CN118016486A - 一种框架式断路器控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种框架式断路器控制方法和装置：感应元件实时检测电路系统的运行状态，当检测到故障信号则判断是否满足第一条件；如满足第一条件，所述感应元件将故障信号传输给脱扣器，脱扣器向分闸线圈组件发出分闸信号，分闸线圈组件接收分闸信号后击打脱扣半轴实现断路器分闸；如不满足第一条件，所述感应元件将分闸信号传输给所述分闸线圈组件，所述分闸线圈组件接收到所述分闸信号后击打所述脱扣半轴实现断路器分闸。本发明可以缩短断路器脱扣分闸时间，从而保护电力系统，使其回路内电器元件损伤度降低。

Description

一种框架式断路器控制方法和装置

技术领域

本发明涉及电力系统安全防护领域，尤其涉及一种框架式断路器控制方法和装置。

背景技术

现有框架式断路器产品，其保护原理为，内置在框架式断路器本体内部的感应元件，检测到故障电流后，将故障信号发送给控制器的脱扣器部分，脱扣器进行类型区分后，输出低电压信号给控制器内的驱动元件，驱动元件动作击打推杆移动，推杆动作击打脱扣半轴，从而实现断路器的脱扣分闸。

上述脱口分闸的结构至少存在以下问题：

1、脱扣时间长：从脱扣器发出指令给驱动元件，再到驱动推杆击打脱扣半轴，整个动作用时约在7ms左右。众所周知，分闸所用时间越长，故障电流存在的时间就越久，对动静触头的烧蚀以及主回路的冲击也就越大，最终导致主回路内电器元件的损伤度越高。

2、空间利用率差：在结构设计本就紧凑的断路器内部，断路器正面的执行器和脱扣器，在断路器前面空间上，占有了约1/3的空间体积，导致一些可以满足新的市场需求的模块，无法内置到断路器内，只能通过外挂的方式进行安装，十分不便利，也存在安全隐患，同时也违背了目前集成化的设计理念；

3、安全性差：现有技术中应用的驱动元件，主要由磁钢、感应线圈、动铁芯、弹簧组成，为了使动铁芯克服磁钢的吸力，需要给感应线圈一定的工作电流，电流越大，功耗越高，给脱扣器的负担越大；但电流越小，所对应的吸力也相应变小，使得驱动动铁芯动作的压缩弹簧力值也减小，导致动铁芯的击打力值降低。总之，驱动元件的击打力越大，脱扣器所耗费的功耗越高，为了降低功耗，目前业内的驱动元件的击出力值一般在15N左右，脱扣半轴的动作力值在10N左右，安全余量1.5倍左右。但随着产品应用时间的增长，各个零件的摩擦力会逐渐加大，弹簧力值衰减，导致驱动力不断降低，阻力不断加大，之前设置的安全余量也不再可靠，当电力系统发生故障时，如果无法实现断路器分闸操作会给电力系统造成重大损失。

发明内容

本申请实施例通过提供一种框架式断路器控制方法和装置，解决了现有技术中框架式断路器的控制操作部分存在的脱扣时间长、占用体积大以及随着使用时间增长安全性变差的问题。

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种框架式断路器控制方法和装置。

第一方面，本申请提供了一种框架式断路器控制方法，包括如下步骤：

感应元件实时检测电路系统的运行状态，当检测到故障信号则判断是否满足第一条件；

如满足第一条件，感应元件将故障信号传输给脱扣器，脱扣器向分闸线圈组件发出分闸信号，分闸线圈组件接收分闸信号后击打脱扣半轴实现断路器分闸；如不满足第一条件，感应元件将分闸信号传输给所述分闸线圈组件，所述分闸线圈组件接收到所述分闸信号后击打所述脱扣半轴实现断路器分闸。

作为本申请实施例的一种可能的实现方式，所述第一条件包括预设的故障信号强度阈值。

作为本申请实施例的一种可能的实现方式，所述方法还包括：

实现断路器分闸动作后，进行脱扣故障报警。

作为本申请实施例的一种可能的实现方式，当出现所述脱扣故障报警后，人工解除所述脱扣故障报警信号。

作为本申请实施例的一种可能的实现方式，所述方法还包括步骤：

人工操作向所述分闸线圈组件传输所述分闸信号，所述分闸线圈组件接收到所述分闸信号后击打所述脱扣半轴实现断路器分闸。

另一方面，本申请提供了一种框架式断路器控制系统，包括：

感应判断模块，所述感应判断模块用于实时检测电路系统的运行状态，当检测到故障信号则判断是否满足第一条件；

第一分闸模块，所述第一分闸模块用于接收所述感应判断模块传输的故障信号，并对故障类型进行区分和延时后向分闸线圈组件发出分闸信号；

第二分闸模块，所述第二分闸模块用于接收所述感应判断模块传输的分闸信号，并将所述分闸信号传输给所述分闸线圈组件；

分闸线圈组件，所述分闸线圈组件用于接收第一分闸模块或第二分闸模块传输的分闸信号，并击打脱扣半轴实现断路器分闸。

作为本申请实施例的一种可能的实现方式，所述系统还包括：

脱扣报警模块，所述脱扣报警模块用于接收所述第一分闸模块或第二分闸模块发送的脱扣报警信号，并进行脱扣故障报警。

作为本申请实施例的一种可能的实现方式，所述系统还包括：

第三分闸模块，所述第三分闸模块用于通过人工操作向所述分闸线圈组件传输所述分闸信号，并使得所述分闸线圈组件接收到所述分闸信号后击打所述脱扣半轴实现断路器分闸。

第三方面，本申请提供一种框架式断路器控制装置，包括：

感应元件，所述感应元件设置于电路系统中，用于实时检测电路系统运行状态；

脱扣器，所述脱扣器信号连接于感应元件，所述脱扣器用于判断故障信号类型；

电气开关，所述电气开关分别信号连接于感应元件和脱扣器，所述电气开关电连接有分闸线圈组件；

分闸线圈组件和脱扣半轴，所述分闸线圈组件击打所述脱扣半轴实现断路器分闸操作。

第四方面，本申请提供了一种框架式断路器控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例通过对故障电流的强度进行判断，当故障电流低于设定值时由脱扣器判断故障类型并延时后再通过分闸线圈进行断路器分闸操作，当故障电流过大时则直接驱动分闸线圈进行断路器分闸操作，上述两种断路器分闸时间均小于传统框架式断路器的分断时间，从而缩短了脱扣时间，确保电力系统的安全运行。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

图1为本申请实施例一种框架式断路器控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例一种框架式断路器控制方法的动作逻辑原理图；

图3为本申请实施例一种框架式断路器控制方法的分闸线圈组件控制逻辑图；

图4为本申请实施例一种框架式断路器控制系统的结构示意图；

图5为本申请实施例一种框架式断路器控制装置的结构示意图；

图6为本申请实施例示例性电子设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种框架式断路器控制方法和装置，解决了现有技术的框架式断路器的控制操作部分存在的脱扣时间长、占用体积大以及随着使用时间增长安全性变差的问题，达到脱扣时间短、结构利用率高以及安全性高的技术效果。下面，将参考附图详细的描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

实施例一

断路器是一种能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。当电力系统发生过载、或者短路等故障时，断路器可以通过触头的分离实现分闸，从而避免电力系统及系统内的设备遭受重大破坏。目前常见的框架式断路器当发生故障电流时，设置于电力系统的感应元件将感应到的故障电流信号传输给脱扣器，脱扣器对故障电流进行类型区分后输出低电压信号给驱动元件，驱动元件动作击打推杆，推杆再动作击打脱扣半轴，从而实现断路器的脱口分闸，上述信号处理控制的结构复杂空间利用率差、在长期使用后安全性无法保证，且分闸耗时较长容易导致电力系统回路内的电器元件损伤度提高。同时，目前的框架式断路器结构，在没有收到故障电流信号时(电力系统正常运行)，也可以通过配置在断路器上的分闸线圈元件进行分闸操作，通过合闸线圈元件进行合闸操作。

基于上述断路器控制方法，参见图1-图3，本申请提供了一种框架式断路器控制方法，包括如下步骤：

S100：感应元件实时检测电路系统的运行状态，当检测到故障信号则判断是否满足第一条件。

感应元件的类型和设置方式与现有框架式断路器的感应元件相同，均连接于电路系统中，当电路系统发生故障时，感应元件可以同时采集到故障信号然后对故障信号进行判断，根据其是否满足第一条件后续采取不同的分闸策略。示例性地，本实施例的第一条件包括预设的故障电流强度阈值，例如故障电流强度小于15000A。

S200：如满足第一条件，感应元件将故障信号传输给脱扣器，脱扣器向分闸线圈组件发出分闸信号，分闸线圈组件接收分闸信号后击打脱扣半轴实现断路器分闸。如不满足第一条件，感应元件将分闸信号传输给所述分闸线圈组件，所述分闸线圈组件接收到所述分闸信号后击打所述脱扣半轴实现断路器分闸。

示例性地，参见图2，如果将第一条件设置为故障电流是否为大电流(15000A)，则当感应元件判断故障电流为小电流时(＜15000A)，则进行常规保护：感应元件将故障信号发送给脱扣器，脱扣器进行故障类型区分并延时后，输出低电压信号驱动分闸线圈组件击打脱扣半轴，从而实现断路器的脱扣分闸操作，整个脱扣用时约为5ms。当感应元件判断故障电流为大电流时(≥15000A)，则直接将故障信号作为分闸信号发送给分闸线圈组件击打脱扣半轴，实现断路器的脱口分闸操作，整个脱扣用时约为3ms，大大低于常规脱扣所用时7ms。

即，本实施例通过设置判断故障信号的第一条件，针对不同的故障强度采用不同的断路分闸方式，对于感应元件检测到的大故障电流，可以100％认定为故障电流，因此直接进行分闸，而无需脱扣器进行判断，从而节省时间。

由于上述脱扣方式无需传统的驱动元件-推杆-脱扣半轴击打方式，而利用断路器本身就有的线圈驱动击打的方式，节省了驱动元件和推杆的结构及所占体积，从而可节约空间在断路器内集成其他模块，而无需采用外挂方式进行安装，提高安装便利性和集成度。而且上述执行器的基座，通常都是采用塑料材质，在安装条件相对苛刻的庄稼地、沙漠、盐碱地、海边等环境中，随着时间的推移，基座存在老化、断裂的风险，一旦故障电流出现时，可能导致断路器无法实现分闸操作，造成严重后果，而本申请实施例采用线圈元件击打脱扣半轴，其在长时间使用后也不会发生材质老化。以及，传统的驱动元件通常由磁钢、感应线圈、动铁芯、弹簧组成，其在降低功耗的前提下击出力值安全余量设置较低，随着长期使用其各个零件之间的摩擦力会逐渐加大、弹簧弹力衰减，导致阻力不断增大、驱动力则相应降低，极端情况下存在无法击打推杆的可能，本申请实施例利用线圈组件通电产生的磁力击打脱扣半轴则可保持击打力度稳定，不会发生击打力度降低而击打失效的情况。

进一步地，本实施例的控制方法还包括：

S300：实现断路器分闸动作后，进行脱扣故障报警。

该方法实现了自动判断、自动分闸，为了对电力系统工作人员进行提醒，因此在实现断路器脱扣分闸动作后，进行脱扣故障报警。

进一步地，所述方法还包括：

S400：当出现所述脱扣故障报警后，人工解除所述脱扣故障报警信号。

为了确保断路器合闸前电力系统故障已经排除，因此当出现脱扣故障报警后，需要人工确认安全后再接触故障报警信号。

可选地，本申请实施例的控制方法还包括步骤：

人工操作向分闸线圈组件传输分闸信号，分闸线圈组件接收到分闸信号后击打脱扣半轴实现断路器分闸。

在电力系统正常运行未发生故障时，因为检修或更换电器部件等原因，需要人工操作断路器分闸断路，因此本申请实施例通过人工操作触发分闸线圈组件工作，使分闸线圈组件击打脱扣半轴从而实现断路器的脱口分闸操作。

优选地，参见图3，本实施例对脱扣器自动操作断路器脱扣分闸和人工操作断路器脱扣分闸以及是否自动报警进行详细说明。当感应元件检测到故障电流较小时，将故障信号传输给脱扣器进行判断，脱扣器对故障信号的类型进行区分后输出持续的低电流信号给控制器内部的电气开关，且该电气开关向脱扣器反馈开关信号，该电气开关使分闸线圈通电后保持在击出位置，同时分闸线圈输出辅助分闸信号，该辅助分闸信号向脱扣器反馈分闸信号并点亮客户指示灯，脱扣器接收到反馈的开关信号和辅助分闸信号后确认断路器脱扣分闸，则进行脱扣故障报警，后续需检修人员在操作面板上人工复位，人工复位信号切断电气开关从而解除报警。当然，当感应元件检测到大故障电流时直接将故障信号(也即分闸信号)直接输出到电气开关，其余工作流程与上述内容一致。而在电力系统正常运行过程中需要人工分闸时，则可通过远程控制或在柜体上进行操作控制，向外部的操作按钮发出脉冲型信号，使得分闸线圈通电后动作一次后复位，分闸线圈同样输出辅助分闸信号给脱扣器和客户指示灯，但由于脱扣器仅收到辅助分闸信号而未收到电气开关反馈信号，因此脱扣器识别为人工操作而不进行脱扣故障报警。

通过上述方式，实现了对大、小故障电流的分别分闸处理，而且实现了电力系统发生故障时报警以及人工操作不报警的功能。

实施例二

基于与前述实施例中一种框架式断路器控制方法同样发明构思，本申请提供了一种框架式断路器控制系统，参见图4，该控制系统包括：

感应判断模块101，感应判断模块101用于实时检测电路系统的运行状态，当检测到故障信号则判断是否满足第一条件。

第一分闸模块102，第一分闸模块102用于接收感应判断模块101传输的故障信号，并对故障类型进行区分和延时后向分闸线圈组件104发出分闸信号。

第二分闸模块103，第二分闸模块103用于接收感应判断模块101传输的分闸信号，并将分闸信号传输给分闸线圈组件104。

第一分闸模块102和第二分闸模块103分别对应接收感应判断模块101判断故障信号是否满足第一条件的两种情况，然后对应进行不同的分闸操作。

分闸线圈组件104，分闸线圈组件104用于接收第一分闸模块102或第二分闸模块103传输的分闸信号，并击打脱扣半轴实现断路器脱扣分闸。

进一步地，该控制系统还包括：

脱扣报警模块105，脱扣报警模块105用于接收第一分闸模块102或第二分闸模块103发送的脱扣报警信号，并进行脱扣故障报警。

虽然第一分闸模块102和第二分闸模块103控制分闸线圈组件104工作的过程不一样，但都被认定为故障电流，因此脱扣报警模块105均进行脱扣报警相应。

优选地，该控制系统还包括：

第三分闸模块106，第三分闸模块106用于通过人工操作向分闸线圈组件104传输分闸信号，并使得分闸线圈组件104接收到分闸信号后击打脱扣半轴实现断路器分闸。

实施例三

参见图5，本申请实施例提供了一种框架式断路器控制装置，包括：

感应元件201，感应元件201设置于电路系统中，用于实时检测电路系统运行状态。

感应元件201检测到电力系统中发生故障时，根据故障信号的强弱判断是否满足第一条件，参见实施例一，如满足第一条件则将故障信号传输给脱扣器202，否则直接向电气开关203输出分闸信号。

脱扣器202，脱扣器202信号连接于感应元件201，脱扣器202用于判断故障信号类型。

脱扣器202判断故障信号类型并延时后，向电气开关203传输持续的低电流信号。

电气开关203，电气开关203分别信号连接于感应元件201和脱扣器202，电气开关203电连接有分闸线圈组件104。

电气开关203接收到感应元件201或者脱扣器203发出的分闸信号后，驱动分闸线圈组件104动作。

分闸线圈组件104和脱扣半轴205，104分闸线圈组件击打脱扣半轴205实现断路器分闸操作。

示例性地，分闸线圈组件104的结构可以包括与电气开关203电连接的分闸线圈，分闸线圈由电力系统二次侧220V供电，分闸线圈可以与扭簧、储能弹簧或者形变垫片等储能部件连接，当分闸线圈通电时驱动储能部件释放能量击打脱扣半轴205，进而实现断路器的脱扣分闸。

前述图1-图3实施例一中的一种框架式断路器控制方法的各种变化方式和具体实例同样适用于本申请实施例的一种框架式断路器控制系统和装置，通过前述对一种框架式断路器控制方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中一种框架式断路器控制系统和装置，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

示例性电子设备

下面参考图6来描述本申请实施例的电子设备。

图6图示了根据本申请实施例的电子设备的结构示意图。

基于与前述实施例中一种框架式断路器控制方法的发明构思，本发明还提供一种框架式断路器控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行该程序时实现实施例一所述方法的步骤。

其中，在图6中，总线架构(用总线300来代表)，总线300可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线300将包括由处理器302代表的一个或多个处理器和存储器304代表的存储器的各种电路链接在一起。总线300还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口306在总线300和接收器301和发送器303之间提供接口。接收器301和发送器303可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他系统通信的单元。

处理器302负责管理总线300和通常的处理，而存储器304可以被用于存储处理器302在执行操作时所使用的数据。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的系统。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种框架式断路器控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

感应元件实时检测电路系统的运行状态，当检测到故障信号则判断是否满足第一条件；

如满足第一条件，所述感应元件将故障信号传输给脱扣器，脱扣器向分闸线圈组件发出分闸信号，分闸线圈组件接收分闸信号后击打脱扣半轴实现断路器分闸；如不满足第一条件，所述感应元件将分闸信号传输给所述分闸线圈组件，所述分闸线圈组件接收到所述分闸信号后击打所述脱扣半轴实现断路器分闸。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一条件包括预设的故障信号强度阈值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

实现断路器分闸动作后，进行脱扣故障报警。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当出现所述脱扣故障报警后，人工解除所述脱扣故障报警信号。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

人工操作向所述分闸线圈组件传输所述分闸信号，所述分闸线圈组件接收到所述分闸信号后击打所述脱扣半轴实现断路器分闸。

6.一种框架式断路器控制系统，其特征在于，包括：

感应判断模块，所述感应判断模块用于实时检测电路系统的运行状态，当检测到故障信号则判断是否满足第一条件；

第一分闸模块，所述第一分闸模块用于接收所述感应判断模块传输的故障信号，并对故障类型进行区分和延时后向分闸线圈组件发出分闸信号；

第二分闸模块，所述第二分闸模块用于接收所述感应判断模块传输的分闸信号，并将所述分闸信号传输给所述分闸线圈组件；

分闸线圈组件，所述分闸线圈组件用于接收第一分闸模块或第二分闸模块传输的分闸信号，并击打脱扣半轴实现断路器分闸。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

脱扣报警模块，所述脱扣报警模块用于接收所述第一分闸模块或第二分闸模块发送的脱扣报警信号，并进行脱扣故障报警。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第三分闸模块，所述第三分闸模块用于通过人工操作向所述分闸线圈组件传输所述分闸信号，并使得所述分闸线圈组件接收到所述分闸信号后击打所述脱扣半轴实现断路器分闸。

9.一种框架式断路器控制装置，其特征在于，包括：

感应元件，所述感应元件设置于电路系统中，用于实时检测电路系统运行状态；

脱扣器，所述脱扣器信号连接于感应元件，所述脱扣器用于判断故障信号类型；

电气开关，所述电气开关分别信号连接于感应元件和脱扣器，所述电气开关电连接有分闸线圈组件；

分闸线圈组件和脱扣半轴，所述分闸线圈组件击打所述脱扣半轴实现断路器分闸操作。

10.一种框架式断路器控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-5任一项所述方法的步骤。