CN201478234U - 一种智能脱扣器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能脱扣器，包括：电流互感器、与电流互感器相连的电流检测调理单元、与电流检测调理单元相连的中央控制单元、与中央控制单元相连的脱扣驱动电路、与脱扣驱动电路的脱扣执行单元。中央控制单元的参数控制输入端连接有整定值输入单元，中央控制单元的通讯数据端连接有用于连接上位机的串行通信接口。工作时，单片机对由电流互感器经电流检测调理单元处理后的电压信号进行AD转换；并根据采样值进行逻辑运算和处理，运算结果与整定值比较后输出符合预设保护特性的逻辑电平信号，这些信号经脱扣驱动电路后送入脱扣执行单元中的磁通变换器，使断路器跳闸，切断电路。

Description

一种智能脱扣器

技术领域

本实用新型涉及一种智能脱扣器。

背景技术

塑壳式断路器是低压配电线路及电动机控制和保护中的一种重要的电器开关。当线路中发生短路、过流和欠压等故障时，它可以自动切断电路，对线路及设备起到保护作用。传统的断路器为了得到不同的保护特性，要配置不同的脱扣器。随着用电系统的规模和等级不断扩大，传统的脱扣器越来越难满足系统的可靠性、准确性和实时性的要求。而且对于断路器而言，主要承受故障电流的电动力冲击和热冲击，即断路器的动稳定性和热稳定性。传统的断路器采用热继电器构成过载保护，电磁快速脱扣器作为短路保护构成长延时、瞬动两段特性，实现保护功能一体化困难。

因此，如何将电流三段保护，断相、反相、欠压、过压、不平衡保护、逆功率保护和接地保护集于一身，并可做到一种保护功能多种动作特性的智能脱扣器，是本领域要解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能脱扣器，以将电流三段保护，断相、反相、欠压、过压、不平衡保护、逆功率保护和接地保护集于一身，并做到一种保护功能多种动作特性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种智能脱扣器，包括：电流互感器、与电流互感器的感生电流输出端相连的电流检测调理单元、与电流检测调理单元的信号输出端相连的中央控制单元、与中央控制单元的脱扣控制信号输出端相连的脱扣驱动电路、与脱扣驱动电路的输出端相连的脱扣执行单元。

进一步，所述中央控制单元的参数控制输入端连接有整定值输入单元。

进一步，所述中央控制单元的通讯数据端连接有用于连接上位机的串行通信接口。

进一步，所述脱扣驱动电路具有用于连接离线脱扣单元的控制信号输入端。

进一步，所述中央控制单元的状态信号输出端连接有状态指示灯。

进一步，所述电流互感器还连接有自生电源电路，自生电源电路的电源输出端经低电平检测单元与中央控制单元相连。

本实用新型具有积极的效果：(1)本实用新型的智能脱扣器中，控制信号准确可靠，随时设定动作电流和动作时间等。一方面可以在同一台断路器上实现多种功能，使单一的动作特性有可能做到一种保护功能多种动作特性；另一方面可使断路器实现与中央控制计算机双向通讯，构成智能化的监控、保护、信息网络系统，使断路器从基本保护功能发展到智能化的保护功能。智能控制器利用高性能单片机对断路器中的负载电流进行实时采样，计算处理、判断并发出故障脱扣命令。它具有过载长延时、短路短延时、定时限脱扣、反时限脱扣和短路瞬时等保护功能。其中，定时限脱扣是指控制器经一段预定延时后发出脱扣动作指令，延时动作时间可以调整但不受过电流值的影响。反时限脱扣，指延时动作时间与通过的电流值有关，电流值越大，动作时间越短。短路瞬时脱扣，指当电流达到瞬时脱扣阈值时，脱扣器无人为延时而立即动作。由于反复的过负荷可能引起导体发热，脱扣器还应具有热记忆功能。控制器进入过载、短延时而未达到脱扣能量后又恢复正常，此后过载能量应在大约30min释放结束，即具有模拟双金属片特性的热效应，(短延时定时限无热记忆)。复位可清除热记忆。(2)本实用新型的智能脱扣器中，电流检测调理单元由采样电阻，滤波，放大电路组成，中央处理单元由自带10位AD转换器的低功耗单片机PIC16F877A及其外围电子电路组成。(3)在工作时，自生电源电路将电流互感器流入的电流转化为+8V，+5V电平，为系统稳定供电。单片机对由电流互感器经电流检测调理单元处理后的电压信号进行AD转换；并根据采样值进行逻辑运算和处理，运算结果与整定值比较后输出符合预设保护特性的逻辑电平信号，这些信号经脱扣驱动电路后送入脱扣执行单元中的磁通变换器，使断路器跳闸，切断电路。(4)各种故障保护的动作电流和时间整定值通过拨盘设定，并可以在应用中实时进行修改。在极小电流输入情况下，自生电源不能提供系统正常工作电压，由低电平检测单元自动清零单片机。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为实施例中的智能脱扣器的电路框图。

具体实施方式

见图1，本实施例的智能脱扣器包括：电流互感器2、与电流互感器2的感生电流输出端相连的电流检测调理单元3、与电流检测调理单元3的信号输出端相连的中央控制单元1、与中央控制单元1的脱扣控制信号输出端相连的脱扣驱动电路11、与脱扣驱动电路11的输出端相连的脱扣执行单元12。

所述中央控制单元1的参数控制输入端连接有整定值输入单元8，中央控制单元1的通讯数据端连接有用于连接上位机5的串行通信接口4。

所述脱扣驱动电路11具有用于连接离线脱扣单元10的控制信号输入端。所述中央控制单元1的状态信号输出端连接有状态指示灯9。

所述电流互感器2还连接有自生电源电路7，自生电源电路7的电源输出端经低电平检测单元6与中央控制单元1相连。

中央控制单元1包括PIC单片机、晶振和拨码开关。单片机是20MHz的工作频率，由单体封装的晶振提供，精度和抗干扰效果都比较理想。拨码开关用来设定智能脱扣器的动作特性。PIC单片机是脱扣器的核心元件，是整个电路的重点部分，本设计采用美国MicroChip公司的PIC16F877A型8位增强型FLASH微控制器(时钟输入20MHz，指令周期200ns)。它体积小、功能强、高速度、低工作电压、低功耗，具有较大的输入输出直接驱动能力。在设计紧凑的塑壳式断路器中，能够比较好的兼顾体积，功耗，成本，可靠性这几个方面。其中，PIC16F877A单片机采用哈佛总线结构，程序计数器是13位宽，最大可寻址8K×14的FLASH程序存储空间，可以保存较复杂的脱扣器程序，还有368K的数据存储器，256K的EEPROM，程序存储器与数据存储器采用不同的总线，因此可以同时对程序存储器与数据存储器进行存取提高了系统的速度；此外，PIC16F877A单片机有14个中断源，包括了外围功能的中断、定时器的中断以及外部中断等，8级硬件堆栈；5V单电压供电，编程方便，只需用两个引脚在线调试；可以在比较宽的电压范围工作(2.0V-5.5V)，而且在4MHz时钟，5V电源电压时，典型工作电流值小于2mA，不需要自生电源从前级互感器吸取很多能量即可工作。

在外围功能模块，PIC16F877A单片机片内集成了10位A/D转换器，共有8个A/D模拟输入通道；TMR0(8位)，TMR1(16位)，TMR2(8位)三个定时器；两个捕捉/比较/脉宽调制模块，其中16位捕捉输入的最大分辨率是12.5ns，16位比较输入的最大分辨率是200ns，脉宽调制(PWM)输出的最大分辨率为10位；此外还有同步串行口(SSP)可满足SPI和I²C总线的要求，通用同步异步收发器(USART)，以及并行从动端口PSP可以满足串行并行通讯的需要。总之，外围的功能模块可以最大限度地减少或免用外接器件，在保证系统功能的前提下，减少脱扣器设计的成本。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种智能脱扣器，其特征在于包括：电流互感器(2)、与电流互感器(2)的感生电流输出端相连的电流检测调理单元(3)、与电流检测调理单元(3)的信号输出端相连的中央控制单元(1)、与中央控制单元(1)的脱扣控制信号输出端相连的脱扣驱动电路(11)、与脱扣驱动电路(11)的输出端相连的脱扣执行单元(12)。

2.根据权利要求1所述的一种智能脱扣器，其特征在于：所述中央控制单元(1)的参数控制输入端连接有整定值输入单元(8)。

3.根据权利要求2所述的一种智能脱扣器，其特征在于：所述中央控制单元(1)的通讯数据端连接有用于连接上位机(5)的串行通信接口(4)。

4.根据权利要求3所述的一种智能脱扣器，其特征在于：所述脱扣驱动电路(11)具有用于连接离线脱扣单元(10)的控制信号输入端。

5.根据权利要求1所述的一种智能脱扣器，其特征在于：所述中央控制单元(1)的状态信号输出端连接有状态指示灯(9)。

6.根据权利要求1所述的一种智能脱扣器，其特征在于：所述电流互感器(2)还连接有自生电源电路(7)，自生电源电路(7)的电源输出端经低电平检测单元(6)与中央控制单元(1)相连。

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