CN113092997A - 断路器监测电路及低压保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种断路器监测电路及低压保护装置，电路包括第一隔离器、第二隔离器、跳闸接点和控制器，在第一隔离器可以正常接入操作电压时，第一隔离器的副边的输出端输出的第一电压大于预设门限电压，在第一隔离器可以正常接入操作电压或跳闸接点可以正常接入操作电压时，第二隔离器的副边的输出端输出的第二电压大于预设门限电压，当断路器监测电路与断路器之间的线路断开，或断路器内部出现线路断开的情况时，第一电压和第二电压均小于门限电压。该电路通过门限电压作为第一电压和第二电压的比较标准，可针对不同的操作电压等级设置合适的门限电压，可应用到多种电压等级的场景，满足多种操作电压的要求，使用便捷。

Description

断路器监测电路及低压保护装置

技术领域

本申请涉及继电保护技术领域，特别是涉及一种断路器监测电路及低压保护装置。

背景技术

电力系统的最直接的控制对象是断路器等设备。断路器是控制电网设备和线路的最直接、最重要的设备。因此在继电保护领域，断路器的操作、断路器回路的监测是非常重要的。现阶段的低压保护装置，常常将保护和操作回路功能一体化。而跳闸回路是最为重要的回路，如发生装置和断路器之间线缆损坏，断路器跳闸失败等问题时，会带来一定的经济损失，所以其跳闸回路状态的监视就变得非常重要。

传统的跳闸回路监视电路常常使用继电器搭接，通过多个继电器的组合逻辑来判断跳闸回路的工作状态。然而，由于操作电源有多种电压等级，传统的多个继电器搭接的方式，一套电路只能满足一个电压等级，无法满足多种操作电压的要求，使用不便捷。

发明内容

基于此，有必要针对传统的跳闸回路监视电路使用不便捷的问题，提供一种断路器监测电路及低压保护装置。

一种断路器监测电路，包括第一隔离器、第二隔离器、跳闸接点和控制器，所述第一隔离器的原边的第一端接入操作电源，所述第一隔离器的原边的第二端连接断路器的第一触点，所述跳闸接点的两端分别连接所述第一隔离器的原边的第一端和所述第一隔离器的原边的第二端，所述第二隔离器的原边的第一端连接所述第一隔离器的原边的第二端，所述第二隔离器的原边的第二端连接断路器的第二触点，所述第一隔离器的副边的输出端、所述第二隔离器的副边的输出端和所述跳闸接点均连接所述控制器，所述控制器用于在所述第一隔离器的副边的输出端输出的第一电压和所述第二隔离器的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压时，判断断路器回路出现异常。

一种低压保护装置，包括断路器和如上述的断路器监测电路，所述断路器监测电路连接所述断路器。

上述断路器监测电路及低压保护装置，包括第一隔离器、第二隔离器、跳闸接点和控制器，第一隔离器的原边的第一端接入操作电源，第一隔离器的原边的第二端连接断路器的第一触点，跳闸接点的两端分别连接第一隔离器的原边的第一端和第一隔离器的原边的第二端，第二隔离器的原边的第一端连接第一隔离器的原边的第二端，第二隔离器的原边的第二端连接断路器的第二触点，第一隔离器的副边的输出端、第二隔离器的副边的输出端和跳闸接点均连接控制器，控制器用于在第一隔离器的副边的输出端输出的第一电压和第二隔离器的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压时，判断断路器回路出现异常。在第一隔离器可以正常接入操作电压时，第一隔离器的副边的输出端输出的第一电压大于预设门限电压，在第一隔离器可以正常接入操作电压或跳闸接点可以正常接入操作电压时，第二隔离器的副边的输出端输出的第二电压大于预设门限电压，当断路器监测电路与断路器之间的线路断开，或断路器内部出现线路断开的情况时，第一隔离器和第二隔离器的原边均无法通过电路，则第一电压和第二电压均小于门限电压，完成对断路器所在的电路回路的异常检测。该电路通过门限电压作为第一电压和第二电压的比较标准，可针对不同的操作电压等级设置合适的门限电压，可应用到多种电压等级的场景，满足多种操作电压的要求，使用便捷。

在其中一个实施例中，断路器监测电路还包括第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一隔离器的原边的第一端通过所述第一限流电阻接入操作电源，所述第二隔离器的原边的第一端通过所述第二限流电阻连接所述第一隔离器的原边的第二端。

在其中一个实施例中，所述第一隔离器和第二隔离器均为光耦。

在其中一个实施例中，所述第一隔离器和所述第二隔离器的结构相匹配。

在其中一个实施例中，断路器监测电路还包括报警控制电路，所述报警控制电路连接所述控制器，所述报警控制电路还用于连接报警装置。

在其中一个实施例中，所述报警控制电路包括告警继电器，所述控制器连接所述告警继电器的线圈，所述告警继电器的触点用于连接报警装置。

在其中一个实施例中，所述报警控制电路还包括控制开关，所述控制开关的控制端连接所述控制器，所述控制开端的第一端用于接入电能，所述控制开关的第二端连接所述告警继电器的线圈。

在其中一个实施例中，所述控制器在所述第一隔离器的副边的输出端输出的第一电压和所述第二隔离器的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压，且持续时长大于预设跳闸故障判断时间之后，判断断路器回路出现异常。

在其中一个实施例中，低压保护装置还包括报警装置，所述控制器连接所述报警装置。

附图说明

图1为一个实施例中断路器监测电路的结构框图；

图2为一个实施例中断路器监测电路的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，请参见图1，提供一种断路器监测电路，包括第一隔离器210、第二隔离器220、跳闸接点300和控制器100，第一隔离器210的原边的第一端接入操作电源，第一隔离器210的原边的第二端连接断路器的第一触点，跳闸接点300的两端分别连接第一隔离器210的原边的第一端和第一隔离器210的原边的第二端，第二隔离器220的原边的第一端连接第一隔离器210的原边的第二端，第二隔离器220的原边的第二端连接断路器的第二触点，第一隔离器210的副边的输出端、第二隔离器220的副边的输出端和跳闸接点300均连接控制器100，控制器100用于在第一隔离器210的副边的输出端输出的第一电压和第二隔离器220的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压时，判断断路器回路出现异常。在第一隔离器210可以正常接入操作电压时，第一隔离器210的副边的输出端输出的第一电压大于预设门限电压，在第一隔离器210可以正常接入操作电压或跳闸接点300可以正常接入操作电压时，第二隔离器220的副边的输出端输出的第二电压大于预设门限电压，当断路器监测电路与断路器之间的线路断开，或断路器内部出现线路断开的情况时，第一隔离器210和第二隔离器220的原边均无法通过电路，则第一电压和第二电压均小于门限电压，完成对断路器所在的电路回路的异常检测。该电路通过门限电压作为第一电压和第二电压的比较标准，可针对不同的操作电压等级设置合适的门限电压，可应用到多种电压等级的场景，满足多种操作电压的要求，使用便捷。

具体地，控制器100可以采用断路器所在操作回路中已有的控制器100，接触已有控制器100的处理能力，实现断路器检测电路的功能，同时通过已有的控制器100，可以使回路判断逻辑的处理、延时配合等设置更加灵活。跳闸接点300连接控制器100，跳闸接点300开合是由控制器100控制的，例如当发生线路异常等情况时，控制器100会控制跳闸接点300跳闸断开，保护线路安全。跳闸接点300的控制端连接控制器100，跳闸接点300的第一端连接第一隔离器210的原边的第一端，跳闸接点300的第二端连接第一隔离器210的原边的第二端。控制器100对跳闸接点300的具体控制过程可根据实际需求设置调整，在此不再赘述。第一隔离器210和第二隔离器220可以隔离强电，第一隔离器210和第二隔离器220的原边通过强电回路，第一隔离器210和第二隔离器220的副边为控制器100所用的弱电回路。其中第一隔离器210和第二隔离器220的副边还可以接入控制器100所在的弱电回路的电源。第一隔离器210和第二隔离器220的原边流过电流时，原边的直流电压可以缩小反映到副边的器件，由副边的输出端输出电压，从而判断第一隔离器210和第二隔离器220的原边是否有直流电压。

断路器监测电路连接断路器，可对断路器监测电路与断路器连接线缆的通断，断路器内部是否出现异常进行监测，具体地，断路器的具体结构并不是唯一的，但一般来说，断路器均包括第一触点、第二触点和断路器跳闸线圈。在本实施例中，以第一触点为断路器常开辅助触点，第二触点为断路器常闭辅助触点为例，第一隔离器210的原边的第二端和第二隔离器220的原边的第一端均连接断路器常开辅助触点的第一端，第二隔离器220的原边的第二端连接断路器常闭辅助触点的第一端，断路器常开辅助触点的第二端和断路器常闭辅助触点的第二端均连接断路器跳闸线圈的一端，断路器跳闸线圈的另一端连接操作电源的负极。断路器在分闸状态时，断路器常开辅助触点打开，断路器常闭辅助触点闭合，断路器在合闸状态时，断路器常开辅助触点闭合，断路器常闭辅助触点打开。

对断路器监测电路的具体工作过程说明如下：当断路器处于合闸状态，控制器100没有发出跳闸指令时，此时跳闸接点300是打开的，断路器的第一触点闭合，第二触点断开。电流从操作电源通过第一隔离器210的原边的第一端，流过第一隔离器210的原边达到第一隔离器210的原边的第二端，达到断路器的第一触点，再到达断路器的跳闸线圈，然后到达与断路器线圈连接的操作电源的负极，形成电流通路。此时，第一个隔离器原边流过电流，第一个隔离器的副边的输出端会输出第一电压到控制器100，具体输出到控制器100的采集引脚，控制器100将第一电压与预设的门限电压进行对比，若第一电压大于预设门限电压，认为第一隔离器210回路为数字量“1”，而第二隔离器220没有流过电流，控制器100采集到第二隔离器220的副边的输出端输出的第二电压为0V，小于预设门限电压，认为第二隔离器220回路为数字量“0”。控制器100通过判断，认为“Q1＝1，Q2＝0”是正常工况，不发出告警信号。然而，当第一隔离器210的原边的第二端到断路器的第一触点之间的线缆异常断开，或第一触点未正常闭合时，第一个隔离器无法通过电流，第一电压＝第二电压＝0V，控制器100认为跳闸回路出现异常，需要提醒工作人员及时处理异常情况，以免造成进一步的损失。

当控制器100发出了跳闸命令，断路器刚开始进行跳闸时，此时跳闸接点300闭合，断路器正在跳闸还没有跳开，断路器第一触点闭合，断路器第二触点打开。电流从操作电源到达跳闸接点300的一端，通过跳闸接点300，到达跳闸接点300的另一端，经过线缆到断路器的第一触点，到断路器跳闸线圈，最后到操作电源的负极。此时跳闸回路导通，断路器跳闸线圈流过大电流，断路器进行跳闸。此时第一个隔离器和第二隔离器220都没有流过电流，MCU判断“第一电压＝第二电压＝0”。如果断路器跳闸成功，会迅速反映到第一触点从合位变为分位，第二触点从分位变为合位，进入下一状态，所以此状态的持续时间很短，控制器100可根据持续时间很短判断此时断路器可以正常跳闸，判断断路器没有出现异常。若持续时间较长，断路器长时间没有跳闸成功，认为跳闸回路异常。

当跳闸接点300还处于接通状态，断路器刚跳闸成功时，此时跳闸接点300还处于闭合状态，断路器已经跳闸成功，断路器第一触点打开，断路器第二触点闭合。

在此状态，装置的跳闸命令还没有收回，装置的跳闸接点300还处于闭合状态，断路器已经正常跳闸，断路器第一触点打开，断路器第二触点闭合。此时，电流从操作电源通过跳闸接点300，到断路器的第一触点的第一端，到第二隔离器220的原边的第一端，流经第二隔离器220的原边，到达第二隔离器220的原边的第二端，然后达到断路器的第二触点，经过断路器的第二触点，经过断路器跳闸线圈，最终到操作电源负极，形成通路。此时第二隔离器220流过电流，第二隔离器220的副边的输出端输出第二电压到控制器100，控制器100将第二电压与预设门限电压进行对比，若第二电压大于预设门限电压，认为第二隔离器220回路为数字量“1”，而第一隔离器210没有流过电流，控制器100采集到第一电压为0V，小于门限电压，认为第一隔离器210回路为数字量“0”。控制器100通过判断，认为“Q1＝0，Q2＝1”是正常工况，不发出告警信号。当第二隔离器220的原边的第一端到断路器的第一触点之间，或者第二隔离器220的原边的第二端到断路器的第二触点之间某处的线缆异常断开时，或者断路器异常反映到断路器第二触点未闭合时，第二隔离器220无法通过电流，第一电压＝第二电压＝0V，认为断路器所在的跳闸回路出现异常。

当跳闸接点300断开，断路器已经跳闸时，断路器第一触点打开，断路器第二触点闭合。在此状态，断路器已经跳闸成功，跳闸接点300断开，断路器的位置反馈接点第一触点已断开，第二触点已闭合。此时，电流从操作电源正极通过第一隔离器210的原边的第一端，流经第一隔离器210的原边，通过第一隔离器210的原边的第二端，到断路器的第一触点的第一端，到第二隔离器220的原边的第一端，流经第二隔离器220的原边，达到第二隔离器220的原边的第二端，到达断路器的第二触点的一端，经过断路器的第二触点，经过断路器跳闸线圈，最终到操作电源负极，形成通路。此时第一隔离器210和第二隔离器220均流过电流，控制器100采集到第一电压和第二电压，当第一电压和第二电压均大于预设门限电压时，认为第一隔离器210和第二隔离器220回路都为数字量“1”。控制器100通过判断，认为“Q1＝Q2＝1”是正常工况，不发出告警信号。当第一隔离器210原边的第二端到断路器的第一触点之间，或第二隔离器220原边的第一端到断路器的第一触点之间，或第二隔离器220原边的第二端到断路器的第二触点之间某处的线缆异常断开时，或者第二触点接点异常未闭合时，第一隔离器210和第二隔离器220无法通过电流，第一电压＝第二电压＝0V，控制器100认为跳闸回路出现异常。预设门限电压的取值并不是唯一的，当接入的操作电源为国内常用的直流110V，直流220V，和国外常用的直流125V，直流250V等不同电压等级时，可对不同的电压等级设置对应的预设门限电压，以满足多种电压等级的需求，扩大了断路器监测电路的使用范围，使用便捷。

在一个实施例中，请参见图2，断路器监测电路还包括第一限流电阻R1和第二限流电阻R2，第一隔离器210的原边的第一端通过第一限流电阻R1接入操作电源，第二隔离器220的原边的第一端通过第二限流电阻R2连接第一隔离器210的原边的第二端。

具体地，第一隔离器210的原边的第一端通过第一限流电阻R1接入操作电源，第一限流电阻R1可以限制通过电流的大小，当跳闸接点300断开时，考虑断路器不需要跳闸，电流流经第一限流电阻R1、第一隔离器210的原边、断路器的第一触点达到断路器的跳闸线圈时，由于第一限流电阻R1减小了流经的电流的大小，当限流后的电流到达断路器的跳闸线圈时，跳闸线圈流过的电流很小，断路器不会跳闸，可以避免断路器误跳闸。此外，通过第一限流电阻R1的限流作用，使第一隔离器210工作在线性区，第一隔离器210原边的直流电压等比例缩小反映到第一隔离器210副边的输出端，同时通过在第一隔离器210原边配置合适阻值的第一限流电阻R1，使第一隔离器210所处电路可以工作在宽电压范围内，可以应对多种操作电源电压。

第二隔离器220的原边的第一端通过第二限流电阻R2连接第一隔离器210的原边的第二端。第二限流电阻R2可以限制通过电流的大小，当跳闸接点300断开时，考虑断路器不需要跳闸，电流流经第二限流电阻R2、第二隔离器220的原边和断路器的第二触点达到断路器的跳闸线圈时，由于第二限流电阻R2减小了流经的电流的大小，当限流后的电流到达断路器的跳闸线圈时，跳闸线圈流过的电流很小，断路器不会跳闸，可以避免断路器误跳闸。此外，通过第二限流电阻R2的限流作用，使第二隔离器220工作在线性区，第二隔离器220原边的直流电压等比例缩小反映到第二隔离器220副边的输出端，同时通过在第二隔离器220原边配置合适阻值的第二限流电阻R2，使第二隔离器220所处电路可以工作在宽电压范围内，可以应对多种操作电源电压。

在一个实施例中，第一隔离器210和第二隔离器220均为光耦。光耦以光为媒介来传输电信号，通常包括发光器和受光器，光耦的发光器相当于第一隔离器210或第二隔离器220的原边，光耦的受光器相当于第一隔离器210或第二隔离器220的副边。发光器可以包括红外线发光二极管，受光器可包括光敏半导体管或光敏电阻等。受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”控制。光耦作为第一隔离器210或第二隔离器220具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。

具体地，以第一隔离器210的原边为第一二极管，第一隔离器210的副边为第一光敏三极管，第二隔离器220的原边为第二二极管，第二隔离器220的副边为第二光敏三极管，断路器监测电路还包括第一限流电阻R1和第二限流电阻R2为例，第一二极管的阳极通过第一限流电阻R1接入操作电源，第一二极管的阴极连接断路器的第一触点的第一端，第二二极管的阳极通过第二限流电阻R2连接第一二极管的阴极，第二二极管的阴极连接断路器的第二触点的第一端。第一光敏三极管和第二光敏三极管的输入端均接入控制器100所在弱电回路的电源，第一一光敏三极管和第二光敏三极管的输出端均连接控制器100。

第一二极管的阳极通过第一限流电阻R1接入操作电源，第一二极管的阴极连接断路器的第一触点的第一端，第二二极管的阳极通过第二限流电阻R2连接第一二极管的阴极，第二二极管的阴极连接断路器的第二触点的第一端。第一光敏三极管和第二光敏三极管的输入端均接入控制器100所在弱电回路的电源，第一一光敏三极管和第二光敏三极管的输出端均连接控制器100。

为了便于描述，对各个端口及器件命名定义如下：跳闸接点300靠近操作电源的一端为D01端口，跳闸接点300远离操作电源的一端为D02端口，第一限流电阻R1远离第一隔离器210的一端为K11端口，第一隔离器210的原边的第二端为K12端口，断路器的第一触点与K12连接的端口为CB-1端口，第二限流电阻R2远离第二隔离器220的一端为K21端口，第二隔离器220的原边的第二端为K22端口，断路器的第一触点与K21端口连接的端口为CB-2端口，断路器的第二触点与K22端口连接的端口为CB-3端口。第一隔离器210包括光耦Q1，第二隔离器220包括光耦Q2，光耦Q1的光敏三极管输出端输出的电压为Vq1，光耦Q2的光敏三极管输出端输出的电压为Vq2，第一限流电阻为R1，第二限流电阻为R2。KM+为操作电压正极，KM-为操作电压负极，第一触点为断路器常开辅助触点CB-A，第二触点为断路器常闭辅助触点CB-B，断路器跳闸线圈为TQ。

以第一隔离器210为光耦Q1举例说明，当电路工作时，K11和K12之间有直流电压，通过电阻R1的限流作用，使光耦Q1工作在线性区，光耦原边的直流电压等比例缩小反映到光耦副边的光敏三极管，此电压可以从光耦回路的Vq1点采集，MCU(控制器100)的片内ADC可以采集Vq1点的电压，从而判断外部回路K11到K12之间是否有直流电压。光耦也和继电器一样，可以隔离强电，光耦的原边通过强电回路，光耦的副边为MCU的系统控制所用的弱电回路。

在一个实施例中，第一隔离器210和第二隔离器220的结构相匹配。当第一隔离器210和第二隔离器220的结构相匹配时，可以使断路器监测电路工作性能更加稳定。可以理解，在其他实施例中，第一隔离器210和第二隔离器220也可以采用不同的结构，根据实际需求调整，只要本领域技术人员认为可以实现相应的功能即可。

在一个实施例中，请参见图1与图2，断路器监测电路还包括报警控制电路400，报警控制电路400连接控制器100，报警控制电路400还用于连接报警装置。报警控制电路400连接控制器100报警装置，可以根据控制器100的输出信号控制报警装置工作，例如，控制器100在判断断路器回路出现异常时，输出报警信号至报警控制电路400电路，报警控制电路400控制报警装置报警，使断路器检测电路增加报警功能，以提醒工作人员及时发现异常，处理故障，提高断路器检测电路的使用可靠性。

报警控制电路400的结构并不是唯一的，在一个实施例中，报警控制电路400包括告警继电器K3，控制器100连接告警继电器K3的线圈，告警继电器K3的触点用于连接报警装置。控制器100可以通过控制告警继电器K3的线圈的电流，进而控制告警继电器K3的触点是处于断开或闭合状态，由于告警继电器K3的触点还连接报警装置，因此，控制器100可通过控制告警继电器K3的线圈的电流进而控制报警装置是否工作，操作简单快捷。可以理解，在其他实施例中，报警控制电路400也可以为其他结构，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，报警控制电路400还包括控制开关，控制开关的控制端连接控制器100，控制开端的第一端用于接入电能，控制开关的第二端连接告警继电器K3的线圈。控制开关的控制端连接控制器100，控制器100可以向控制开关的控制端发送高电平或低电平，控制开关根据控制开关接收到的高低电平不同调整输入端和输出端之间是否导通，当控制开关的输入端和输出端导通时，输入端接入的电能可以顺利传输至告警继电器K3的线圈，从而控制告警继电器K3的触点的导通状态。通过控制开关控制告警继电器K3的工作可以提高电路工作的稳定性。控制开关的类型并不是唯一的，例如可以为三极管等，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，控制器100在第一隔离器210的副边的输出端输出的第一电压和第二隔离器220的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压，且持续时长大于预设跳闸故障判断时间之后，判断断路器回路出现异常。当第一电压和第二电压均小于预设门限电压时，进一步判断持续时长是否大于预设跳闸故障判断时间，若是，则判断断路器回路出现异常，如此可减少误判情况的发生，提高断路器检测电路工作的稳定性。具体地，预设跳闸故障判断时间并不是唯一的，在本实施例中，预设跳闸故障判断时间为600ms，考虑断路器在600ms内可以完成跳闸并反映到断路器的位置接点上。可以理解，在其他实施例中，预设跳闸故障判断时间也可以根据实际需求设置，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，请参见图2，DO1，DO2，K11，K12，K21，K22是断路器监测电路的外部接线端子，一般通过线缆连接到断路器和操作电源上。Alm1和Alm2是告警继电器K3的接点的外部接线端子。跳闸接点300的两端分别为图2中的DO1和DO2，是断路器监测电路的对外接线端子，工程应用中连接到断路器的跳闸回路。

断路器监测电路的第一隔离器210和第二隔离器220均为光耦，包括图中的光耦Q1回路和光耦Q2回路。以光耦Q1回路为例说明：当电路工作时，K11和K12之间有直流电压，通过电阻R1的限流作用，使光耦Q1工作在线性区，光耦原边的直流电压等比例缩小反映到光耦副边的光敏三极管，此电压可以从光耦回路的Vq1点采集，MCU(控制器100)的片内ADC可以采集Vq1点的电压，从而判断外部回路K11到K12之间是否有直流电压。光耦也和继电器一样，可以隔离强电，光耦的原边通过强电回路，光耦的副边为MCU的系统控制所用的弱电回路。其中Vdd为MCU所在的弱电回路的电源。

断路器监测电路还包含MCU电路，MCU除了监视Vq1和Vq2两个光耦的输出电压外，还包括告警继电器K3，当MCU控制告警继电器K3动作，告警继电器K3的告警接点断开，断路器监测电路提醒跳闸回路有异常，需要人为干预排除故障。告警接点的两个外部接线端在图中标记为Alm1和Alm2，当Alm1和Alm2闭合时，是不告警状态，当Alm1和Alm断开时，是告警状态。是否告警由MCU控制继电器K3的线圈来实现。

图中右侧为断路器监测电路外部，需要控制的断路器。其中TQ是断路器的跳闸线圈，CB-A是断路器常开辅助触点，断路器在合闸状态时CB-A闭合，断路器在分闸状态时CB-A打开，CB-B是断路器常闭辅助触点，断路器在合闸状态时CB-B打开，断路器在分闸状态时CB-B闭合。KM+为操作电压正极，KM-为操作电压负极，操作电压为直流220V或直流110V等。

根据不同的断路器监测电路工作状态来进一步说明：

状态一：断路器处于合闸状态，装置没有发出跳闸命令：

此时装置的跳闸接点300是打开的，断路器常开辅助触点CB-A闭合，断路器常闭辅助触点CB-B打开。电流从KM+通过装置的K11端子，流过电阻R1、光耦Q1，通过装置的K12端子，经过线缆，通过断路器接点CB-A，通过断路器跳闸线圈，到KM-，形成电流通路。由于电流通过R1和光耦Q1，回路有比较大的电阻，跳闸线圈流过的电流很小，断路器不会跳闸。此时Q1流过电流，Vq1输出一个电压到MCU的ADC，MCU采集到Vq1电压大于门限电压，认为Q1回路为数字量“1”；而Q2没有流过电流，MCU采集到Vq2电压为0V，小于门限电压，认为Q2回路为数字量“0”。MCU通过判断，认为“Q1＝1，Q2＝0”是正常工况，不发出告警信号。

当K12到CB-1之间的线缆异常断开，或CB-A辅助触点未正常闭合时，光耦Q1无法通过电流，Vq1＝Vq2＝0V，MCU的ADC判断到“Q1＝Q2＝0”，当“Q1＝Q2＝0”的持续时间超过跳闸故障判断时间T之后(跳闸故障判断时间在MCU中是可以灵活设置的，一般可选取T＝600ms左右，是因为认为断路器在600ms内是可以完成跳闸并反映到断路器的位置接点上)，认为跳闸回路出现异常，则MCU控制继电器K3，断开K3接点，发出告警信号。

状态二：装置发出跳闸命令，断路器刚开始进行跳闸：

此时装置的跳闸接点300闭合，断路器正在跳闸还没有跳开，断路器常开辅助触点CB-A闭合，断路器常闭辅助触点CB-B打开。装置发出跳闸命令，跳闸接点300闭合，电流从KM+通过装置的DO1端子，通过跳闸接点300，到DO2端子，经过线缆到CB-A辅助触点，到断路器跳闸线圈，最后到KM-。此时跳闸回路导通，断路器跳闸线圈流过大电流，断路器进行跳闸。此时光耦Q1和Q2回路都没有流过电流，MCU判断“Q1＝Q2＝0”，MCU进入计时状态。如果断路器跳闸成功，会迅速反映到辅助接点CB-A从合位变为分位，CB-B从分位变为合位，进入“状态三”，所以此“状态二”的持续时间很短，会小于跳闸故障判断时间T，小于跳闸故障判断时间T则MCU不会发出告警指令。当跳闸回路异常，例如断路器很长时间没有跳闸成功，则MCU判断“Q1＝Q2＝0”时间超过跳闸故障判断时间T，则认为跳闸回路异常，控制K3继电器，让告警接点断开，发出告警信号。

状态三：装置的跳闸接点300还处于接通状态，断路器刚跳闸成功：

此时装置的跳闸接点300还处于闭合状态，断路器已经跳闸成功，断路器常开辅助触点CB-A打开，断路器常闭辅助触点CB-B闭合。在此状态，装置的跳闸命令还没有收回，装置的跳闸接点300还处于闭合状态，断路器已经正常跳闸，断路器的辅助触点CB-A断开，CB-B闭合。此时，电流从KM+通过装置的DO1端子，通过装置的跳闸接点300，到DO2端子，经过线缆到断路器的CB-1端子，经过CB-2端子，到装置的K21端子，经过电阻R2和光耦Q2的原边，经过线缆到断路器的CB-3端子，经过断路器的辅助触点CB-B，经过断路器跳闸线圈，最终到KM-，形成通路。此时Q2流过电流，Vq2输出一个电压到MCU的ADC，MCU采集到Vq2电压大于门限电压，认为Q2回路为数字量“1”；而Q1没有流过电流，MCU采集到Vq1电压为0V，小于门限电压，认为Q1回路为数字量“0”。MCU通过判断，认为“Q1＝0，Q2＝1”是正常工况，不发出告警信号。

当K21到CB-2之间，K22到CB-3之间某处的线缆异常断开时，或者断路器异常反映到辅助触点CB-B未闭合时，光耦Q2无法通过电流，Vq1＝Vq2＝0V，MCU的ADC判断到“Q1＝Q2＝0”，当超过跳闸故障判断时间T之后，认为跳闸回路出现异常，即MCU控制继电器K3，断开K3接点，发出告警信号。

状态四：装置的跳闸接点300断开，断路器已跳闸：

此时装置的跳闸接点300打开，断路器常开辅助触点CB-A打开，断路器常闭辅助触点CB-B闭合。在此状态，断路器已经跳闸成功，装置的跳闸接点300断开，断路器的位置反馈接点CB-A已断开，CB-B已闭合。此时，电流从KM+通过装置的K11端子，流过电阻R1、光耦Q1，通过装置的K12端子，经过线缆，经过线缆到断路器的CB-1端子，经过CB-2端子，到装置的K21端子，经过电阻R2和光耦Q2的原边，经过线缆到断路器的CB-3端子，经过断路器的CB-B辅助触点，经过断路器跳闸线圈，最终到KM-，形成通路。此时光耦Q1和Q2流过电流，Vq1和Vq2输出一个电压到MCU的ADC，MCU采集到Vq1和Vq2电压大于门限电压，认为光耦Q1和Q2回路都为数字量“1”。MCU通过判断，认为“Q1＝Q2＝1”是正常工况，不发出告警信号。

当K12到CB-1之间，或K21到CB-2之间，或K22到CB-3之间，某处的线缆异常断开时，或者CB-B接点异常未闭合时，光耦Q1和Q2无法通过电流，Vq1＝Vq2＝0V，MCU的ADC判断到“Q1＝Q2＝0”，超过跳闸故障判断时间T之后，认为跳闸回路出现异常，即MCU控制继电器K3，断开K3接点，发出告警信号。

在断路器监测电路中使用光耦回路代替继电器，光耦回路尺寸小，减少了印制板卡的面积，光耦回路价格便宜，降低了成本。使用MCU的片内ADC读取光耦的副边电压，判断光耦原边的是否通过电流，即判断了强电回路的状态，MCU做故障的判断。可以根据工程应用，调整跳闸故障确认延时T。此外，MCU与光耦结合，设定合适的光耦副边门限电压，可以同时满足外部操作电源的220V和110V等多种应用场景，减少了印制板卡的种类。

上述断路器监测电路，包括第一隔离器210、第二隔离器220、跳闸接点300和控制器100，第一隔离器210的原边的第一端接入操作电源，第一隔离器210的原边的第二端连接断路器的第一触点，跳闸接点300的两端分别连接第一隔离器210的原边的第一端和第一隔离器210的原边的第二端，第二隔离器220的原边的第一端连接第一隔离器210的原边的第二端，第二隔离器220的原边的第二端连接断路器的第二触点，第一隔离器210的副边的输出端、第二隔离器220的副边的输出端和跳闸接点300均连接控制器100，控制器100用于在第一隔离器210的副边的输出端输出的第一电压和第二隔离器220的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压时，判断断路器回路出现异常。在第一隔离器210可以正常接入操作电压时，第一隔离器210的副边的输出端输出的第一电压大于预设门限电压，在第一隔离器210可以正常接入操作电压或跳闸接点300可以正常接入操作电压时，第二隔离器220的副边的输出端输出的第二电压大于预设门限电压，当断路器监测电路与断路器之间的线路断开，或断路器内部出现线路断开的情况时，第一隔离器210和第二隔离器220的原边均无法通过电路，则第一电压和第二电压均小于门限电压，完成对断路器所在的电路回路的异常检测。该电路通过门限电压作为第一电压和第二电压的比较标准，可针对不同的操作电压等级设置合适的门限电压，可应用到多种电压等级的场景，满足多种操作电压的要求，使用便捷。

在一个实施例中，提供一种低压保护装置，包括断路器和如上述的断路器监测电路，断路器监测电路连接断路器。断路器监测电路可以对断路器监测电路与断路器连接线缆的通断，以及断路器内部是否出现异常等进行监测，以提高断路器的使用可靠性。

在一个实施例中，低压保护装置还包括报警装置，控制器100连接报警装置。控制器100在判断断路器回路出现异常时，输出报警信号至报警控制电路400电路，报警控制电路400控制报警装置报警，使断路器检测电路增加报警功能，以提醒工作人员及时发现异常，处理故障，提高断路器检测电路的使用可靠性。

上述低压保护装置，包括第一隔离器210、第二隔离器220、跳闸接点300和控制器100，第一隔离器210的原边的第一端接入操作电源，第一隔离器210的原边的第二端连接断路器的第一触点，跳闸接点300的两端分别连接第一隔离器210的原边的第一端和第一隔离器210的原边的第二端，第二隔离器220的原边的第一端连接第一隔离器210的原边的第二端，第二隔离器220的原边的第二端连接断路器的第二触点，第一隔离器210的副边的输出端、第二隔离器220的副边的输出端和跳闸接点300均连接控制器100，控制器100用于在第一隔离器210的副边的输出端输出的第一电压和第二隔离器220的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压时，判断断路器回路出现异常。在第一隔离器210可以正常接入操作电压时，第一隔离器210的副边的输出端输出的第一电压大于预设门限电压，在第一隔离器210可以正常接入操作电压或跳闸接点300可以正常接入操作电压时，第二隔离器220的副边的输出端输出的第二电压大于预设门限电压，当断路器监测电路与断路器之间的线路断开，或断路器内部出现线路断开的情况时，第一隔离器210和第二隔离器220的原边均无法通过电路，则第一电压和第二电压均小于门限电压，完成对断路器所在的电路回路的异常检测。该电路通过门限电压作为第一电压和第二电压的比较标准，可针对不同的操作电压等级设置合适的门限电压，可应用到多种电压等级的场景，满足多种操作电压的要求，使用便捷。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种断路器监测电路，其特征在于，包括第一隔离器、第二隔离器、跳闸接点和控制器，所述第一隔离器的原边的第一端接入操作电源，所述第一隔离器的原边的第二端连接断路器的第一触点，所述跳闸接点的两端分别连接所述第一隔离器的原边的第一端和所述第一隔离器的原边的第二端，所述第二隔离器的原边的第一端连接所述第一隔离器的原边的第二端，所述第二隔离器的原边的第二端连接断路器的第二触点，所述第一隔离器的副边的输出端、所述第二隔离器的副边的输出端和所述跳闸接点均连接所述控制器，所述控制器用于在所述第一隔离器的副边的输出端输出的第一电压和所述第二隔离器的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压时，判断断路器回路出现异常。

2.根据权利要求1所述的断路器监测电路，其特征在于，还包括第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一隔离器的原边的第一端通过所述第一限流电阻接入操作电源，所述第二隔离器的原边的第一端通过所述第二限流电阻连接所述第一隔离器的原边的第二端。

3.根据权利要求1所述的断路器监测电路，其特征在于，所述第一隔离器和第二隔离器均为光耦。

4.根据权利要求1所述的断路器监测电路，其特征在于，所述第一隔离器和所述第二隔离器的结构相匹配。

5.根据权利要求1所述的断路器监测电路，其特征在于，还包括报警控制电路，所述报警控制电路连接所述控制器，所述报警控制电路还用于连接报警装置。

6.根据权利要求5所述的断路器监测电路，其特征在于，所述报警控制电路包括告警继电器，所述控制器连接所述告警继电器的线圈，所述告警继电器的触点用于连接报警装置。

7.根据权利要求6所述的断路器监测电路，其特征在于，所述报警控制电路还包括控制开关，所述控制开关的控制端连接所述控制器，所述控制开端的第一端用于接入电能，所述控制开关的第二端连接所述告警继电器的线圈。

8.根据权利要求1所述的断路器监测电路，其特征在于，所述控制器在所述第一隔离器的副边的输出端输出的第一电压和所述第二隔离器的副边的输出端输出的第二电压均小于预设门限电压，且持续时长大于预设跳闸故障判断时间之后，判断断路器回路出现异常。

9.一种低压保护装置，其特征在于，包括断路器和如权利要求1-8任意一项所述的断路器监测电路，所述断路器监测电路连接所述断路器。

10.根据权利要求9所述的低压保护装置，其特征在于，还包括报警装置，所述控制器连接所述报警装置。

Images