CN201797298U - 一种多用途电源断路器智能分合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多用途电源断路器智能分合装置，涉及一种电源分合装置。本实用新型包括前后依次连接的供电端(50)、通用开关(40)和用电端(60)；设置有前后依次连接电参数检测电路(10)、运算处理电路(20)和机械转换器(30)；电参数检测电路(10)和供电端(50)连接；机械转换器(30)和通用开关(40)连接。本实用新型具有快速响应和全保护功能，解决了一模多功能的问题；结构占用空间小，安装维护方便，无需模块的连接线缆，增强了可靠性和防护效果；应用广泛，不仅适合各类通信基站工作，而且还可广泛应用于铁路、石油、电力、广播电视等无人值守的各类基础设备自动保护和安全防护。

Description

一种多用途电源断路器智能分合装置

技术领域

本实用新型涉及一种电源分合装置，尤其涉及一种多用途电源断路器智能分合装置。

背景技术

通信基站是通信业最多的基础设备，我国各大运营商在全国有数百万个基站；而且随着近年3G移动业务的不断拓展，三大运营商目前在全国有数十万3G基站。通信基站每年由于供电质量和雷电自然灾害往往会造成了大量的维护成本，使基站的维护费用成为通信行业最大的消耗费用，占整个通信运营成本的41％。

供电中断、过电压和欠电压是造成设备不正常工作的基本原因，过电流又是造成设备不安全的基本原因。自然灾害中雷电电流又是造成供电中断主要原因，而当短暂的雷电电流消失后，目前需人工恢复供电(合闸)。供电过电压可使弱电电子元器件如集成电路等损坏，引起电子设备的失效或损坏，对各种电子、电气设备造成极大威胁。

目前，通信基站电源使用的是由开关电源模块组合的供电电路，其保护是在前端安装断路器或微型断路器；它在跳闸后需人工恢复。对过电压、欠电压无保护功能，对过电流保护动作无论是动作时间、跳闸电流等不敏感，特别是不能精确按用途(用户)设定保护参数；对各类电子设备损毁的防护保护效果较差。

目前还有一种少量使用的分合闸装置，分合闸是使用继电器分、合设备工作电流，它不能满足相关标准的“分断能力”，分断电流较小，可靠性、安全性差；同时大都由分立器件组合，体积大。

发明内容

本实用新型目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种通用性强、多用途、可任意组合不同供电回路的多用途电源断路器智能分合装置。

本实用新型目的目的是这样实现的：

本实用新型包括前后依次连接的供电端、通用开关和用电端；

设置有前后依次连接电参数检测电路、运算处理电路和机械转换器；

电参数检测电路和供电端连接；

机械转换器和通用开关连接。

其工作原理是：

电参数检测电路是由电压电流互感器电路和电平移位电路组成；电压电流互感器电路将被检测的电压、电流变为低电压、小电流；电平移位电路把低电压、小电流的电平移位到运算处理电路合适电平；

运算处理电路是由单片机电路与相应的软件组成；从电平移位电路的“直流叠加交流电平”送到单片机，单片机根据预设定参数与电平移位电路的“直流叠加交流电平”进行模数转换、运算、判断供电端电压、电流参数是否正常，如果不正常，送出开关信号到机械转换器。

单片机电路还肩负声、光报警，用户预设定参数、遥信和遥测的通信等；

机械转换器由电机、齿轮减速结构件组成。从单片机送来的开关信号到机械转换器，机械转换器根据单片机送来的开关信号执行正、反转，把旋转移动变为推动通用开关分合闸的力矩。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①利用电参数检测电路和运算处理电路自动检测供电质量，由机械转换器把电信号转换为机械运动，代替人工分、合闸断路器或微型断路器，在自动/非自动情况下控制分、合闸；

②克服了断路器或微型断路器跳闸后需人工恢复以及对过电压、欠电压无保护功能的弱点；

③对过电流保护动作无论是动作时间还是跳闸电流都能精确地按用途(用户)精确地设定保护参数，满足了电力、电子安全和供电等相关标准的要求；

④具有快速响应和全保护功能，解决了一模多功能的问题；

⑤结构占用空间小，安装维护方便，无需模块的连接线缆，增强了可靠性和防护效果；

⑥应用广泛

能广泛应用在强电磁脉冲环境，不仅适合各类通信基站工作，而且还可广泛应用于铁路、石油、电力、广播电视等无人值守的各类基础设备自动保护和安全防护，以及因供电中断、过电压、欠电压、过电流等对各类电子设备损毁的防护，使通讯基站的故障发生概率下降大于95％；

尤其适用于设在远离城镇的农村、高山等供电质量较差而又不能长时中断供电的可靠性要求较高的基础设施，它既保证了供电的可靠性，又保护了用电设备的安全运行。

附图说明

图1是本实用新型的结构方框图；

图2是电压电流互感器电路原理图；

图3是电平移位电路原理图；

图4是运算处理电路原理图；

图5是软件工作流程图；

图6是机械转换器的结构图(立体)；

图7是机械转换器的结构及运动原理图(主视)；

图8是图7的部分放大图(侧视)。

其中：

10-电参数检测电路，

    11-电压电流互感器电路，12-电平移位电路；

20-运算处理电路；

30-机械转换器，

    31-电机，   32-直齿锥齿轮，33-长轴，

    34-异型盘， 35-凸轮，      36-控位器，

    37-摆臂，   38-弹簧，      39-滑块；

40-通用开关；

50-供电端；

60-用电端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明：

一、总体

如图1，本实用新型包括前后依次连接的供电端50、通用开关40和用电端60；

设置有前后依次连接电参数检测电路10、运算处理电路20和机械转换器30；

电参数检测电路10和供电端50连接；

机械转换器30和通用开关40连接。

二、功能块

1、电参数检测电路10

电参数检测电路10包括前后相互连接的电压电流互感器电路11和电平移位电路12。

如图2，电压电流互感器电路11是一种基于电磁感应、限压保护、滤波、和分压的常用电路。

如图3，电平移位电路12是一种基于运算放大器的直流与输入交流信号加法器的常用电路。。

其工作原理是：

通过电压互感器和电流互感器，取样供电电压和电流参数，经滤波、衰减、同步等进行模数转换，将模数转换的数字信号送到运算处理电路20。

2、运算处理电路20

运算处理电路20包括常用的单片机电路与相应的软件。

单片机电路如图4所示；

如图5，软件的工作流程包括下列步骤：

①单片机上电0，初始化1；

②是否需要进行校准2，是则进行校准3后进入步骤③，否则进入下步骤③；

③等待AD采集4；

④是否AD采集完毕5，是则进入下步骤⑤，否则跳转到步骤③；

⑤计算电压、电流6；

⑥是否发生供电故障，是则进入下步骤⑦，否则跳转到步骤③；

⑦跳闸并声光告警8；

⑧尝试合闸9；

⑨是否合闸成功10，否则进入下步骤⑩，是则关闭声光告警11后转跳到步骤③；

⑩关闭蜂鸣器12，结束13。

其工作原理是：

由电参数检测电路10送来的数字信号在运算处理电路20的CPU(微处理器)或DSP(数字信号处理器)进行运算，把运算结果同与设定参数进行对比判断，再把对比判断结果转换开关量送到机械转换器30。

3、机械转换器30

如图6、7、8，机械转换器30包括电机31、直齿锥齿轮32、长轴33、异型盘34、凸轮35、控位器36、摆臂37、弹簧38和滑块39；

其连接关系是：

在长轴33上，依次设置有异型盘34、凸轮35和滑动轴承；摆臂37和滑动轴承连接；

电机31、直齿锥齿轮32和异型盘34前后依次连接；

在摆臂37内设置有控位器36、弹簧38和滑块39；

所述的异型盘34是一种偏心盘，其盘边上设置有槽壁。

其工作原理是：

由运算处理电路20送来的开、关信号，经机械转换器30转换为分、合闸的机械运动，驱动通用开关40进行开、关。

由电机31作为动力制动直齿锥齿轮32，直齿锥齿轮32通过固定长轴33带动通过销键或螺钉连接的异性盘34传动转矩，传动到与长轴33的滑动轴承连接的摆臂37来执行通用开关40的分、合。刚性连接的控位器36、滑块39一起在摆臂37内依靠凸轮35和弹簧38的弹力作往复的滑动。控位器36的一端位于异型盘34槽中，用来传递转矩；另一端位于与长轴33通过销键或螺钉连接的凸轮35上，用于调整摆臂37转矩的间歇阶段；随着连续的运行从而实现分合操作。

具体地说，机械转换装器30的功能分为分闸和合闸两种。

供电端50通过电参数(电压、电流)运算处理后，若出现异常情况，则会由机械转换器30来执行通用开关40的分闸、合闸动作。

(1)分闸

以初始位置为分闸起点，电机31顺时针方向转动，通过直齿锥齿轮32带动和长轴33刚性连接的异型盘34作径向运动，直至异型盘34左槽壁带动控位器36的A端一起作径向运动，而此过程中与滑块39刚性连接的控位器36会一起在摆臂37内滑动，而摆臂37会受滑块39的径向运动而运动，来完成分闸动作；也就是说控位器36的B端沿凸轮35(凸轮与长轴33刚性连接)表面由下点升到高点过程中，弹簧38被压缩，摆臂37也会受滑块39径向运动到通用开关40的分闸点，再由通用通用开关40的弹性开关拉回至分闸死点，此时控位器36的A端被顶出异型盘34的槽外，异型盘34空载，即分闸成功。随着电机31的继续动作，控位器36只会在异型盘34的表面滑动，产生的摩擦力和压力会分解到弹簧38和摆臂37，所以此时合闸会失败。通过异型盘34动作一周的位置判定后，停止电机31的运作，而此时由于弹簧38的弹力，滑块39下滑，控位器36的A端仍然处于异型盘34的槽中。则整个分闸动作执行完毕。

(2)合闸

与分闸相反，电机31逆时针方向转动，反转的异型盘34的右槽因为异型盘34的右槽半径大于左槽半径(以下半径都泛指离轴心的半径，即右槽半径大于控位器36的的半径)，会带动控位器36作径向运动，由于弹簧38的作用，滑块39会随控位器36的B端从凸轮35的高点下降而下降(指半径方向)；同时带动摆臂37及通用开关40一起运作，直至通用开关40的合闸死点。而此时电机31属于负载无效。适当时间后使电机31反转，并且使异型盘34回复到初始位置后停止。则整个合闸动作执行完毕。

4、通用开关40

通用开关40根据用户工作要求自行选定。

Claims (3)

1.一种多用途电源断路器智能分合装置，包括前后依次连接的供电端(50)、通用开关(40)和用电端（60）；

其特征在于：

设置有前后依次连接电参数检测电路(10)、运算处理电路(20)和机械转换器(30)；

电参数检测电路(10)和供电端（50）连接；

机械转换器(30)和通用开关(40)连接。

2.按权利要求1所述的一种多用途电源断路器智能分合装置，其特征在于：

所述的电参数检测电路(10)包括前后相互连接的电压电流互感器电路(11)和电平移位电路(12)；

电压电流互感器电路(11)是一种基于电磁感应、限压保护、滤波和分压的电路；

电平移位电路(12)是一种基于运算放大器的直流与输入交流信号加法器的电路。

3.按权利要求1所述的一种多用途电源断路器智能分合装置，其特征在于：

所述的机械转换器(30)包括电机(31)、直齿锥齿轮(32)、长轴(33)、异型盘(34)、凸轮(35)、控位器(36)、摆臂(37)、弹簧(38)和滑块(39)；

在长轴(33)上，依次设置有异型盘(34)、凸轮(35)和滑动轴承；摆臂(37)和滑动轴承连接；

电机(31)、直齿锥齿轮(32)和异型盘(34)前后依次连接；

在摆臂(37)内设置有控位器(36)、弹簧(38)和滑块(39)；

所述的异型盘(34)是一种偏心盘，其盘边上设置有槽壁。 

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