CN112420421A - 断路器智能控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种断路器智能控制电路及方法，属于断路器控制的技术领域，用于解决断路器的电气结构因机械结构卡死容易烧毁的问题，在该控制电路及方法中，以合闸脉冲控制合闸电磁铁线圈通电，以分闸脉冲控制分闸电磁铁线圈通电，降低了合闸电磁铁和分闸电磁铁线圈持续通电烧毁的可能，从而降低了断路器烧毁的可能。该控制电路采用拨码开关控制断路器有无闭锁，操作较为便利；该控制电路具备防跳继电器控制功能，能够连接防跳继电器，在合闸操作信号存在时触发防跳继电器工作。

Description

断路器智能控制电路及方法

技术领域

本申请涉及断路器控制的领域，尤其是涉及一种断路器智能控制电路及方法。

背景技术

断路器在使用过程中容易烧毁，如何降低断路器烧毁的可能，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了降低断路器烧毁的可能，第一方面，本申请提供一种断路器智能控制电路。

本申请提供的一种断路器智能控制电路采用如下的技术方案：

一种断路器智能控制电路，包括：

合闸控制模块，用于接入合闸操作信号，所述合闸操作信号反映合闸操作动作；合闸控制模块响 应于合闸操作信号输出合闸控制信号，所述合闸控制信号包括若干次合闸脉冲，合闸脉冲用于触发瞬时合闸动作；

和/或分闸控制模块，用于接入分闸操作信号，所述分闸操作信号反映分闸操作动作；分闸控制模块响应于分闸操作信号输出分闸控制信号，所述分闸控制信号包括若干次分闸脉冲，分闸脉冲用于触发瞬时分闸动作。

通过采用上述技术方案，合闸。

优选的，所述合闸控制模块包括：

合闸驱动单元，可接入所述合闸操作信号，所述合闸操作信号表现为合闸供电阶跃信号；合闸驱动单元用于将合闸供电阶跃信号转化为恒流电源和直流电源输出；

和/或合闸脉冲发生单元，可接入所述合闸操作信号，用于将所述合闸供电阶跃信号转换为所述合闸控制信号，所述合闸控制信号包括1-3次所述合闸脉冲。

优选的，所述合闸控制模块还包括合闸检测扩展单元，所述合闸检测扩展单元连接所述合闸驱动模块，用于使合闸驱动单元能够连接外部带有线圈检测功能的继保装置。

优选的，所述分闸控制模块包括：

分闸驱动单元，可接入分闸操作信号，所述分闸操作信号表现为分闸供电阶跃信号；分闸驱动单元用于将分闸供电阶跃信号转化为横流电源和直流电源输出；

和/或分闸脉冲发生单元，可接入所述分闸操作信号，用于将所述分闸供电阶跃信号转换为所述分闸控制信号，所述分闸控制信号包括3-5次分闸脉冲。

优选的，所述分闸控制模块还包括分闸检测扩展单元，所述分闸检测扩展单元用于连接所述分闸驱动模块，用于使所述分闸驱动单元能够连接外部带有线圈检测功能的继保装置。

优选的，还包括防跳逻辑模块，所述防跳逻辑模块连接所述分闸控制模块和合闸控制模块；

所述分闸控制模块还用于在接收到所述分闸操作信号时输出分闸逻辑信号，所述合闸控制模块还用于在接收到所述合闸操作信号时输出合闸逻辑信号；所述防跳逻辑模块可接收所述分闸逻辑信号和合闸逻辑信号，用于在同时接收到所述分闸逻辑信号和合闸逻辑信号时输出防跳逻辑信号，所述防跳逻辑信号用于使所述分闸控制模块输出分闸控制信号且合闸控制模块停止输出合闸控制信号。

优选的，所述合闸控制模块还包括防跳继电器控制单元，所述防跳继电器控制单元连接所述合闸脉冲发生单元，所述合闸脉冲发生的那元还响应于所述合闸操作信号输出防跳触发信号，所述防跳继电器控制单元可接收所述防跳触发信号，以响应于所述防跳触发信号输出防跳控制信号，所述防跳控制信号用于触发防跳继电器工作。

优选的，该电路还包括：

闭锁功能控制模块，可连接外部电源和所述断路器闭锁电磁铁，包括拨码开关，所述拨码开关用于控制所述断路器闭锁功能的启闭。

优选的，该电路还包括：

电机驱动模块，可连接外部电源，用于驱动储能电机工作；电机驱动模块包括过流保护单元，所述过流保护单元用于在电机驱动模块与储能电机及外部电源形成的回路中电流超过电流预设值时降低所述回路中的电流；

所述合闸控制模块、和/或分闸控制模块、和/或闭锁功能控制模块、和/或电机驱动模块包括电源变换单元、和/或过流保护单元、和/或过压保护单元、和/或线圈放电单元；

电源变换单元用于连接外部电源，输出直流电源；

所述线圈放电单元用于在所述合闸电磁铁、分闸电磁铁、储能电机或闭锁电磁铁与外部电源断开连接时供线圈放电；

所述过压保护单元用于对所述合闸电磁铁、分闸电磁铁、储能电机或闭锁电磁铁供电回路进行过流保护；

所述过压保护单元用于对所述合闸电磁铁、分闸电磁铁、储能电机或闭锁电磁铁供电回路进行过压保护。

第二方面，本申请提供一种断路器智能控制方法。

本申请提供的一种断路器智能控制方法采样如下技术方案：

一种断路器智能控制方法，包括以下步骤：

获取合闸动作信号，以输出合闸控制信号，所述合闸控制信号包括若干次合闸脉冲所述合闸脉冲用于控制所述断路器的合闸电磁体线圈通电；

和/或获取分闸动作信号，以输出分闸控制信号，所述分闸控制信号包括若干次分闸脉冲，所述分闸脉冲用于控制所述断路器的分闸电磁铁线圈通电。

通过采用上述技术方案，在获取到合闸动作信号时，即合闸动作发生，以包含若干次合闸脉冲的分闸控制信号控制合闸电磁体线圈通电若干次，在获取到分闸动作信号时，即分闸动作发生，以包含若干次分闸脉冲的分闸控制信号控制分闸电磁体线圈通电若干次，以脉冲信号对分闸电磁体或合闸电磁体线圈通电的方式降低了分闸电磁体和合闸电磁体线圈因机械结构卡死持续通电烧毁的可能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

提供了一种断路器智能控制电路及方法，在该控制电路及方法中，以合闸脉冲控制合闸电磁体线圈通电，以分闸脉冲控制分闸电磁铁线圈通电，降低了合闸电磁铁和分闸电磁铁线圈持续通电烧毁的可能，从而降低了断路器烧毁的可能。

附图说明

图1示出了本申请实施例中合闸、分闸、闭锁及电机驱动电源模块相关电路结构示意图。

图2示出了本申请实施例中合闸及分闸驱动相关电路结构示意图。

图3示出了本申请实施例中分闸及合闸脉冲发生相关电路结构，以及防跳逻辑相关电路结构示意图。

图4示出了本申请实施例中防跳继电器控制相关电路结构示意图。

图5示出了本申请实施例中闭锁切换及闭锁驱动相关电路结构示意图。

附图标记说明：11、分闸电源变换单元；12、分闸驱动单元；13、分闸脉冲发生单元；14、分闸过流保护单元；15、分闸过压保护单元；16、第一电源拓展单元；17、第一检测拓展单元；21、合闸电源变换单元；22、合闸驱动单元；23、合闸脉冲发生单元；24、合闸过流保护单元；25、合闸过压保护单元；26、第二电源拓展单元；27、第二检测拓展单元；28、防跳继电器控制单元；3、防跳逻辑模块；41、电机电源变换单元；42、电机过流保护单元；43、电机过压保护单元；44、电机线圈放电单元；51、闭锁电源变换单元；52、闭锁驱动单元；53、闭锁切换单元；54、闭锁过流保护单元；55、闭锁过压保护单元。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

断路器通过电气结构和机械结构的配合实现控制回路开合的功能。电气结构中包含驱动机械结构动作的电气设备如电磁铁和储能电机，还包括感应机械结构是否成功动作的感应元件如微动开关，微动开关串入相应的电气设备的回路中，形成反馈环。在电气设备工作后，驱动相关机械结构动作，机械结构成功动作后，与电气设备串联的微动开关断开，电气设备停止工作，即完成一次相应动作。

然而，断路器的机械结构容易出现卡死。在相应的机械结构卡死时，相关电气设备通电工作后，驱动相关机械结构动作但相关机械结构由于卡死无法成功动作，导致微动开关无法断开，反馈环失效，电气设备持续通电以持续尝试相应动作。

电气设备持续通电容易烧毁。如电磁铁的线圈，持续通电时容易导致线圈烧毁。储能电机在持续通电时，输出轴因无法驱动相关机械结构动作而无法转动，导致储能电机持续处于堵转状态，也容易发生烧毁。

为了降低断路器中电气设备烧毁的可能，本申请提供了一种断路器智能控制电路。

该电路包括合闸控制模块、分闸控制模块和电机驱动模块。其中，合闸控制模块在感应到合闸动作后输出若干次驱动合闸电磁铁通电的合闸脉冲，分闸控制模块在感应到分闸动作后输出若干次驱动分闸电磁铁通电的分闸脉冲，即电磁铁的线圈不会因机械结构卡死而持续通电，降低了烧毁的可能。电机驱动模块具有过流保护功能，在储能电机堵转时能够断开储能电机与电源的连接，从而降低储能电机因机械结构卡死烧毁的可能。该电路能够有效降低断路器烧毁的可能。

参照图1-3，分闸控制模块包括两个分闸电源连接端子以及两个分闸供电端子。两个分闸电源连接端子连接前端分闸电路，在分闸动作发生后，两个分闸电源连接端子接入电源，两个分闸供电端子输出分闸控制信号，分闸控制信号包括若干次分闸脉冲，分闸脉冲为分闸电磁铁的线圈通电，即在分闸动作发生后，分闸电磁铁会通电若干次以进行若干次分闸尝试，因分闸电磁铁不会持续通电，故降低了分闸电磁铁因机械结构卡死而烧毁的可能。

分闸控制模块可以设置为任意具有上述功能的数字电路、模拟电路或数字电路与模拟电路的组合，如采用单片机控制器或FPGA芯片等芯片配合相应功能程序，在分闸动作发生后芯片接入电源，芯片即输出若干次脉冲信号，该脉冲信号可以表现为两个管脚之间的电压，直接采用该电压或采用处理后的电压对分闸继电器进行供电，该脉冲信号也可以表现为触发信号，触发信号触发预先设置于分闸继电器线圈回路的开关元件导通，实现分闸继电器的供电。

当然，模拟电路的可靠性较之数字电路更高，成本较之数字电路也更低，故一般采用模拟电路实现分闸控制模块。另外，分闸控制信号包括分闸脉冲的次数具体可以为2-6次。如下示例公开了一种分闸控制模块的模拟电路示例，其能够在两个分闸电源连接端子接入电源即分闸动作发生时输出3次分闸脉冲，驱动分闸继电器进行三次强制分闸操作。

参照图1和图2，分闸控制模块包括分闸电源变换单元11、分闸驱动单元12以及分闸脉冲发生单元13。

分闸电源变换单元11的主要功能是整流和滤波。分闸电源变换单元11使分闸控制模块既可以在直流电源的驱动下工作、也可以在交流电源的驱动下工作。分闸电源变换单元11具体可以包括第二桥式整流器D2和第一滤波电容C1，第二桥式整流器D2的两个输入端用于接入外部电源，第一滤波电容C1并联于第二桥式整流器D2的输出端。分闸动作发生时，第二桥式整流器D2的输入端连接外部电源，以使第二桥式整流器D2的输出端输出整流、滤波后的直流电源。第二桥式整流器D2输出端的正极命名为FV+、负极命名为FGND。

分闸驱动单元12的目的是为分闸继电器的线圈提供恒定电压，以使通过分闸继电器线圈的电流恒定。具体来说，分闸驱动单元12可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一基准电压源Q1及第二NMOS管Q2。第四电阻R4一端连接FV+，另一端连接第二NMOS管Q2的D极，第二NMOS管Q2的S极分别连接第一电阻R1和第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接FGND。第一电阻R2的另一端连接第一基准电压源Q1的基准端，第一基准电压源Q1的负输出端连接FGND，第一基准电压源的正输出端和第二NMOS管Q2的G极分别连接第三电阻R3的同一端，第三电阻R3的另一端命名为FOUT-。在第一基准电压源Q1的作用下，FV+和FOUT-之间的电压被稳定在第一基准电压源Q1基准端接入的第一基准电压。分闸电磁铁的线圈两端分别连接FV+和FOUT-，分闸电磁铁线圈两端的电压稳定于第一基准电压，使分闸电磁铁通过的电流恒定。

分闸脉冲发生单元13的功能为在FV+和FGND之间直流电源的作用下发生三次脉冲。分闸脉冲发生单元13包括第五二极管D5、第四电容C4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三稳压管Z3、第五电容C5、第六电容C6、第十二电阻R12、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第七电容C7、第八电容C8、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第三NMOS管Q3、第六电阻R6以及第一CD40106芯片U1。其中，第五二极管D5的阳极连接FV+、阴极分别连接第四电容C4和第七电阻R7的一端，第四电容C4的另一端连接FGND，第七电阻R7另一端连接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端分别连接第九电阻R9的一端和第三稳压管Z3的稳压端子，第三稳压管Z3和第九电阻R9的另一端分别连接FGND。将第一CD40106芯片U1的各对管脚分别命名为U1-A、U1-B、U1-C、U1-D、U1-E和U1-F。其中，U1-E的输入端连接第八电阻R8和第九电阻R9的公共端、输出端分别连接第五电容C5和第六电容C6的一端，第五电容C5和第六电容C6的另一端分别连接第十二电阻R12同一端和U1-B的输入端，第十二电阻R12的另一端连接第一直流电源VCC，U1-B的输出端分别连接第六二极管D6和第七二极管D7的阴极，第六二极管D6的阳极分别连接第十五电阻R15的一端和U1-A的输入端。U1-A的输出端连接U1-F的输入端，U1-F的输出端连接第三NMOS管Q3的G极，FOUT-连接第三NMOS管Q3的D极、FGND连接第三NMOS管Q3的S极，第六电阻R6两端分别连接第三NMOS管Q3的D极和S极。第七二极管D7的阳极分别连接U1-C的输入端、第八二极管D8的阴极、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端和第十四电阻R14的一端。第七电容C7和第八电容C8的另一端分别连接FGND，第八二极管D8的阴极连接第十三电阻R13的一端，第十三电阻R13的另一端、第十四电阻R14的另一端和U1-C的输出端分别连接第十五点组R15的另一端。

在FV+和FGND之间产生电压且第一直流电源VCC存在时，第三NMOS管Q3导通三次。在第三NMOS管Q3不导通时，FV+和FGND之间的回路需要经过分闸电磁铁线圈和第六电阻R6，分闸电磁铁线圈的电压较小而无法工作。在第三NMOS管Q3导通时，FV+和FGND之间的电压完全加在FV+和FOUT-之间，分闸电磁铁线圈电压正常以使分闸电磁铁工作。即在FV+和FGND之间产生电压时，分闸电磁铁工作开始工作三次，三次间隔120毫秒，即尝试三次强制分闸工作，后续即使分闸不成功也不继续尝试分闸，从而有效降低了分闸电磁铁因机械结构卡死而烧毁的可能。

另，为了提高分闸电源变换单元11的可靠性，分闸控制模块还包括分闸过流保护单元14和分闸过压保护单元15。分闸过流保护单元14设置为第二可恢复保险丝FR2，第二可恢复保险丝FR2一端连接第二桥式整流器D2输入端的一端，第二桥式整流器D2输入端的该端通过第二可恢复保险丝FR2的另一端连接外部电源。分闸过压保护单元15包括第一压敏电阻RV1，第一压敏电阻RV1两端分别连接第二可恢复保险丝FR2用于连接电源的一端以及第二桥式整流器D2输入端中不与第二可恢复保险丝FR2直接连接的一端。第二可恢复保险丝FR2能够对第二桥式整流器D2进行过流保护，在电流过大时断开且能够自动恢复；第一压敏电阻RV1能够对第二桥式整流器D2进行过压保护，从而提高了分闸电源变换单元11的可靠性。

分闸脉冲发生单元13连接的第一直流电源VCC由分闸驱动单元12拓展所得，具体来说，分闸控制模块还包括第一电源拓展单元16，第一电源拓展单元16连接分闸驱动单元12并输出第一直流电源VCC。第一电源拓展单元16包括第三二极管D3和第二滤波电容C2。第三二极管D3的阳极连接第三电阻R3和第一基准电压源Q1的公共端，第二滤波电容C2两端分别连接第三二极管D3的阴极和FGND，第二滤波电容C2和第三二极管D3的公共端输出上述第一直流电源VCC，提供所得的第一直流电源VCC较为稳定。

为了使分闸电磁铁的线圈仍可检测，如与带有线圈检测功能的继电保护装置连接、供带有线圈检测功能的继电保护装置检测线圈，分闸控制模块还包括连接第一电源拓展单元16的第一检测拓展单元17。第一检测拓展单元17包括第四二极管D4、第五电阻R5、第五NMOS管Q5、第一稳压管Z1、第四三极管Q4和第三充电电容C3。第四二极管D4的阳极连接FV+，阴极分别连接第五电阻R5的一端、第五NMOS管Q5的D极和第三充电电容C3的正极。第四三极管Q4为NPN型三极管，第五电阻R5的另一端分别连接第五NMOS管Q5的G极和第四三极管Q4的集电极。第五NMOS管的S极和第一稳压管Z1的稳压端分别连接第一直流电源VCC。第一稳压管Z1的另一端连接第四三极管Q4的基极，第四三极管Q4的发射极和第三充电电容C3的阴极分别连接FGND。第一检测拓展单元17使分闸电磁铁线圈中允许微弱电流通过，从而使带有线圈检测功能的继电保护装置能够连接分闸电磁铁线圈。

合闸控制模块包括两个合闸电源连接端子以及两个合闸供电端子。两个合闸电源连接端子连接前端合闸电路，在合闸动作发生后，两个合闸电源连接端子接入电源，两个合闸供电端子输出合闸控制信号，合闸控制信号包括若干次合闸脉冲，合闸脉冲为合闸电磁铁的线圈通电。即在合闸动作发生后，合闸电磁铁会通电若干次以进行若干次合闸尝试，以使合闸电磁铁的线圈不会持续通电，故降低了合闸电磁铁因机械结构卡死而烧毁的可能。

合闸控制模块同样可以为任意具有上述功能的数字电路、模拟电路或数字电路和模拟电路的组合，其实现方式可类比分闸控制模块，此处不作具体介绍。下面公开合闸控制模块的一种模拟电路示例。

合闸控制模块包括合闸电源变换单元21、合闸驱动单元22以及合闸脉冲发生单元23。合闸电源变换单元21、合闸驱动单元22和合闸脉冲发生单元23可分别类比分闸电源变换单元11、分闸驱动单元12以及分闸脉冲发生单元13的功能和效果。

合闸电源变换单元21包括第十二桥式整流器D12和第十一滤波电容C11。第十二桥式整流器D12的两个输入端用于接入可为直流或交流的外部电源，第十一滤波电容C11并联于第十二桥式整流器D12的输出端。在合闸动作发生时，第十二桥式整流器D12的输入端连接外部电源，以使第十二桥式整流器D12的输出端输出整流、滤波后的直流电源。第十二桥式整流器D12输出端的正极命名为HV+、负极命名为HGND。

合闸驱动单元22包括第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十九电阻R19、第十八电阻R18、第七基准电压源Q7及第六NMOS管Q6。第十八电阻R18一端连接HV+，另一端连接第六NMOS管Q6的D极，第六NMOS管Q6的S极分别连接第十六电阻R16和第十七电阻R17的一端，第十七电阻R17的另一端连接HGND。第一电阻R2的另一端连接第七基准电压源Q7的基准端，第七基准电压源Q7的负输出端连接HGND，第一基准电压源的正输出端和第六NMOS管Q6的G极分别连接第十九电阻R19的同一端，第十九电阻R19的另一端命名为HOUT-。在第七基准电压源Q7的作用下，HV+和HOUT-之间的电压被稳定在第七基准电压源Q7基准端接入的第一基准电压。合闸电磁铁的线圈两端分别连接HV+和HOUT-，合闸电磁铁线圈两端的电压稳定于第一基准电压，使合闸电磁铁通过的电流恒定。

合闸脉冲发生单元23的功能为在HV+和HGND之间直流电源的作用下发生一次合闸脉冲。合闸脉冲发生单元23包括第十四二极管D14、第十二电容C12、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第四稳压管Z4、第十四电容C14、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第十NMOS管Q10、第二十四电阻R24以及第二CD40106芯片U2。将第二CD40106芯片U2的各对管脚分别命名为U2-A、U2-B、U2-C、U2-D、U2-E和U2-F。其中，第十四二极管D14的阳极连接HV+、阴极分别连接第二十一电阻R21的一端和第十二电容C12的一端。第二十一电阻让R21的另一端连接第二十二电阻R22的另一端，第二十二电阻R22的另一端分别连接第二十三电阻R23的一端、第四稳压管Z4的稳压端以及U2-B的输入端。第二十三电阻R23的另一端和第四稳压管Z4的另一端分别连接HGND。U2-B的输出端连接第十四电容C14的一端，第十四电容C14的另一端分别连接第二十五电阻R25和第二十六电阻R26的一端，第二十五电阻R25的另一端连接U2-C的输出端，U2-C的输入端连接HGND。第二十六电阻R26的另一端连接U2-E的输入端，U2-E的输出端连接第十NMOS管的G极，HOUT-连接第十NMOS管的D极，HGND连接第十NMOS管的S极。第二十四电阻R24两端分别连接第十NMOS管Q10的D极和S极。

在HV+和HGND之间产生电压时，第十NMOS管Q10导通一次。在第十NMOS管Q10不导通时，HV+和HGND之间的回路需要经过合闸电磁铁线圈和第二十四电阻R24，合闸电磁铁线圈的电压较小无法工作。在第十NMOS管Q10导通时，HV+和HGND之间的电压完全加在HV+和HOUT-之间，合闸电磁铁线圈电压正常以时合闸电磁铁工作。即在HV+和HGND之间产生电压时，合闸电磁铁工作一次，尝试一次合闸工作，后续即使不成功也不继续尝试合闸，从而有效降低了合闸电磁铁因机械结构卡死而烧毁的可能。

同样的，为了提高合闸电源变换单元21的可靠性，合闸控制模块也可以包括合闸过流保护单元24和合闸过压保护单元25。合闸过流保护单元24包括第一客回复保险丝FR1，第一可恢复保险丝FR1一端连接第十二桥式整流器D12输入端的一端，第十二桥式整流器D12输入端的该端通过第一可恢复保险丝FR1的另一端连接外部电源。合闸过压保护单元25包括第二压敏电阻RV2，第二压敏电阻RV2两端分别连接第一可恢复保险丝FR1用于连接电源的一端以及第十二桥式整流器D12输入端中不与第一可恢复保险丝FR1直接连接的一端。第一可恢复保险丝FR1能够对第十二桥式整流器D12进行过流保护，在电流过大时断开且能够自动恢复；第二压敏电阻RV2能够对第十二桥式整流器D12进行过压保护，从而提高了合闸电源变换单元21的可靠性。

合闸控制模块包括与第一电源拓展单元16结构和功能一致的第二电源拓展单元26以及与第一检测拓展单元17结构和功能一致的第二检测拓展单元27，第二电源拓展单元26输出第二直流电源HVCC，第二检测拓展单元27允许合闸电磁铁的线圈仍可被带有线圈检测功能的继电保护装置检测，具体结构功能此处不做重复叙述。

参照图4，合闸控制模块还包括防跳继电器控制单元28，防跳继电器控制单元28连接合闸脉冲发生单元23，合闸脉冲发生单元23还响应于HV+和HGND之间产生电压输出防跳触发信号，防跳继电器控制单元28响应于防跳触发信号输出防跳控制信号，防跳控制信号用于触发防跳继电器工作。具体来说，防跳继电器控制单元28包括第十一电阻R11、第二光耦O2、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第十四基准电压源Q14、第五稳压管Z5、第二十二极管D20、第十一NMOS管Q11以及第一继电器K1。防跳继电器控制单元28还应用第二CD40106芯片U2的U2-F部分。U2-F输入端连接第二十二电阻R22和第二十三电阻R23的公共端，U2-F的输出端连接第二光耦O2的输入阴极，第二光耦O2的输入阳极连接第十一电阻R11的一端，第十一电阻R11的另一端连接第二直流电源HVCC。第二光耦O2的输出集电极连接第二十八电阻R28的一端，输出发射极分别连接第三十五电阻R35的一端、第二十二极管D20的阴极、第十四基准电源Q14的阴极、第五稳压管Z5的阴极以及第一继电器K1输入端的一端。第二十八电阻R28的另一端分别连接第三十五电阻R35的另一端、第二十七电阻R27的一端以及第十一NMOS管的S极。第二十七电阻R27的另一端连接第十四基准电压源Q14的基准端。第十一NMOS管Q11的D极连接HV+。第二十九电阻R29和第三十四电阻R34的两端均分别连接第十一NMOS管Q11的D极和G极，第十四基准电压源Q14的另一端和第五稳压管Z5的稳压端分别连接第十一NMOS管的G极。第二十二极管D20的阳极和第一继电器K1输入端的另一端分别连接HGND。第一继电器K1的两个输出端分别连接一双端子接头J0的两端。双端子接头JO两端可以串入防跳继电器线圈的供电回路，以实现对防跳继电器的控制。双端子接头J0两个端子导通即上述防跳控制信号。

前端合闸触发未断开时，HV+和HGND之间持续存在电压，触发防跳继电器工作，可以避免连续合闸动作扩大可能发生的事故的情况。在HV+和HGND之间产生电压时，合闸脉冲发生单元23输出高电平的防跳触发信号，防跳继电器控制单元28输出防跳控制信号，防跳继电器工作。防跳继电器控制单元28的设置使合闸控制模块能够控制断路器的防跳继电器，在合闸动作发生且触发合闸继电器工作时自动触发防跳继电器工作，以达到防跳的效果。

参照图3，较佳的，该控制电路还包括防跳逻辑模块3，防跳逻辑模块3的功能是在因触点粘连等情况导致合闸动作信号、分闸动作信号同时产生，使分闸脉冲发生单元13输出分闸脉冲且合闸脉冲发生单元23不输出合闸脉冲。

防跳逻辑模块3可以包括第一光耦O1及第十电阻R10，且应用第一CD40106芯片U1的U1-D部分和第二CD40106芯片U2的U2-D部分，具体来说，U1-D的输入端连接第十二电阻R12与第六电容C6的公共端，输出端连接的士电阻R10的一端。第十电阻R10的另一端连接第一光耦O1输入端的阳极，第一光耦O1输入端的阴极连接FGND，U2-D的输入端连接HGND，输出端连接第一光耦O1输出端的集电极，第一光耦O1输出端的发射极连接第二十六电阻与U2-E的公共端。在分闸动作信号和合闸动作信号同时产生时，第一光耦O1工作使U2-E的输入端连接HGND，合闸脉冲无法产生，从而避免合闸脉冲和分闸脉冲同时出现。

参照图1，电机驱动模块包括电机电源变换单元41和电机过流保护单元42。

电机电源变换单元41包括第十六桥式整流器D16和第十三滤波电容C13。第十六桥式整流器D16的输出端用于连接外部电源，第十三输出端用于为储能电机供电，电机电源变换单元41使电机驱动模块既能够外接直流电源又能够外界交流电源为储能电机供电。

电机过流保护单元42包括相互并联的第四可恢复保险丝FR4、第五可恢复保险丝FR5及第六可恢复保险丝FR6。电机过流保护单元42一端连接第十六桥式整流器D16的一个输入端，第十六桥式整流器D16的该输入端通过过流保护单元另一端连接外部电源。第四可恢复保险丝FR4、第五可恢复保险丝FR5及第六可恢复保险丝FR6可以在流经储能电机的电流超过可恢复保险丝的熔断电流时熔断，并在电流正常时恢复，也可以设置延时逻辑或常规延时电路以延时恢复，以便保护储能电机的线圈不流经过大的电流，有利于保护储能电机免于烧毁。应用三个可恢复保险丝形成过流保护单元主要是为了提高过流保护的精度。

电机驱动模块还可以包括电机过压保护单元43和电机线圈放电单元44。

电机过压保护单元43可以包括第四压敏电阻RV4，第四压敏电阻RV4并联于第十六桥式整流器D16的输入端，具体可以两端分别连接电机过流保护单元42用于连接外部电源的端部以及第十六桥式整流器D16的另一不与电机过流保护单元42直接连接的输入端，电机过压保护单元43能够在电机电源变换单元41接入外部电源过大时通过降低第四压敏电阻RV4的阻值降低流经第十六桥式整流器的电流，以对储能电机进行保护。

电机线圈放电单元44可以包括第十三二极管D13，第十三二极管反并联于第十六桥式整流器D16的两端。在外部电源断开与电机电源变换单元41的连接时，储能电机线圈内的电流可以通过第十三二极管D13放出，以便进一步保障储能电机的线圈免受烧毁。

在实际操作中，断路器需切换防跳/不防跳、有闭锁/无闭锁，手动切换的状态自由组合存在四种，由于上述控制电路中包含防跳功能，故仅需控制断路器有闭锁/无闭锁即可。参照图1和图5，该控制电路还可以包括闭锁功能控制模块，闭锁功能控制模块可以包括闭锁电源变换单元51、闭锁驱动单元52以及闭锁切换单元53。

闭锁电源变换单元51用于连接外部电源，并将外部电源转换为可驱动闭锁电磁铁工作的直流电源。闭锁电源变换单元51具体可以包括第十五桥式整流器D15，第十五桥式整流器D15的输入端用于连接外部电源，输出端输出整流后的直流电源，以使闭锁功能控制模块既能够外接直流电源也能够外接交流电源进行工作，更为灵活。第十五桥式整流器D15的输出端分别为BS+和BS-。

闭锁驱动单元52包括第十二NMOS管Q12、第十三基准电压源Q13、第六稳压管Z6、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32以及第三十三电阻R33。其中，第十二NMOS管Q12的D极、第三十二电阻R32一端及第三十三电阻R33的一端均连接一端子BSO，第三十二电阻R32及第三十三电阻R33的另一端均分别连接第十二NMOS管Q12的G极、第十三基准电压源Q13的阴极以及第六稳压管Z6的稳压端。第十二NMOS管Q12的S极分别俩姐第三十一电阻R30和第三十一电阻R31的一端。第三十电阻R30的另一端连接第十三基准电压源Q13的基准端，第十三基准电压源Q13的阳极、第三十一电阻R31的另一端以及第六稳压管Z6的另一端分别连接BS-。应用时，将闭锁电磁铁设置于BS+与BSO之间，即可为闭锁电磁铁提供恒流电源。

闭锁切换单元53包括拨码开关S1，拨码开关S1包括S1-A、S1-B、S1-C、S1-D、S1-E及S1-F。拨码开关S1同时控制S1-A、S1-B、S1-C、S1-D、S1-E、S1-F均断开或均闭合，拨码开关S1的S1-A、S1-B、S1-C、S1-D、S1-E、S1-F分别与断路器闭锁功能相关的开关连接，从而实现通过单个拨码开关S1对闭锁功能有无的控制，控制较为简便。

进一步地，在FOUT-连接第一二极管D1的阳极、FV+连接第一二极管D1的阴极，使合闸电磁铁断电时能够通过第一二极管D1放电。HOUT-连接第十三二极管D13的阳极、HV+连接第十三二极管D13的阴极，使合闸电磁铁断电时能够通过第十三二极管D13放电。以进一步降低合闸电磁铁和分闸电磁铁线圈损坏的可能。

闭锁功能控制模块还包括闭锁过流保护单元54和闭锁过压保护单元55，闭锁过流保护单元54可以为一端连接第十五桥式整流器D15输入端一端、另一端用于连接电源的第三可恢复保险丝FR3，闭锁过压保护单元55可以为并联于第十五桥式整流器D15输出端的第三压敏电阻RV3。

该控制电路与断路器以及其他外部电路的连接通过十四针排针J5和十五针排针J7连接，具体连接方式不作详细叙述。

本申请实施例中控制电路的实施原理为：在接收到前端合闸动作信号时，以一次合闸脉冲触发合闸动作，合闸电磁铁线圈通电一次，进行一次强制合闸动作，无论该次合闸动作成功与否，均不会再进行合闸尝试，以降低烧毁合闸电磁铁线圈的可能。同样的再接收到前端分闸动作信号时，以三次间隔预设时间如100ms-140ms的分闸脉冲触发三次分闸动作，分闸电磁铁线圈通电三次，进行三次强制分闸操作，无论分闸成功与否，均不会再进行分闸尝试，以降低分闸电磁铁线圈烧毁的可能。在同时接收到分闸动作信号和合闸动作信号时，输出分闸脉冲且闭锁合闸。储能电机的供电存在过流保护，在储能电机堵转时能够自动切断储能电机供电回路，以降低储能电机烧毁的可能。自带防跳功能，闭锁功能由拨码开关控制，简单方便。该控制电路的供电部分均带有过流保护和过压保护功能，保护后可自动恢复。供电方式为交直流通用，较为简单方便。线路板的接线端子和安装板与现有的PCB板通用，方便了安装。

另，该控制电路采用原件组成的模拟电路，满足高低温条件下运行正常，经发明人验证，可在温度范围-40°C至+85°C之间工作，机构寿命大于十万次，使用条件较为宽泛，使用寿命较长。

本申请的实施例还公开了一种断路器智能控制方法，上述控制电路即为该控制方法的一种具体应用产品，该控制方法的主要思路为，通过合闸脉冲触发合闸动作、通过分闸脉冲触发分闸动作，降低合闸电磁铁和分闸电磁铁烧毁的可能，对于该方法的具体方法步骤，上述控制电路中已经具体体现，为了说明书的简洁，此处不作赘述。

当然，本领域技术人员可以理解的，该方法具体应用时，除可以表现为控制电路外，还可以表现为任意其他形式，如带有保护功能的断路器、断路器保护装置等设备，也可以表现为对搭载有对断路器进行控制的计算机可读存储介质，或者依靠存储有依靠该方法形成功能程序的存储器和处理器形成的电子设备，在不超出上述思路的范围内，均属于本申请公开的范围。

另，上述方法以及控制电路的目的均为在断路器机械结构卡死时对断路器的电气结构进行保护，在实际应用过程中，在断路器的部分机械结构存在较高可靠性的情况下，该方法也可以仅应用部分，如在合闸相关机械结构较为可靠时，仅应用分闸脉冲相关部分。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种断路器智能控制电路，其特征在于，包括：

合闸控制模块，用于接入合闸操作信号，所述合闸操作信号反映合闸操作动作；合闸控制模块响 应于合闸操作信号输出合闸控制信号，所述合闸控制信号包括若干次合闸脉冲，合闸脉冲用于触发瞬时合闸动作；

和/或分闸控制模块，用于接入分闸操作信号，所述分闸操作信号反映分闸操作动作；分闸控制模块响应于分闸操作信号输出分闸控制信号，所述分闸控制信号包括若干次分闸脉冲，分闸脉冲用于触发瞬时分闸动作。

2.根据权利要求1所述的断路器智能控制电路，其特征在于，所述合闸控制模块包括：

合闸驱动单元(22)，可接入所述合闸操作信号，所述合闸操作信号表现为合闸供电阶跃信号；合闸驱动单元(22)用于将合闸供电阶跃信号转化为恒流电源和直流电源输出；

和/或合闸脉冲发生单元(23)，可接入所述合闸操作信号，用于将所述合闸供电阶跃信号转换为所述合闸控制信号，所述合闸控制信号包括1-3次所述合闸脉冲。

3.根据权利要求2所述的断路器智能控制电路，其特征在于，

所述合闸控制模块还包括合闸检测扩展单元，所述合闸检测扩展单元连接所述合闸驱动模块，用于使合闸驱动单元(22)能够连接外部带有线圈检测功能的继保装置。

4.根据权利要求1所述的断路器智能控制电路，其特征在于，所述分闸控制模块包括：

分闸驱动单元(12)，可接入分闸操作信号，所述分闸操作信号表现为分闸供电阶跃信号；分闸驱动单元(12)用于将分闸供电阶跃信号转化为横流电源和直流电源输出；

和/或分闸脉冲发生单元(13)，可接入所述分闸操作信号，用于将所述分闸供电阶跃信号转换为所述分闸控制信号，所述分闸控制信号包括3-5次分闸脉冲。

5.根据权利要求4所述的断路器智能控制电路，其特征在于，所述分闸控制模块还包括分闸检测扩展单元，所述分闸检测扩展单元用于连接所述分闸驱动模块，用于使所述分闸驱动单元(12)能够连接外部带有线圈检测功能的继保装置。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的断路器智能控制电路，其特征在于，还包括防跳逻辑模块(3)，所述防跳逻辑模块(3)连接所述分闸控制模块和合闸控制模块；

所述分闸控制模块还用于在接收到所述分闸操作信号时输出分闸逻辑信号，所述合闸控制模块还用于在接收到所述合闸操作信号时输出合闸逻辑信号；所述防跳逻辑模块(3)可接收所述分闸逻辑信号和合闸逻辑信号，用于在同时接收到所述分闸逻辑信号和合闸逻辑信号时输出防跳逻辑信号，所述防跳逻辑信号用于使所述分闸控制模块输出分闸控制信号且合闸控制模块停止输出合闸控制信号。

7.根据权利要求2所述的断路器智能控制电路，其特征在于，所述合闸控制模块还包括防跳继电器控制单元(28)，所述防跳继电器控制单元(28)连接所述合闸脉冲发生单元(23)，所述合闸脉冲发生的那元还响应于所述合闸操作信号输出防跳触发信号，所述防跳继电器控制单元(28)可接收所述防跳触发信号，以响应于所述防跳触发信号输出防跳控制信号，所述防跳控制信号用于触发防跳继电器工作。

8.根据权利要求1至5、7中任意一条所述的断路器智能控制电路，其特征在于，还包括：

闭锁功能控制模块，可连接外部电源和所述断路器闭锁电磁铁，包括拨码开关，所述拨码开关用于控制所述断路器闭锁功能的启闭。

9.根据权利要求1至5、7中任意一条所述的断路器智能控制电路，其特征在于，还包括：

电机驱动模块，可连接外部电源，用于驱动储能电机工作；电机驱动模块包括过流保护单元，所述过流保护单元用于在电机驱动模块与储能电机及外部电源形成的回路中电流超过电流预设值时降低所述回路中的电流；

所述合闸控制模块、和/或分闸控制模块、和/或闭锁功能控制模块、和/或电机驱动模块包括电源变换单元、和/或过流保护单元、和/或过压保护单元、和/或线圈放电单元；

电源变换单元用于连接外部电源，输出直流电源；

所述线圈放电单元用于在所述合闸电磁铁、分闸电磁铁、储能电机或闭锁电磁铁与外部电源断开连接时供线圈放电；

所述过压保护单元用于对所述合闸电磁铁、分闸电磁铁、储能电机或闭锁电磁铁供电回路进行过流保护；

所述过压保护单元用于对所述合闸电磁铁、分闸电磁铁、储能电机或闭锁电磁铁供电回路进行过压保护。

10.一种断路器智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取合闸动作信号，以输出合闸控制信号，所述合闸控制信号包括若干次合闸脉冲所述合闸脉冲用于控制所述断路器的合闸电磁体线圈通电；

获取分闸动作信号，以输出分闸控制信号，所述分闸控制信号包括若干次分闸脉冲，所述分闸脉冲用于控制所述断路器的分闸电磁铁线圈通电。

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