CN113485199A - 一种一二次融合断路器控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制系统领域，公开了一种一二次融合断路器控制器及控制方法，通过支撑组件对控制器进行支撑，控制器实现电路承载和通断。罗氏线圈采样电流信号，速饱和铁芯线圈仅提供自生电源，使得全电流范围保护信号不饱和更准确可靠。全电压保护通过读取电能芯片采集到的三相电压实现，使得电路更简化，测量模块通过电能芯片直接采集罗氏线圈电流和三相电压，节省了测量专用互感器，并实现了多功能测量表的高精度；健康监测模块实时监测断路器分合状态和环境温湿度评估数断路器健康状态；从而实现高精度测量、全电流保护和各种断路器应用功能融为一体，空间布置合理，产品功耗小，成本更低。

Description

一种一二次融合断路器控制器及控制方法

技术领域

本发明涉及控制系统领域，尤其涉及一种一二次融合断路器控制器及控制方法。

背景技术

一二次融合控制器是指一种按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。控制器主要用于各种复杂电控系统及各种大型用电设备中。

现有控制器功耗较高，使得使用成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一二次融合断路器控制器及控制方法，旨在解决现有控制器功耗高导致使用成本高的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种一二次融合断路器控制器，包括支撑组件和控制器，所述控制器设置在所述支撑组件内；

所述控制器包括全电流保护模块、测量模块和健康监测模块，所述全电流保护模块包括罗氏线圈、速饱和铁芯线圈、外围电路、ADP2450模块和保护单片机，所述速饱和铁芯线圈与所述ADP2450模块连接，所述保护单片机与所述ADP2450模块连接，所述外围电路的一端与所述ADP2450模块连接，所述外围电路的另一端与所述罗氏线圈连接；所述测量模块包括三相输入端、电能芯片、电压采样电路和管理单片机，所述电压采样电路与所述三相输入端连接，所述电能芯片与所述电压采样电路连接，所述管理单片机与所述电能芯片连接；所述健康监测模块包括内部温湿度检测单元和开关检测单元，所述内部温湿度检测单元和所述开关检测单元分别与所述管理单片机连接。

其中，所述全电流保护模块还包括出线端温度检测单元，所述出线端温度检测单元与所述保护单片机连接。

通过所述出线端温度检测单元可以对各相母排连接处的温度进行实时检测，从而使得整个电路更加安全。

其中，所述健康监测模块还包括LCD显示单元，所述LCD显示单元与所述管理单片机连接。

通过所述LCD显示单元对各种数据进行直观显示。

其中，所述控制器还包括通讯模块，所述通讯模块包括远程通讯单元和蓝牙通讯单元，所述远程通讯单元和所述蓝牙通讯单元分别与所述管理单片机连接。

通过所述LCD显示单元可以对所述管理单片机采集到的各种信息进行显示，使得展示更加直观。

其中，所述支撑组件包括底座、顶盖、固定片和安装板，所述底座具有多个安装槽，所述罗氏线圈和所述速饱和线圈设置在所述安装槽内，所述固定片与所述底座固定连接，并穿过所述罗氏线圈和所述速饱和线圈，所述保护单片机设置在所述罗氏线圈的一侧，所述安装板与所述底座固定连接，并位于所述罗氏线圈的一侧，所述管理单片机和所述电能芯片设置在所述安装板的一侧。

通过所述底座对整个控制器提供安装支撑，然后通过所述顶盖对所述底座进行封闭，所述罗氏线圈和所述速饱和线圈固定设置在所述安装槽内，多个所述安装槽分别设置多组所述罗氏线圈和所述速饱和线圈。通过所述固定片可以方便地对线圈进行固定，并可以采用金属材质以提高磁通量，通过所述安装板方便安装其他主要电路板。

其中，所述支撑组件还包括指示灯，所述指示灯与所述顶盖固定连接，并位于所述顶盖的一侧，且与所述管理单片机电连接。

通过所述指示灯可以方便指示运行状态。

其中，所述支撑组件还包括交互单元，所述交互单元与所述顶盖固定连接，并位于所述顶盖的一侧，且与所述管理单片机电连接。

所述交互单元由控制屏和控制按钮，方便使用者对控制器进行配置。

其中，所述支撑组件还包括通讯接口，所述通讯接口设置在所述顶盖上，并与所述管理单片机电连接。

通过所述通讯接口方便与外部设备进行通信。

第二方面，本发明还提供一种一二次融合断路器控制器的控制方法，包括：

通过罗氏线圈采样电流信号，速饱和铁芯线圈提供自生电源；

通过电能芯片采集罗氏线圈电流和三相电压进行全电量参数测量；

通过所述内部温湿度检测单元采集环境温湿度；所述开关检测单元获取断路器的分合状态以评估断路器健康状态。

本发明的一种一二次融合断路器控制器及控制方法，通过所述支撑组件对所述控制器进行支撑。所述全电流保护模块采用双线圈方案，即所述罗氏线圈采样电流信号，所述速饱和铁芯线圈提供自生电源，电流信号采样不饱和，使得全电流范围保护更准确可靠，通过所述ADP2450模块对获取的电流进行稳定控制，所述外围电路维持所述ADP2450模块的正常运行，所述速饱和铁芯线圈配合低功耗控制器重点满足保护部分要求，体积较小，全电压保护通过读取所述电能芯片采集到的三相电压实现，使得电路更简化；所述测量模块通过所述电能芯片直接采集电流和三相电压，并实现了多功能测量表的准确度，工程应用中取代了多功能测量表，一二次融合，本发明不需要增加独立测量CT，与全电流保护CPU共用一组罗氏线圈电流信号，成本低结构简化；所述健康监测模块，除实时显示指示运行参数和故障报警状态外，还实时监测断路器分合状态，环境温湿度，各相母排连接处温度等，结合软件综合评估数断路器健康状态；本发明多单片机采用SPI方式实现数据共享和功能协同，包括所述保护单片机、所述电能芯片和所述管理单片机等，实现高精度测量、全电流保护和各种断路器应用功能融为一体，空间布置合理，产品功耗小，成本更低，从而解决解决现有控制器功耗高导致使用成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的控制器的结构模块图；

图2是本发明的控制器的详细结构图；

图3是本发明的一种一二次融合断路器控制器的结构图；

图4是本发明的一种一二次融合断路器控制器的正面结构图；

图5是本发明的一种一二次融合断路器控制器的去掉顶盖的结构图；

图6是本发明的一种一二次融合断路器控制器的控制方法的流程图。

1-支撑组件、2-控制器、11-底座、12-顶盖、13-固定片、14-安装板、15-指示灯、16-交互单元、17-通讯接口、21-全电流保护模块、22-测量模块、23-健康监测模块、24-通讯模块、111-安装槽、211-罗氏线圈、212-速饱和铁芯线圈、213-外围电路、214-ADP2450模块、215-保护单片机、216-出线端温度检测单元、221-三相输入端、222-电能芯片、223-电压采样电路、224-管理单片机、231-内部温湿度检测单元、232-开关检测单元、233-LCD显示单元、241-远程通讯单元、242-蓝牙通讯单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语″长度″、″宽度″、″上″、″下″、″前″、″后″、″左″、″右″、″竖直″、″水平″、″顶″、″底″″内″、″外″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，″多个″的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

第一方面，请参阅图1～图5，本发明提供一种一二次融合断路器控制器，包括：

支撑组件1和控制器2，所述控制器2设置在所述支撑组件1内；所述控制器2包括全电流保护模块21、测量模块22和健康监测模块23，所述全电流保护模块21包括罗氏线圈211、速饱和铁芯线圈212、外围电路213、ADP2450模块214和保护单片机215，所述速饱和铁芯线圈212与所述ADP2450模块214连接，所述保护单片机215与所述ADP2450模块214连接，所述外围电路213的一端与所述ADP2450模块214连接，所述外围电路213的另一端与所述罗氏线圈211连接；所述测量模块22包括三相输入端221、电能芯片222、电压采样电路223和管理单片机224，所述电压采样电路223与所述三相输入端221连接，所述电能芯片222与所述电压采样电路223连接，所述管理单片机224与所述电能芯片222连接；所述健康监测模块23包括内部温湿度检测单元231和开关检测单元232，所述内部温湿度检测单元231和所述开关检测单元232分别与所述管理单片机224连接。

在本实施方式中，通过所述支撑组件1对所述控制器2进行支撑，所述控制器2实现电路承载和通断。所述全电流保护模块21采用双线圈方案，即所述罗氏线圈211采样电流信号，所述速饱和铁芯线圈212提供自生电源，电流信号采样不饱和，使得全电流范围保护更准确可靠，通过所述ADP2450模块214对获取的电流进行稳定控制，所述外围电路213维持所述ADP2450模块214的正常运行，所述速饱和铁芯线圈212配合低功耗控制器重点满足保护部分要求，体积较小，全电压保护通过读取所述电能芯片222采集到的三相电压实现，使得电路更简化；所述测量模块22通过所述电能芯片222直接采集电流和三相电压，并实现了多功能测量表的准确度，工程应用中取代了多功能测量表，一二次融合，本发明不需要增加独立测量CT，与全电流保护CPU共用一组罗氏线圈211电流信号，成本低结构简化；所述健康监测模块23，除实时显示指示运行参数和故障报警状态外，还实时监测断路器分合状态，环境温湿度，各相母排连接处温度等，结合软件综合评估数断路器健康状态；本发明多单片机采用SPI方式实现数据共享和功能协同，包括所述保护单片机215、所述电能芯片222和所述管理单片机224等，实现高精度测量、全电流保护和各种断路器应用功能融为一体，空间布置合理，产品功耗小，成本更低。

进一步的，所述全电流保护模块21还包括出线端温度检测单元216，所述出线端温度检测单元216与所述保护单片机215连接。

在本实施方式中，通过所述出线端温度检测单元216可以对各相母排连接处的温度进行实时检测，从而使得整个电路更加安全。

进一步的，所述健康监测模块23还包括LCD显示单元233，所述LCD显示单元233与所述管理单片机224连接。

在本实施方式中，通过所述LCD显示单元233可以对所述管理单片机224采集到的各种信息进行显示，使得展示更加直观。

进一步的，所述控制器2还包括通讯模块24，所述通讯模块24包括远程通讯单元241和蓝牙通讯单元242，所述远程通讯单元241和所述蓝牙通讯单元242分别与所述管理单片机224连接。

在本实施方式中，所述通讯模块24，除了实现不同协议(例如DL645)串口通讯，还通过所述远程通讯单元241实现电力载波远程通讯，便于拓朴识别自组网维护，还可通过所述蓝牙通讯单元242实现近场通讯，实现手机APP便捷方式的现场运维管理，另外还可以采用WIFI的近场通讯方式。

进一步的，所述支撑组件1包括底座11、顶盖12、固定片13和安装板14，所述底座11具有多个安装槽111，所述罗氏线圈211和所述速饱和线圈212设置在所述安装槽111内，所述固定片13与所述底座11固定连接，并穿过所述罗氏线圈211和所述速饱和线圈212，所述保护单片机215设置在所述罗氏线圈211的一侧，所述安装板14与所述底座11固定连接，并位于所述罗氏线圈211的一侧所述管理单片机224和所述电能芯片222设置在所述安装板14的一侧。所述支撑组件1还包括指示灯15，所述指示灯15与所述顶盖12固定连接，并位于所述顶盖12的一侧，且与所述管理单片机224电连接。所述支撑组件1还包括交互单元16，所述交互单元16与所述顶盖12固定连接，并位于所述顶盖12的一侧，且与所述管理单片机224电连接。所述支撑组件1还包括通讯接口17，所述通讯接口17设置在所述顶盖12上，并与所述管理单片机224电连接。

在本实施方式中，通过所述底座11对整个控制器提供安装支撑，然后通过所述顶盖12对所述底座11进行封闭，所述罗氏线圈211和所述速饱和线圈212固定设置在所述安装槽111内，多个所述安装槽111分别设置多组所述罗氏线圈211和所述速饱和线圈212。通过所述固定片13可以方便地对线圈进行固定，并可以采用金属材质以提高磁通量，通过所述安装板14方便安装其他主要电路板，通过所述指示灯15可以方便指示运行状态。所述交互单元16由控制屏和控制按钮，方便使用者对控制器进行配置。通过所述通讯接口17方便与外部设备进行通信。

第二方面，请参阅图6，本发明还提供一种一二次融合断路器控制器的控制方法，包括：

S101通过罗氏线圈211采样电流信号，速饱和铁芯线圈212提供自生电源；

所述罗氏线圈211采样电流信号，所述速饱和铁芯线圈212提供自生电源，电流信号采样不饱和，全电流范围保护更准确可靠，所述速饱和铁芯线圈212配合低功耗控制器重点满足保护部分要求，体积较小。

S102通过电能芯片222采集罗氏线圈电流和三相电压进行全电量参数测量；

全电压保护通过读取所述电能芯片222的三相电压采样数据实现，电路更简化；

通过所述电能芯片222直接采集电流和三相电压进行全电量参数测量，并实现了多功能测量表的准确度，工程应用中取代了多功能测量表，一二次融合，本发明不需要增加独立测量CT，与全电流保护CPU共用一组罗氏线圈211电流信号，成本低，结构简化。

S103通过所述内部温湿度检测单元231采集环境温湿度；所述开关检测单元232获取断路器的分合状态以评估断路器健康状态。

实时监测断路器分合状态，环境温湿度，还可以检测各相母排连接处温度等，结合软件综合评估数断路器健康状态。

通过罗氏线圈采样电流信号，罗氏线圈信号不饱和，全电流范围保护更准确，速饱和铁芯线圈提供自生电源以实现失电情况下也能可靠保护；通过电能芯片采集罗氏线圈电流和三相电压进行全电量参数测量，无需专用测量互感器；通过所述内部温湿度检测单元采集环境温湿度；所述开关检测单元获取断路器的分合状态以评估断路器健康状态。

所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种一二次融合断路器控制器，其特征在于，

包括支撑组件和控制器，所述控制器设置在所述支撑组件内；

所述控制器包括全电流保护模块、测量模块和健康监测模块，所述全电流保护模块包括罗氏线圈、速饱和铁芯线圈、外围电路、ADP2450模块和保护单片机，所述速饱和铁芯线圈与所述ADP2450模块连接，所述保护单片机与所述ADP2450模块连接，所述外围电路的一端与所述ADP2450模块连接，所述外围电路的另一端与所述罗氏线圈连接；

所述测量模块包括三相输入端、电能芯片、电压采样电路和管理单片机，所述电压采样电路与所述三相输入端连接，所述电能芯片与所述电压采样电路连接，所述管理单片机与所述电能芯片连接；

所述健康监测模块包括内部温湿度检测单元和开关检测单元，所述内部温湿度检测单元和所述开关检测单元分别与所述管理单片机连接。

2.如权利要求1所述的一种一二次融合断路器控制器，其特征在于，

所述全电流保护模块还包括出线端温度检测单元，所述出线端温度检测单元与所述保护单片机连接。

3.如权利要求1所述的一种一二次融合断路器控制器，其特征在于，

所述健康监测模块还包括LCD显示单元，所述LCD显示单元与所述管理单片机连接。

4.如权利要求1所述的一种一二次融合断路器控制器，其特征在于，

所述控制器还包括通讯模块，所述通讯模块包括远程通讯单元和蓝牙通讯单元，所述远程通讯单元和所述蓝牙通讯单元分别与所述管理单片机连接。

5.如权利要求1所述的一种一二次融合断路器控制器，其特征在于，

所述支撑组件包括底座、顶盖、固定片和安装板，所述底座具有多个安装槽，所述罗氏线圈和所述速饱和线圈设置在所述安装槽内，所述固定片与所述底座固定连接，并穿过所述罗氏线圈和所述速饱和线圈，所述保护单片机设置在所述罗氏线圈的一侧，所述安装板与所述底座固定连接，并位于所述罗氏线圈的一侧，所述管理单片机和所述电能芯片设置在所述安装板的一侧。

6.如权利要求5所述的一种一二次融合断路器控制器，其特征在于，

所述支撑组件还包括指示灯，所述指示灯与所述顶盖固定连接，并位于所述顶盖的一侧，且与所述管理单片机电连接。

7.如权利要求6所述的一种一二次融合断路器控制器，其特征在于，

所述支撑组件还包括交互单元，所述交互单元与所述顶盖固定连接，并位于所述顶盖的一侧，且与所述管理单片机电连接。

8.一种一二次融合断路器控制器的控制方法，应用于如权利要求1—7任意一项所述的一种一二次融合断路器控制器，其特征在于，

包括：通过罗氏线圈采样电流信号，速饱和铁芯线圈提供自生电源；

通过电能芯片采集罗氏线圈电流和三相电压进行全电量参数测量；

通过所述内部温湿度检测单元采集环境温湿度；所述开关检测单元获取断路器的分合状态以评估断路器健康状态。

Images