CN201130844Y

CN201130844Y - 一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置

Info

Publication number: CN201130844Y
Application number: CNU2007201984925U
Authority: CN
Inventors: 胡正业
Original assignee: Jingyi Electrical Appliances Factory Co Ltd Shanghai
Current assignee: Jingyi Electrical Appliances Factory Co Ltd Shanghai
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2017-11-28

Abstract

本实用新型涉及一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置，包括信号输入单元、信号处理单元、信号输出单元、供电单元；所述的信号输入单元与低压断路器相连接，所述的信号处理单元与信号输入单元、信号输出单元相连接，所述的供电单元与信号输入单元、信号处理单元相连接。与现有技术相比，本实用新型通用性强、可靠性高、经济实用，并且加装自动重合闸控制器后，恢复供电时自动重合闸，提高了供电可靠性，减少了工作量。

Description

一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置

技术领域

本实用新型涉及电路控制，特别是涉及一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置。

背景技术

在供配电系统中，有大量无人值守的低压配电柜，失压(欠压)时低压断路器跳闸，失压跳闸中有的是瞬时性故障(例如雷击)，也有的是上级供电线路停电。失压跳闸后必须等待人员去合闸，造成停电时间长，增加了工作量。

目前，少数具有自动重合闸功能的产品，只是针对特定的开关，通用性不强。尤其是，低压断路器输出过负载，乃至短路时，不能分辨确定，自动重合闸有可能导致故障扩大，造成严重后果。

发明内容

本实用新型的所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通用性强、可靠性高、经济实用的用于低压断路器的自动重合闸控制装置。

本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置，其特征在于，包括信号输入单元、信号处理单元、信号输出单元、供电单元；所述的信号输入单元与低压断路器相连接，所述的信号处理单元与信号输入单元、信号输出单元相连接，所述的供电单元与信号输入单元、信号处理单元相连接。

所述的信号输入单元包括：

电压变化率检测模块；

包括有光电耦合器GU1、电阻R2、R3、发光二极管LED2的分合闸检测电路；

包括有光电耦合器GU2、电阻R4、R5、二极管D1的输出端通断电检测电路；

包括有排阻RP、拨动开关K1、K2、K3、K4的时间设定电路；

所述的电压变化率检测模块的AIN脚、BIN脚、CIN脚、N脚分别与低压断路器的A相端、B相端、C相端、N端连接；

所述的光电耦合器GU1中的发光二极管正极经电阻R3后与辅助接点F1相连接，该接点与C相端相连接，负极与N端连接，发光二极管LED2接在光电耦合器GU1中的发光二极管的正负极之间，所述的光电耦合器GU1中的三极管的发射极接地，集电极经电阻R2后接5V电源；

所述的光电耦合器GU2中的发光二极管正极经电阻R4后与C相端相连接，负极与N端连接，二极管D1接在光电耦合器GU2中的发光二极管的正负极之间，所述的光电耦合器GU2中的三极管的发射极接地，集电极经电阻R5后接5V电源；

所述的排阻RP一端接5V电源，另一端分别与拨动开关K1、K2、K3、K4相连接。

所述的信号处理单元包括：

微处理器IC3；

包括有电容C1和电阻R1的上电复位电路；

包括有电容C2、C3、晶振XT的主振频率供给电路；

所述的微处理器IC3的引脚3、4、5分别与电压变化率检测模块的ADO脚、ADO脚、CDO脚相连接，引脚12与光电耦合器GU1中的三极管的集电极相连接，引脚14与光电耦合器GU2中的三极管的集电极相连接，引脚15、16分别电压变化率检测模块的SDO脚、SDI脚相连接；

所述的电容C1接地后与电阻R1的一端以及微处理器IC3的引脚1相连接，该电阻R1的另一端接5V电源；

所述的电容C2、C3接地后与微处理器IC3的引脚9、10相连接，该引脚9、10之间接晶振XT。

所述的信号输出单元包括：

包括有电阻R6、三极管Q2、继电器J2的储能动作执行电路；

包括有电阻R7、三极管Q1、继电器J1的重合闸动作执行电路；

包括有电阻R9、三极管Q3、继电器J3的报警动作执行电路；

包括有电阻R8、R10、三极管Q4、发光二极管LED1和蜂鸣器FM的声光报警电路；

所述的电阻R6与微处理器IC3的引脚17连接后与三极管Q2的基极相连接，所述的三极管Q2的发射极接地，集电极与继电器J2连接后接12V电源；所述的电阻R7与微处理器IC3的引脚18连接后与三极管Q1的基极相连接，所述的三极管Q1的发射极接地，集电极与继电器J1连接后接12V电源；所述的电阻R9与微处理器IC3的引脚21连接后与三极管Q3的基极相连接，所述的三极管Q3的发射极接地，集电极与继电器J3连接后接12V电源；所述的电阻R10与微处理器IC3的引脚22连接后与三极管Q4的基极相连接，所述的三极管Q4的发射极接地，所述的电阻R8接12V电源后经发光二极管LED1后与三极管Q4的集电极相连接，所述的蜂鸣器FM接12V电源后与三极管Q4的集电极相连接。

所述的供电单元包括开关K0、压敏电阻YM、变压器T0、桥式整流器ZDO、电容C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、电感L0、集成稳压器IC1、IC2，所述的变压器T0的一次线圈的两端分别与开关K0的一端、低压断路器的N端相连接，所述的开关K0的另一端与低压断路器的C相端相连接，所述的压敏电阻YM连接与一次线圈的两端，所述的变压器T0与桥式整流器ZDO、集成稳压器IC1、IC2构成5V和12V的稳压电源，其中连接有电容C4、C5、C6、C7、C8，用于抗干扰及滤波；所述的电容C9、C10的一端与5V电源连接后与微处理器IC3的引脚(20)相连接，电容C9、C10的另一端以及微处理器IC3的引脚19均接地。

与现有技术相比，本实用新型通用性强、可靠性高、经济实用，并且加装自动重合闸控制器后，恢复供电时自动重合闸，提高了供电可靠性，减少了工作量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置，包括信号输入单元、信号处理单元、信号输出单元、供电单元；所述的信号输入单元与低压断路器相连接，所述的信号处理单元与信号输入单元、信号输出单元相连接，所述的供电单元与信号输入单元、信号处理单元相连接。

所述的信号输入单元包括：电压变化率检测模块；包括有光电耦合器GU1、电阻R2、R3、发光二极管LED2的分合闸检测电路；包括有光电耦合器GU2、电阻R4、R5、二极管D1的输出端通断电检测电路；包括有排阻RP、拨动开关K1、K2、K3、K4的时间设定电路；所述的电压变化率检测模块的AIN脚、BIN脚、CIN脚、N脚分别与低压断路器的A相端、B相端、C相端、N端连接；所述的光电耦合器GU1中的发光二极管正极经电阻R3后与辅助接点F1相连接，该接点与C相端相连接，负极与N端连接，发光二极管LED2接在光电耦合器GU1中的发光二极管的正负极之间，所述的光电耦合器GU1中的三极管的发射极接地，集电极经电阻R2后接5V电源；所述的光电耦合器GU2中的发光二极管正极经电阻R4后与C相端相连接，负极与N端连接，二极管D1接在光电耦合器GU2中的发光二极管的正负极之间，所述的光电耦合器GU2中的三极管的发射极接地，集电极经电阻R5后接5V电源；所述的排阻RP一端接5V电源，另一端分别与拨动开关K1、K2、K3、K4相连接；所述的信号处理单元包括：

微处理器IC3；

包括有电容C1和电阻R1的上电复位电路；

包括有电容C2、C3、晶振XT的主振频率供给电路；

所述的微处理器IC3的引脚3、4、5分别与电压变化率检测模块的ADO脚、ADO脚、CDO脚相连接，引脚12与光电耦合器GU1中的三极管的集电极相连接，引脚14与光电耦合器GU2中的三极管的集电极相连接，引脚15、16分别电压变化率检测模块的SDO脚、SDI脚相连接；所述的电容C1接地后与电阻R1的一端以及微处理器IC3的引脚1相连接，该电阻R1的另一端接5V电源；所述的电容C2、C3接地后与微处理器IC3的引脚9、10相连接，该引脚9、10之间接晶振XT。

所述的信号输出单元包括：

包括有电阻R6、三极管Q2、继电器J2的储能动作执行电路；

包括有电阻R7、三极管Q1、继电器J1的重合闸动作执行电路；

包括有电阻R9、三极管Q3、继电器J3的报警动作执行电路；

包括有电阻R8、R10、三极管Q4、发光二极管LED1和蜂鸣器FM的声光报警电路；所述的电阻R6与微处理器IC3的引脚17连接后与三极管Q2的基极相连接，所述的三极管Q2的发射极接地，集电极与继电器J2连接后接12V电源；所述的电阻R7与微处理器IC3的引脚18连接后与三极管Q1的基极相连接，所述的三极管Q1的发射极接地，集电极与继电器J1连接后接12V电源；所述的电阻R9与微处理器IC3的引脚21连接后与三极管Q3的基极相连接，所述的三极管Q3的发射极接地，集电极与继电器J3连接后接12V电源；所述的电阻R10与微处理器IC3的引脚22连接后与三极管Q4的基极相连接，所述的三极管Q4的发射极接地，所述的电阻R8接12V电源后经发光二极管LED1后与三极管Q4的集电极相连接，所述的蜂鸣器FM接12V电源后与三极管Q4的集电极相连接；所述的供电单元包括开关K0、压敏电阻YM、变压器T0、桥式整流器ZDO、电容C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、电感L0、集成稳压器IC1、IC2，所述的变压器T0的一次线圈的两端分别与开关K0的一端、低压断路器的N端相连接，所述的开关K0的另一端与低压断路器的C相端相连接，所述的压敏电阻YM连接与一次线圈的两端，所述的变压器T0与桥式整流器ZDO、集成稳压器IC1、IC2构成5V和12V的稳压电源，其中连接有电容C4、C5、C6、C7、C8，用于抗干扰及滤波；所述的电容C9、C10的一端与5V电源连接后与微处理器IC3的引脚20相连接，电容C9、C10的另一端以及微处理器IC3的引脚19均接地；所述的低压断路器跳闸时，分合闸检测电路将跳闸信号通知微处理器IC3的引脚12，同时微处理器IC3对输入到引脚3、4、5的三相电压UA、UB、UC进行A/D转换，判断是否发生欠压、失压故障，若是，则微处理器IC3将自动重合闸指令写入停电记忆EEPROM。

1.信号输入部分由四部分组成：

a)CFU电压变化率检测模块。该模块输入工业电网中三相电压，输出对应的三个直流电压UA，UB，UC，同时，通过串行口SDI、SDO输出三相电压变化率d(ua)/dt，d(ub)/dt，d(uc)/dt，的数字信号，供给信号处理芯片IC3。

b)分合闸检测电路。由光电耦合器GU1及电阻R2，R3；发光二极管LED2构成。

当低压断路器分闸时，其辅助接点F1接通电源，R3限制电流，使GU1导通，LED2发光，GU1的CO端输出低电平。当低压断路器合闸时，其辅助接点F1分断电源，GU1截止，LED2熄灭，R2上拉高电平，GU1的CO端输出高电平。供给信号处理芯片IC3。

c)输出端通断电检测电路。由光电耦合器GU2及电阻R4，R5；二极管D1构成。

当低压断路器合闸时，其输出端有电，R4限制电流，使GU2导通，GU2的CO端输出低电平。当低压断路器分闸时，其输出端失电，GU2截止，R5上拉高电平，GU2的CO端输出高电平。供给信号处理芯片IC3。

d)时间设定电路。由排阻RP及拨动开关K1，K2，K3，K4构成。

K1，K2，K3，K4不同位置，代表不同延时时间的设定。排阻RP上拉高电平。

2.信号处理部分由微处理器IC3、电阻R1、电容C1、C2、C3和晶振XT组成。

XT、C2、C3供给IC3主振频率。电容C1、电阻R1为上电复位电路。

IC3是高性能、CMOS单片微处理器，具有增强内核架构，其工作频率达40MHz，具有16位宽的指令集、硬件乘法器，集成了10位(A/D)模数转换器。并有停电记忆的EEPROM。

3.输出部分：电阻R6、三极管Q2、继电器J2，执行储能动作。电阻R7、三极管Q1、继电器J1，执行重合闸动作。电阻R9、三极管Q3、继电器J3，执行报警动作。电阻R8、R10、三极管Q4、发光二极管LED1，蜂鸣器FM发出声光报警。

4.电源部分，由变压器T0、桥式整流器ZD0、集成稳压器IC1、IC2、压敏电阻YM、电容C4～C10和电感L0组成。

YM为电压保护器件，保护电源不受超电压的损坏。T0、ZD0和IC1、IC2构成12V和5V稳压电源，供本控制器使用。C5起滤波作用，其余电容和电感起抗干扰作用。

本实用新型的工作过程如下：

当低压断路器跳闸，分合闸检测电路将跳闸信号通知微处理器IC3_RC1口，同时，IC3对输入到RA1、RA2、RA3口的三相电压UA，UB，UC进行A/D转换，判断是否发生欠压、失压故障，如果发生了欠压、失压故障，IC3将自动重合闸的指令写入停电记忆EEPROM。

如果未发生欠压、失压故障，IC3将判断在跳闸前瞬间输入到IC3_SDI、SDO口的三相电压变化率d(ua)/dt，d(ub)/dt，d(uc)/dt是否异常，是否为负向且大于某设定值足够长时间。断路器输出电压大幅下降意味着过负载，乃至短路的发生；因此，如果电压变化率出现异常，确定为断路器负载出现过负载、短路的故障，此时将禁止自动重合闸的闭锁指令写入记忆EEPROM。如果电压变化率未出现异常，而且三相电压UA，UB，UC正常，那么断路器跳闸的原因，是人为操作分闸，IC3将禁止自动重合闸的闭锁指令写入EEPROM。

如果是电网三相电压欠压、失压造成断路器跳闸，在三相电压恢复正常后，IC3读取保存在EEPROM中的自动重合闸的指令，并判定UA，UB，UC均大于额定电压的85％时，按设定的时间开始延时，在延时过程中，IC3_RB1口送出高电平，经R8、R10、Q4、驱动LED1，FM发出声光报警。在延时过程中，三相电压应始终为正常电压，否则IC3将停止计时，直到电压正常再重新开始延时；延时结束时，IC3发出合闸指令，RC6口送出高电平，经R7、Q1驱动继电器J1，执行合闸动作。通过输出端通断电检测电路，IC3_RC3口输入低电平，确定断路器已合闸，再发出停止合闸指令。如果重合闸失败，断路器未能按预期合闸，IC3将发出二次延时、重合闸的指令。如果二次重合闸失败，IC3发出报警指令，RB0口送出高电平，经R10、Q3驱动继电器J3，执行报警动作。

有预储能的断路器，没有预储能将不能合闸。IC3_RC5口经电阻R6、三极管Q2、继电器J2，执行储能动作。保证断路器可靠合闸。

Claims

1.一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置，其特征在于，包括信号输入单元、信号处理单元、信号输出单元、供电单元；所述的信号输入单元与低压断路器相连接，所述的信号处理单元与信号输入单元、信号输出单元相连接，所述的供电单元与信号输入单元、信号处理单元相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置，其特征在于，所述的信号输入单元包括：

电压变化率检测模块；

包括有光电耦合器(GU1)、电阻(R2)、(R3)、发光二极管(LED2)的分合闸检测电路；

包括有光电耦合器(GU2)、电阻(R4)、(R5)、二极管(D1)的输出端通断电检测电路；

包括有排阻(RP)、拨动开关(K1)、(K2)、(K3)、(K4)的时间设定电路；

所述的电压变化率检测模块的(AIN)脚、(BIN)脚、(CIN)脚、(N)脚分别与低压断路器的(A)相端、(B)相端、(C)相端、(N)端连接；

所述的光电耦合器(GU1)中的发光二极管正极经电阻(R3)后与辅助接点(F1)相连接，该接点与(C)相端相连接，负极与(N)端连接，发光二极管(LED2)接在光电耦合器(GU1)中的发光二极管的正负极之间，所述的光电耦合器(GU1)中的三极管的发射极接地，集电极经电阻(R2)后接5V电源；

所述的光电耦合器(GU2)中的发光二极管正极经电阻(R4)后与(C)相端相连接，负极与(N)端连接，二极管(D1)接在光电耦合器(GU2)中的发光二极管的正负极之间，所述的光电耦合器(GU2)中的三极管的发射极接地，集电极经电阻(R5)后接5V电源；

所述的排阻(RP)一端接5V电源，另一端分别与拨动开关(K1)、(K2)、(K3)、(K4)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置，其特征在于，所述的信号处理单元包括：

微处理器(IC3)；

包括有电容(C1)和电阻(R1)的上电复位电路；

包括有电容(C2)、(C3)、晶振(XT)的主振频率供给电路；

所述的微处理器IC3的引脚(3)、(4)、(5)分别与电压变化率检测模块的(ADO)脚、(ADO)脚、(CDO)脚相连接，引脚(12)与光电耦合器(GU1)中的三极管的集电极相连接，引脚(14)与光电耦合器(GU2)中的三极管的集电极相连接，引脚(15)、(16)分别电压变化率检测模块的(SDO)脚、(SDI)脚相连接；

所述的电容(C1)接地后与电阻(R1)的一端以及微处理器(IC3)的引脚(1)相连接，该电阻(R1)的另一端接5V电源；

所述的电容(C2)、(C3)接地后与微处理器(IC3)的引脚(9)、(10)相连接，该引脚(9)、(10)之间接晶振(XT)。

4.根据权利要求3所述的一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置，其特征在于，所述的信号输出单元包括：

包括有电阻(R6)、三极管(Q2)、继电器(J2)的储能动作执行电路；

包括有电阻(R7)、三极管(Q1)、继电器(J1)的重合闸动作执行电路；

包括有电阻(R9)、三极管(Q3)、继电器(J3)的报警动作执行电路；

包括有电阻(R8)、(R10)、三极管(Q4)、发光二极管(LED1)和蜂鸣器(FM)的声光报警电路；

所述的电阻(R6)与微处理器(IC3)的引脚(17)连接后与三极管(Q2)的基极相连接，所述的三极管(Q2)的发射极接地，集电极与继电器(J2)连接后接12V电源；所述的电阻(R7)与微处理器(IC3)的引脚(18)连接后与三极管(Q1)的基极相连接，所述的三极管(Q1)的发射极接地，集电极与继电器(J1)连接后接12V电源；所述的电阻(R9)与微处理器(IC3)的引脚(21)连接后与三极管(Q3)的基极相连接，所述的三极管(Q3)的发射极接地，集电极与继电器(J3)连接后接12V电源；所述的电阻(R10)与微处理器(IC3)的引脚(22)连接后与三极管(Q4)的基极相连接，所述的三极管(Q4)的发射极接地，所述的电阻(R8)接12V电源后经发光二极管(LED1)后与三极管(Q4)的集电极相连接，所述的蜂鸣器(FM)接12V电源后与三极管(Q4)的集电极相连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于低压断路器的自动重合闸控制装置，其特征在于，所述的供电单元包括开关(K0)、压敏电阻(YM)、变压器(T0)、桥式整流器(ZDO)、电容(C4)、(C5)、(C6)、(C7)、(C8)、(C9)(C10)、电感(L0)、集成稳压器(IC1)、(IC2)，所述的变压器(T0)的一次线圈的两端分别与开关(K0)的一端、低压断路器的(N)端相连接，所述的开关(K0)的另一端与低压断路器的(C)相端相连接，所述的压敏电阻(YM)连接与一次线圈的两端，所述的变压器(T0)与桥式整流器(ZDO)、集成稳压器(IC1)、(IC2)构成5V和12V的稳压电源，其中连接有电容(C4)、(C5)、(C6)、(C7)、(C8)，用于抗干扰及滤波；所述的电容(C9)、(C10)的一端与5V电源连接后与微处理器(IC3)的引脚(20)相连接，电容(C9)、(C10)的另一端以及微处理器(IC3)的引脚(19)均接地。