实时反映断路器的分闸、合闸回路电阻变化的状态。
当断路器分闸、合闸回路中的常开、常闭触点腐蚀，导致断路器分闸、合闸整个回路电阻增大，致使断路器分闸、合闸操作时分闸、合闸线圈上实际分压的电压偏小，这种情况下不能满足《电力工程交流不间断电源系统设计技术规程》DL/T 5491-2014第6.3.4条相关要求“其允许电压降可取交流系统标称电压的10％～15％”，通常会导致断路器发生拒分闸、拒合闸事故的发生。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种交流断路控制器，能够实时反映断路器的工作状态，起到故障预警作用。
一种交流断路控制器，该控制器包括数据采样电路、辅助电源电路、检测电路、MCU电路、故障报警输出电路和薄膜键盘；
所述数据采样电路对从输入交流电压和接入断路器的交流电压进行采样并送至MCU电路进行处理；
所述辅助电源电路利用所监测断路器上的交流电产生两路辅助电源对MCU电路供电；
所述检测电路是通过按键的形式让MCU电路执行断路器回路检测动作；
所述MCU电路接收数据采样电路采样的模拟信号，处理后得到实际电阻值，MCU电路接收薄膜键盘输入的报警门限值并判断实际电阻值与设定值报警门限值的大小，当实测电阻值大于设定值报警门限值时故障报警输出电路输出报警信号并通过显示器显示故障位置。
进一步地，所述MCU电路包括信号保持传输单元和CPU；所述CPU具有A/D转换、故障判断、显示和键盘处理功能；所述A/D转换经过取样、保持、量化及编码四个过程，四个过程在将取样电压的模拟量转换成数字量的过程中同时实现；其中采样频率大于模拟信号中最高频率成分的两倍；所述故障判断功能是当MCU电路接收到检测电路送的TTL电平后，将采集到的取样电压转换为数字量并和设定值作比较，如果大于比较值，CPU输出高电平；所述显示功能是CPU将采集到的取样电阻或者设置值按照需要将电压显示在显示器上；所述键盘处理功能是当薄膜按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下，行线输出时低电平；一旦有键按下，则输入线被拉低，通过读入输入线的状态得知是否有键按下。
进一步地，所述键盘处理功能采用了消抖处理，实现输入电压的设置。
进一步地，所述辅助电源电路通过整流桥的整流得到直流电压，经过降压变压器和TOP芯片的逆变产生5V电源和15V电源。
进一步地，所述MCU电路检测到断路控制器回路中的电阻大于设定值时，输出高电平送到故障报警输出电路。
进一步地，所述故障报警输出电路接收到送过来的高电平，通过隔离送给继电器的线包，继电器动作，控制断路控制器点亮报警灯，同时输出几组常闭常开触点送至外部的控制中心，控制中心能够获知故障位置。
有益效果：
1、本发明能够实现对交流电源系统中断路器的分闸、合闸回路断开故障进行实时监测和报警，装置整体只通过数据采样电路、辅助电源电路、检测电路、MCU电路和故障报警输出电路组成，由MCU电路来判断实际电阻值与设定值报警门限值的大小以获得断路器的故障信息，功能原理可靠且装置结构简单，只需简单接入电路中即可使用。
2、本发明的交流断路控制器保护门限可根据实际情况通过薄膜键盘进行输入设定，操作灵活方便。
3、本发明中的辅助电源电路利用所监测断路器上的交流电压，通过整流桥的整流后得到直流电压，经过降压变压器和TOP芯片的逆变产生5V电源和15V电源对MCU电路供电，不需要专门外接电源，提高了控制器的适装性。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图；
图2所示为本发明的MCU原理图；
图3所示为本发明MCU电路功能实现的流程图；
图4所示为本发明的辅助电源电路图
图5所示为本发明数据采样电路图
图6所示为本发明故障报警输出电路图
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种交流断路控制器，该控制器包括数据采样电路、辅助电源电路、检测电路、MCU电路、故障报警输出电路和薄膜键盘；
数据采样电路对从输入交流电压和接入断路器的交流电压进行采样并送至MCU电路进行处理；
辅助电源电路利用所监测断路器上的交流电产生两路辅助电源对MCU电路供电；
检测电路是通过按键的形式让MCU电路执行断路器回路检测动作；
MCU电路接收数据采样电路采样的模拟信号，处理后得到实际电阻值，MCU电路接收薄膜键盘输入的报警门限值并判断实际电阻值与设定值报警门限值的大小，当实测电阻值大于设定值报警门限值时故障报警输出电路输出报警信号并通过显示器显示故障位置。
由于不知输入交流电压的准确值所以用一路数据采样电路对电源电压进行采样，得到交流电压，再通过二极管的整流得到取样点直流电压V1，将断路器的触点3串入另一路数据采样电路可得到交流取样电压，再经过二极管的整流得到取样直流电压V2，通过滤波整形，送到信号采集保持电路。经过放大，缓冲或定标取样电压即模拟信号，使取样电压适合于模/数转换器的输入，通过传输电路送到MCU电路。MCU根据公式V＝aV1，R＝V2/V-V2，V是电源电压，计算出接触电阻，并显示出来。
检测电路的功能是：如果要检测断路器回路，按下薄膜键盘上的投入按键，12V电平信号经过光耦，光耦动作，输出5V电平信号送给MCU电路。
如附图2所示，MCU电路包括信号保持传输单元和CPU，CPU是MCU电路的核心，它主要实现把采集的取样电压通过内部的高速、高分辨率的A/D转换器的转换，将数字送到显示器上显示，把薄膜键盘送过来的信号经过消抖处理，实现输入电压的设置，并比较判断取样电压是否符合设定的电压，如果大于设定的电压便输出高电平。CPU的外围电路包括电阻、电容、电感，它们主要起滤波限流作用。使取样电压和CPU的辅助电源避免外部电磁干扰，保持稳定性，这样CPU才能稳定地工作。
CPU具有A/D转换、故障判断、显示和键盘处理功能；A/D转换经过取样、保持、量化及编码四个过程，四个过程在将取样电压的模拟量转换成数字量的过程中同时实现；其中采样频率大于模拟信号中最高频率成分的两倍；所述故障判断功能是当MCU电路接收到检测电路送的TTL电平后，将采集到的取样电压转换为数字量并和设定值作比较，如果大于比较值，CPU输出高电平；显示功能是CPU将采集到的取样电阻或者设置值按照需要将电压显示在显示器上；键盘处理功能是当薄膜按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下，行线输出时低电平；一旦有键按下，则输入线被拉低，通过读入输入线的状态得知是否有键按下；按键按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才能稳定下来，抖动时间长短与开关的机械特性有关，一般5～10ms，为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，键盘处理功能采取延时5～10ms达到去抖动的目的。
薄膜键盘上设置电压和基准，通过八个数据线和MCU电路中的CPU连接。
显示器通过两个串口线和CPU连接，这两个串口线是数据和时钟。CPU把模拟量通过采集和转换而成的数据量通过串口线送到液晶数码管并显示出来。
如附图3所示，MCU电路功能实现的步骤包括
步骤1，初始化，显示断路器的实时电阻值；
步骤2，按键检测，
步骤3，延时10ms去抖；
步骤4，判断是否有按键动作，如果有进行下一步，如果没有返回上一步；
步骤5，处理设定电阻门限值，并显示设定值；
步骤6，采集两路的取样电压，
步骤7，通过模数转化，并计算出断路器的电阻值；
步骤8，比较判断：如果设定值大于断路器的电阻值则返回步骤2继续采样比较判断，若设定值小于断路器的电阻值则报警。
如图4所示，辅助电源电路主要实现两路辅助电源的产生，把输入交流电压110V～220V通过保险丝经EMI防电磁干扰电源滤波器，直接整流滤波，然再将滤波后直流电压后送到TOPSwitch芯片N1(TOP222Y),变成脉动可调的高频频脉动电压，经高频变压器T1降压，再经过半波整流和滤波，变成所需要的直流电压。因为需要两路辅助电源，所以高频变压器的次级设计了两个绕组。用次级的一个绕组控制TOP222Y的脉宽，即这一组输出为PWM稳压，由V5、R6和光耦B1完成取样反馈工作。
如附图5所示，为了断路器的控制，数据采样电路有两路取样电压：一路为输入电源电的取样电压再经过全桥整流成直流电压V1；一路为断路器回路取样电压,再经过全桥整流成直流电压V2。二者经过滤波都送给MCU电路。经过CPU的比较，判断是输出高电平还是低电平。
如图6所示：由MCU电路产生的故障信号，此信号为高电平，送到电阻R7上，经过电容的滤波，送给三极管V8(3DK4B)的驱动放大，把驱动能力放大的信号送到继电器的线包，继电器动作，控制断路控制器。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种交流断路控制器，其特征在于，该控制器包括数据采样电路、辅助电源电路、检测电路、MCU电路、故障报警输出电路和薄膜键盘；
所述数据采样电路对从输入交流电压和接入断路器的交流电压进行采样并送至MCU电路进行处理；
所述辅助电源电路利用所监测断路器上的交流电产生两路辅助电源对MCU电路供电；
所述检测电路是通过按键的形式让MCU电路执行断路器回路检测动作；
所述MCU电路接收数据采样电路采样的模拟信号，处理后得到实际电阻值，MCU电路接收薄膜键盘输入的报警门限值并判断实际电阻值与设定值报警门限值的大小，当实测电阻值大于设定值报警门限值时故障报警输出电路输出报警信号并通过显示器显示故障位置；
所述MCU电路包括信号保持传输单元和CPU；所述CPU具有A/D转换、故障判断、显示和键盘处理功能；所述A/D转换经过取样、保持、量化及编码四个过程，四个过程在将取样电压的模拟量转换成数字量的过程中同时实现；其中采样频率大于模拟信号中最高频率成分的两倍；所述故障判断功能是当MCU电路接收到检测电路送的TTL电平后，将采集到的取样电压转换为数字量并和设定值作比较，如果大于比较值，CPU输出高电平；所述显示功能是CPU将采集到的取样电阻或者设置值按照需要将电压显示在显示器上；所述键盘处理功能是当薄膜按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下，行线输出时低电平；一旦有键按下，则输入线被拉低，通过读入输入线的状态得知是否有键按下。
2.如权利要求1所述的交流断路控制器，其特征在于，所述键盘处理功能采用了消抖处理，实现对输入电压的设置。
3.如权利要求2所述的交流断路控制器，其特征在于，所述辅助电源电路通过整流桥的整流得到直流电压，经过降压变压器和TOP芯片的逆变产生5V电源和15V电源。
4.如权利要求3所述的交流断路控制器，其特征在于，所述MCU电路检测到断路控制器回路中的电阻大于设定值时，输出高电平送到故障报警输出电路。
5.如权利要求4所述的交流断路控制器，其特征在于，所述故障报警输出电路接收到送过来的高电平，通过隔离送给继电器的线包，继电器动作，控制断路控制器点亮报警灯，同时输出几组常闭常开触点送至外部的控制中心，使得控制中心获知故障位置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113067410B (zh) * 2021-03-29 2023-03-21 山东山大电力技术股份有限公司 一种交流滤波器断路器在线诊断分析系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0999631A1 (en) * 1998-11-06 2000-05-10 Abb Research Ltd. Device for the protection of an electric motor and related method
AT511334B1 (de) * 2011-07-14 2012-11-15 Fronius Int Gmbh Schweissstromquelle und verfahren zu deren steuerung
CN106451765A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 江苏创能电器有限公司 一种船用塑壳断路器控制装置
WO2017152814A1 (zh) * 2016-03-10 2017-09-14 上海电科电器科技有限公司 断路器的控制器及控制方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578090B1 (fr) * 1985-02-25 1989-12-01 Merlin Gerin Disjoncteur a declencheur statique numerise a fonction de declenchement a temps inverse
CN2760744Y (zh) * 2004-09-06 2006-02-22 上海柯灵电子厂 会说话带广告屏的断路器控制器
CN100413179C (zh) * 2006-03-30 2008-08-20 上海电器科学研究所（集团）有限公司 断路器控制器
US8649146B2 (en) * 2010-12-17 2014-02-11 General Electric Company Capacitance check and current monitoring circuit for use with a circuit protection device
CN103762126B (zh) * 2014-01-13 2014-12-17 江苏现代电力科技股份有限公司 集成式高压交流断路器及其保护电路工作方法
KR102188809B1 (ko) * 2016-04-22 2020-12-09 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 차단기 부동작 보호 릴레이 및 보호 릴레이 시스템
CN108512512A (zh) * 2018-06-27 2018-09-07 沈阳工程学院 太阳能离网发电在线故障检测装置
CN108809256A (zh) * 2018-06-27 2018-11-13 沈阳工程学院 一种光伏离网电站故障智能检测系统
CN109039276A (zh) * 2018-06-27 2018-12-18 沈阳工程学院 一种光伏离网电站便携式在线故障诊断器
CN209046247U (zh) * 2018-09-29 2019-06-28 江苏斯菲尔电气股份有限公司 总线电源故障监测保护电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0999631A1 (en) * 1998-11-06 2000-05-10 Abb Research Ltd. Device for the protection of an electric motor and related method
AT511334B1 (de) * 2011-07-14 2012-11-15 Fronius Int Gmbh Schweissstromquelle und verfahren zu deren steuerung
WO2017152814A1 (zh) * 2016-03-10 2017-09-14 上海电科电器科技有限公司 断路器的控制器及控制方法
CN106451765A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 江苏创能电器有限公司 一种船用塑壳断路器控制装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fault Diagnosis Method of High Voltage Circuit Breaker based on (RBF) Artificial Neural Network;Liu Ai-min;<2005 IEEE/PES Transmission & Distribution Conference & Exposition: Asia and Pacific>;20051205;全文 *
双电源自动转换开关在广电大厦配电系统中的应用;袁令海等;《现代建筑电气》;20191230(第12期);全文 *

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