CN114597105B - 一种断路器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器及其控制方法，该断路器的控制方法在断路器主回路发生故障时，能够自动将动触头和静触头分离进行分闸操作，并且在分闸操作之后如果主回路中的故障判定为可以通过断路器分闸后消除的故障，能够进行自动合闸操作以将动触头和静触头接合，接通断路器所处的电路，无需人工合闸，自动合闸可以减少停电时间，提高断路器自身可靠性及供电可靠性。

Description

一种断路器及其控制方法

技术领域

本发明涉及技术领域，特别涉及一种断路器及其控制方法。

背景技术

断路器是一种重要的电路保护部件。断路器至少包括接线端子、动触头和静触头，当框架断路器所在输送线路发生故障后，需要将动触头和静触头分离，即断路器分闸，故障排除后再次将动触头和静触头接合，即进行合闸操作。目前当故障排除后，主要通过人工手动合闸。

发明内容

在本发明的目的为提供一种能够自动合闸的断路器及其控制方法。

本发明提供一种断路器的控制方法，

该控制方法包括以下内容：

获取步骤：获取断路器主回路的当前工作参数；

故障判断步骤：根据所述当前工作参数判断所述主回路的工作状态，如果所述主回路出现故障，断路器会判断并根据故障的类型，当所述断路器发生第一类故障时，会执行重合闸步骤；

所述重合闸步骤：执行分闸操作，然后在预定时间后执行合闸操作；

其中，所述第一类故障为通过分闸能够消除的故障类型；所述分闸操作包括控制动触头和静触头分离；所述合闸操作包括控制动触头和静触头接合。

本发明中所提供的断路器的控制方法，在断路器主回路发生故障时，能够自动将动触头和静触头分离进行分闸操作，并且在分闸操作之后开始计时，计时结束后能够进行自动合闸操作以将动触头和静触头接合，接通断路器所处的电路，无需人工合闸，自动合闸可以减少停电时间，提高断路器自身可靠性及供电可靠性。

可选的，在所述重合闸步骤中，如果执行合闸操作后判断主回路故障还存在，则执行脱扣分闸操作，所述脱扣分闸操作包括控制脱扣器处于脱扣工位并使所述动触头和静触头分离；

或者/和，当所述故障判断步骤中判断断路器发生第二类故障时，会执行脱扣步骤；

所述脱扣步骤：执行脱扣分闸操作，并保持脱扣分闸状态；

所述脱扣分闸操作包括控制脱扣器处于脱扣工位并使所述动触头和静触头分离；其中所述第二类故障为不能通过分闸消除的故障类型。

可选的，所述分闸操作具体包括：提供控制电信号给分励电磁铁，所述分励电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构脱离合闸位置，以使动触头和静触头分离；

或者/和，所述合闸操作具体包括：提供控制电信号给断路器的闭合电磁铁，所述闭合电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构返回合闸位置，以使动触头和静触头接合。

可选的，所述重合闸步骤中执行所述分闸操作之后，还进一步根据反馈信号判断分闸是否成功，如果否，则控制脱扣器处于脱扣工位。

此外，本发明还提供了一种断路器，包括以下部件：

动触头和静触头；

分励电磁铁、闭合电磁铁、脱扣器、分合闸机构等；

控制器，包括存储模块、故障判断模块和执行模块；

所述存储模块至少存储有表征第一类故障的信息，所述第一类故障为通过分闸能够消除的故障类型；

所述故障判断模块能够获取并根据断路器主回路的当前工作参数判断所述主回路的工作状态，如果所述主回路出现所述第一类故障，则发送分闸信号于所述执行模块，所述执行模块会给予分励电磁铁控制电信号，以执行分闸操作；并且在分闸预定时间后，执行模块在给予闭合电磁铁控制电信号，以执行合闸操作

可选的，所述故障判断模块在执行模块发出合闸控制电信号至闭合电磁铁后进一步判断所述故障是否依然存在，如果依旧存在则发送命令至执行单元，执行单元给予脱扣控制电信号至所述脱扣器，所述脱扣器到达脱扣工位以再次将所述动触头和静触头分离；

或者/和，所述存储模块还存储有表征第二类故障的信息，所述第二类故障为不能通过分闸消除的故障类型；所述故障判断模块根据主回路的当前工作参数判断为主回路出现所述第二类故障时，则发送脱扣信号于所述执行模块，执行模块给予脱扣器一个控制电信号，执行脱扣分闸操作。

可选的，还包括分合闸机构；所述执行模块通过以下方式控制所述静触头和动触头分离：所述执行模块通过控制分励电磁铁所在电路，控制所述分励电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构脱离合闸位置，以使动触头和静触头分离；

或者/和，所述执行模块通过以下方式控制所述静触头和动触头接合：所述执行模块通过控制闭合电磁铁所在电路，所述闭合电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构返回合闸位置，以使动触头和静触头接合。

可选的，所述控制器的故障判断模块还可用于在发出所述分闸控制信号后，根据断路器接收到的分合闸反馈信号判断所述动触头和所述静触头是否分闸成功，以判断断路器分闸不成功为条件，控制断路器的脱扣器处于脱扣工位。

可选的，所述控制器的执行模块分为两个执行单元，第一执行单元在接收到故障判断模块的信号后，给脱扣器发送命令；第二执行单元接收到故障判断模块的信号后，给分励电磁铁发送命令，并开始计时，在计时结束后给闭合电磁铁发送命令；所述控制器以作为一个整体安装于断路器内部，或者所述控制器包括主控器和辅助控制器，二者独立设置且能够电通讯，所述主控器存储有所述故障判断模块、存储模块和第一执行单元，所述辅助控制器存储有所述第二执行模块。

可选的，当所述控制器分成主控器和辅助控制器时，所述主控器为所述断路器的智能控制器，设置于所述断路器的内部，所述辅助控制器设置于所述断路器的外部。

本发明所提供的断路器包括上述控制方法，故断路器也具有控制方法的上述技术效果。

附图说明

图1为本发明一种实施例中断路器控制方法的流程示意图；

图2为本发明另一种实施例中断路器控制方法的流程示意图；

图3为本发明一种实施例中断路器的结构框图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明一种实施例中断路器控制方法的流程示意图；图2为本发明另一种实施例中断路器控制方法的流程示意图；图3为本发明一种实施例中断路器的结构框图。

本发明所提供的断路器主要包括断路器壳体、触头系统、脱扣器和控制器等部件。当然，断路器的零部件不局限于上述部件，还可以为包括其他部件。

断路器壳体主要提供安装基础以及起到保护其他零部件的作用，通常断路器壳体具有内腔，触头系统、脱扣器和控制器等零部件基本安装于内腔中或壳体表面。断路器壳体的具体结构可以根据具体产品而定，本文不做具体限定。

其中，断路器包括动触头、静触头和分合闸机构。动触头和静触头分别与第一接线端子和第二接线端子电连接，第一接线端子和第二接线端子分别连接进线端和出线端，进线端与出线端亦可反接。静触头固定在断路器壳体内腔中，即静触头相对断路器壳体固定，而动触头和断路器壳体活动连接，在分合闸机构的带动下动触头能够相对静触头运动，以实现与静触头的接合或者分离，并且在分合闸机构的作用下，动触头可以保持在与静触头接合的位置（合闸位置）以及保持在与静触头分离的位置（分闸位置）。

当动触头与静触头接合时，断路器处于合闸状态，连接于第一接线端子和第二接线端子上的电路通过断路器导通；当动触头与静触头处于分离状态时，二者不接触，连接于第一接线端子和第二接线端子上的两电路通过断路器断开。

动触头、静触头和分合闸机构的具体结构可以有多种形式，在一种具体实施例中，分合闸机构姿态的改变可以通过闭合电磁铁和分励电磁铁驱动，闭合电磁铁和分励电磁铁均为短时工作制的电磁铁，需要说明的是，短时工作制即为短时间段通电，该类电磁铁为电控领域常用部件，本文不介绍此类电磁铁的具体结构并不会对本领域内技术人员理解本文技术方案产生障碍。

给闭合电磁铁通电，其内部的推杆伸出并推动分合闸机构动作，分合闸机构将带动动触头朝向静触头方向运动，动触头和静触头接合，分合闸机构最终将动触头保持于合闸位置，断路器处于合闸状态。同理，当断路器需要分闸时，给分励电磁铁通电，分励电磁铁内部的推杆伸出并推动分合闸机构动作，分合闸机构带动动触头朝远离静触头的方向运动，动触头和静触头分离，分合闸机构最终将动触头保持于分闸位置，此时断路器分闸。常态下闭合电磁铁和分励电磁铁均处于非通电状态，工作时闭合电磁铁和分励电磁铁通电时间可以根据产品而定。

本发明提供了一种断路器的控制方法，该控制方法包括以下内容：

S1获取步骤：获取断路器主回路的当前工作参数；

断路器主回路的工作参数可以通过安装于主回路各处位置的传感器获取，然后传递至断路器的控制器，传感器可以包括电流信号传感器、电压信号传感器以及温度传感器等等。工作参数可以根据具体产品实际需求设定。

S2故障判断步骤：根据工作参数判断主回路的工作状态，判断主回路是否出现故障，若出现故障，则对故障类型进行判断；

需要进一步说明的是，主回路中出现的故障一般分为两个类型：第一类故障在断路器分闸后，故障可以消除。通常在第一类故障在断路器断开后，故障点去游离，电弧熄灭，绝缘强度会恢复，故障自动消除，再次合闸后主回路电路可以恢复正常供电。第二类故障是在断路器分闸后，故障不可以消除。第二类故障发生后，故障不随断路器的分闸而消除，此时需要对主回路进行检修才可以再次合闸。

在一种具体实施例中，步骤S2的控制具体包括大致如下：

S21、判断主回路是否出现故障，如果是，执行步骤S22，如果否，返回S1；

S22、对故障类型进行判断，如果判断为第一类故障，执行步骤S31，如果判断为第二类故障，执行步骤S41。步骤S31和步骤S41在后文进行阐述。

本发明所提供的断路器的控制器包括存储模块、故障判断模块和执行模块。

其中存储模块至少存储有表征第一类故障的信息和表征第二类故障的信息；

故障判断模块能够获取并根据断路器主回路的当前工作参数判断主回路的工作状态，判断主回路出现的故障是存储模块中的第一类故障还是第二类故障，如果主回路出现所述第一类故障，则发送分闸信号于执行模块，如果主回路出现第二类故障时，则发送脱扣信号于执行模块；

执行模块能够根据所述故障判断模块对主回路故障信息的判断，选择性给予分励电磁铁、闭合电磁铁或脱扣器控制电信号。

也就是说，故障判断模块主要负责获取主回路的工作参数并进行判断，执行模块主要根据故障判断模块的发送的信号执行相应动作，例如控制动触头和静触头分离和接合。具体地，执行模块可以发送控制指令于闭合电磁铁和分励电磁铁，以控制合闸和分闸。即执行模块发送控制电信号于分励电磁铁，分励电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构脱离合闸位置，以使动触头和静触头分离；执行模块发送控制电信号于闭合电磁铁，闭合电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构返回合闸位置，以使动触头和静触头接合。

在上述步骤S2中，故障判断模块会实时监测主回路的信息（即故障判断模块会实时根据主回路的工作参数判断主回路的工作状态），并对主回路信息进行判断，当主回路出现故障时，会迅速的判断故障类型，并根据故障类型执行步骤S3或S4。

S3重合闸步骤：执行分闸操作，然后在预定时间后执行合闸操作。

本文中执行合闸操作即合闸操作就是控制动触头和静触头接合。相应地，本文中的执行分闸操作就是控制动触头和静触头分离。

对于断路器中包括闭合电磁铁和分励电磁铁的具体产品而言，合闸操作具体操作包括：闭合电磁铁得到控制电信号，所述闭合电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构返回合闸位置，以使动触头和静触头接合。

分闸操作具体包括：分励电磁铁得到控制电信号（此处的控制电信号是指给分励电磁铁通电的控制信号），分励电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构脱离合闸位置，以使动触头和静触头分离。

当然，驱动分合闸机构动作的部件可以为上述闭合电磁铁和分励电磁铁，也可以为其他电控执行部件。

本发明中所提供的断路器的控制方法，在断路器主回路发生第一类故障时，能够自动将动触头和静触头分离进行分闸操作，并且在分闸操作之后开始计时（计时时间可以为0），计时结束后能够进行自动合闸操作以将动触头和静触头接合，接通断路器所处的电路，无需人工合闸，自动合闸可以减少停电时间，提高断路器自身可靠性及供电可靠性。

在一种具体实施例中，步骤S3的控制具体包括大致如下：

S31、执行分闸操作，并且判断分闸是否成功，如果是，执行步骤S32，如果否，执行步骤S41；

S32、在预定时间后，执行合闸操作，并判断故障是否依旧存在，如果是，执行步骤S41，如果否，回到步骤S1。其中步骤S41在后文进行阐述。

该上述实施例中，在故障判断模块判断故障类型为第一类故障后，即该故障可以在断路器分闸后消除，执行的是S3重合闸步骤。

S3重合闸步骤，故障判断模块发送分闸信号至执行模块，执行模块给予分励电磁铁一个控制电信号，分励电磁铁则会驱动分合闸机构将动静触头分离。并且故障判断模块还会收到分合闸的反馈信号，在故障判断模块收到分闸反馈信号后，会给执行模块发送一个合闸信号，执行模块开始计时（该时间可以为0），计时结束后，执行模块会给予闭合电磁铁一个控制电信号，闭合电磁铁则会驱动分合闸机构将动静触头接合，触头接合后故障判断模块会继续对主回路进行检测，如果故障消失，则恢复正常供电，如果故障未消失，则会执行步骤S4脱扣分闸步骤。

当在步骤S31中，并且故障判断模块收到分合闸反馈信号，判断执行分闸操作后断路器依旧处于合闸状态时，即分闸失败，会执行步骤S4脱扣分闸步骤。相应地，控制器的故障判断模块还可以用于在发出分闸控制信号预定时间后，根据断路器的分合闸反馈信号判断动触头和静触头是否分闸成功，以判断断路器分闸不成功为条件，控制断路器的脱扣器处于脱扣工位。

也就是说，在重合闸步骤中，若执行分闸操作后，断路器无法正常分闸，则会通过脱扣器强行将断路器进行脱扣，以进一步保障供电系统的安全。

分合闸的反馈信号一般是由安装于断路器上的小型微动开关提供，其位置一般位于分合闸机构的转轴附近，分合闸机构的转轴是带断路器动触头运动的重要部件，故障判断模块会根据分合闸机构的转轴来带动微动开关的合分来判断断路器分合闸的状态。

S4脱扣步骤：执行脱扣分闸操作，并保持脱扣分闸状态。

正常情况下，闭合电磁铁的工作还受限于脱扣器，当脱扣器处于脱扣状态时，闭合电磁铁的电路通常是断开的，此时即使对闭合电磁铁通电，分合闸机构也不会进行合闸动作，只有闭合电磁铁在非脱扣状态通电，分合闸机构才会动作以进行合闸。即脱扣器具有脱扣状态和非脱扣状态，当脱扣器处于非脱扣状态时，分合闸机构可以使动触头和静触头处于合闸状态，在脱扣器处于非脱扣状态时，闭合电磁铁短时得电可以控制分合闸机构动作使动触头和静触头接合，当然，此状态下，分励电磁铁也可以控制处于合闸状态的动触头与静触头分离。

具体地，脱扣器包括脱扣轴和脱扣电磁铁，当脱扣轴位于非脱扣状态时，脱扣轴位于分合闸机构的上方，脱扣电磁线圈得电，脱扣电磁线圈的推杆伸出推动脱扣轴动作，脱扣轴下压分合闸机构的脱扣半轴，分合闸机构带动动触头脱离静触头，同时脱扣轴被限位于脱扣状态。当脱扣器在脱扣状态下，闭合电磁铁通电，分合闸机构也不会进行合闸动作。

在一种具体实施例中，步骤S4的控制具体包括大致如下：

S41、执行脱扣分闸操作，将动静触头分离，然后执行步骤S42；

S42、断路器保持脱扣状态。

在实施例中，执行S4脱扣步骤有三种情况：一是当主回路出现故障，且故障类型判断为第二类故障时；二是当断路器在S31步骤中，断路器执行分闸操作后，判断为分闸失败时；三是断路器在S32步骤中执行合闸操作后故障依旧未消除时。

当出现以上三种情况，故障判断模块会给出脱扣信号到执行模块，执行模块得到该信号后发送给脱扣器控制电信号，脱扣器带动机构执行脱扣分闸操作。

这时只能手动将脱扣器复位后，才能将动触头和静触头再次合闸，提高电路使用的安全性。

一般地，会将执行模块分为两个单元：第一执行单元在接收到故障判断模块的信号后，给脱扣器发送命令；第二执行单元接受到故障判断模块的信号后，给分励电磁铁发送命令，并开始计时，在计时结束后给闭合电磁铁发送命令。

在一种具体实施例中，控制器可以包括主控器和辅助控制器，二者独立设置且能够电通讯，主控器存储有故障判断模块、第一执行单元；辅助控制器存储有第二执行单元。即主控器获取并根据断路器主回路的工作参数判断主回路的工作状态，如果主回路出现故障并判断该故障类型为第一类故障，则发送分闸控制信号于辅助控制器；判断断路器分闸成功后发送合闸命令至辅助控制器，辅助控制器开始计时，计时结束后，辅助控制器给闭合电磁铁发送控制电信号。然后主控制器会对主回路进行检测，若故障消失，保持合闸状态；如果故障依旧存在，主控制器直接发送脱扣命令至脱扣器。

这样，控制器包括独立的两部分，每一部分执行不同功能，便于断路器的灵活设置，并且可以在现有断路器结构上通过增加辅助控制器实现本文上述控制，能够降低现有断路器的改进成本。

进一步地，主控器可以为断路器的智能控制器，设置于断路器的内部，辅助控制器设置于断路器的外部。这样辅助控制器可以作为单独的附件安装于断路器的外部，可以根据客户需求配置辅助控制器，适应不同客户的使用需求。

当然，控制器也可以为一体结构，即上述存储模块、故障判断模块、执行模块（包括第一执行单元和第二执行单元）均集成于同一个控制器内部。

本发明所提供的断路器包括上述控制方法，故断路器也具有控制方法的上述技术效果。

以上对本发明所提供的一种断路器及其控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种断路器的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下内容：

获取步骤：获取断路器主回路的当前工作参数；

故障判断步骤：根据所述当前工作参数判断所述主回路的工作状态，如果所述主回路出现故障，断路器会判断并根据故障的类型，当所述断路器发生第一类故障时，会执行重合闸步骤；

所述重合闸步骤：执行分闸操作，然后在预定时间后执行合闸操作；所述分闸操作具体包括：提供控制电信号给分励电磁铁，所述分励电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构脱离合闸位置，以使动触头和静触头分离；

其中，所述第一类故障为通过分闸能够消除的故障类型；所述分闸操作包括控制动触头和静触头分离；所述合闸操作包括控制动触头和静触头接合；

所述重合闸步骤中执行所述分闸操作之后，还进一步根据反馈信号判断分闸是否成功，如果否，则控制脱扣器处于脱扣工位。

2.如权利要求1所述的断路器的控制方法，其特征在于，在所述重合闸步骤中，如果执行合闸操作后判断主回路故障还存在，则执行脱扣分闸操作，所述脱扣分闸操作包括控制脱扣器处于脱扣工位并使所述动触头和静触头分离；

当所述故障判断步骤中判断断路器发生第二类故障时，执行脱扣步骤；

所述脱扣步骤：执行脱扣分闸操作，并保持脱扣分闸状态；

所述脱扣分闸操作包括控制脱扣器处于脱扣工位并使所述动触头和静触头分离；其中所述第二类故障为不能通过分闸消除的故障类型。

3.如权利要求1或2所述的断路器的控制方法，其特征在于，所述合闸操作具体包括：提供控制电信号给闭合电磁铁，所述闭合电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构返回合闸位置，以使动触头和静触头接合。

4.一种断路器，其特征在于，包括以下部件：

动触头和静触头；

分励电磁铁、闭合电磁铁、脱扣器和分合闸机构；

控制器，包括存储模块、故障判断模块和执行模块；

所述存储模块至少存储有表征第一类故障的信息，所述第一类故障为通过分闸能够消除的故障类型；

所述故障判断模块能够获取并根据断路器主回路的当前工作参数判断所述主回路的工作状态，如果所述主回路出现所述第一类故障，则发送分闸信号于所述执行模块，所述执行模块会给予分励电磁铁控制电信号，以执行分闸操作；并且在分闸预定时间后，执行模块在给予闭合电磁铁控制电信号，以执行合闸操作；

所述故障判断模块在执行模块发出合闸控制电信号至闭合电磁铁后进一步判断所述故障是否依然存在，如果依旧存在，则故障判断模块发送命令至所述执行模块，执行单元给予控制电信号至所述脱扣器，所述脱扣器到达脱扣工位以再次将所述动触头和静触头分离；还包括分合闸机构；所述执行模块通过以下方式控制所述静触头和动触头分离：所述执行模块通过控制分励电磁铁所在电路，控制所述分励电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构脱离合闸位置，以使动触头和静触头分离;

所述控制器的故障判断模块还用于在发出所述分闸控制信号预定时间后，根据断路器的分合闸反馈信号判断所述动触头和所述静触头是否分闸成功，以判断断路器分闸不成功为条件，控制断路器的脱扣器处于脱扣工位。

5.如权利要求4所述的断路器，其特征在于，所述存储模块还存储有表征第二类故障的信息，所述第二类故障为不能通过分闸消除的故障类型；所述故障判断模块根据主回路的当前工作参数判断为主回路出现所述第二类故障时，则发送脱扣信号于所述执行模块，执行模块给予脱扣器一个控制电信号，执行脱扣分闸操作。

6.如权利要求4或5所述的断路器，其特征在于，所述执行模块通过以下方式控制所述静触头和动触头接合：所述执行模块通过控制闭合电磁铁所在电路，所述闭合电磁铁内部推杆伸出驱动分合闸机构返回合闸位置，以使动触头和静触头接合。

7.如权利要求4所述的断路器，其特征在于，所述控制器的执行模块分为两个执行单元，第一执行单元在接收到故障判断模块的信号后，给脱扣器发送命令；第二执行单元接受到故障判断模块的信号后，给分励电磁铁发送命令，并开始计时，在计时结束后给闭合电磁铁发送命令；所述控制器为一个整体安装于断路器内部，或者所述控制器包括主控器和辅助控制器，二者独立设置且能够电通讯，所述主控器存储有所述故障判断模块、存储模块和第一执行单元，所述辅助控制器存储有所述第二执行单元。

8.如权利要求7所述的断路器，其特征在于，所述主控器为所述断路器的智能控制器，设置于所述断路器的内部，所述辅助控制器设置于所述断路器的外部。