CN202353172U - 三相电源自动重合闸保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型所提供的三相电源自动重合闸保护器采用了全新的设计理念，利用电力行业中业已成熟的漏电断路器作为执行元件，彻底解决了原先利用继电器或磁保持继电器分断能力小的弊端，精心设计的执行机构能在电动操作和手动操作之间任意切换，全新设计的检测电路和控制电路能实时、准确、在线监控供电线路的运行情况。一旦线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压时，保护器立刻启动相应的保护动作，通过对应的指令切断后端的供电并指示。当供电线路故障排除后，保护器重新恢复供电。

Description

三相电源自动重合闸保护器

技术领域

本实用新型涉及一种三相用电保护器，具体涉及一种可自动重合闸的三相电源保护器。

背景技术

目前在电力行业和电信等领域所用的智能三相用电保护器主要用于做三相电路中的保护开关。其整机由于采用了微电脑控制，能实时、准确、在线监控供电线路的运行情况，一旦线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压等情况，用电保护器能立刻启动保护程序，发出指令切断供电线路，防患于未然，并且提醒当前事故类型，当供电线路故障排除后，用电保护器又重新恢复供电。

现在市场上的三相用电保护器的结构主要由继电器或者磁保持继电器和控制电路构成。从实用角度上考虑，如此设计可以用来弥补漏电开关、空气开关上的不足，但却不能完全替代它们，因为，一旦出现产品失效的问题，后果将不堪设想。所以它在正常使用情况下，还必须配合空气开关一起使用，这样，它的应用范围在很大程度上受到了限制。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种三相分体式自动重合闸保护器，其采用漏电断路器和断路器执行机构配合控制处理单元的形式，不但能实时、准确、在线监控供电线路的运行情况，而且一旦线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压时，保护器能立刻启动漏电断路器进行分断，切断供电线路，当供电线路故障排除后，微电脑控制断路器执行机构带动闸刀合闸，又重新恢复供电。如此，即使电路失效，采用的漏电断路器可以有效保护用电线路短路的故障，起到和传统保护开关一样的作用。

为了解决现有技术中的这些问题，本实用新型提供的技术方案是：

一种三相电源自动重合闸保护器，它包括控制处理单元、漏电断路器以及断路器执行机构，所述的控制处理单元包括采样单元与微电脑控制单元，所述的采样单元采集交流电参量数据并送至微电脑控制单元处理运算，所述的微电脑处理控制单元控制漏电断路器与断路器执行机构，保护器的分断动作通过漏电断路器完成，所述的合闸动作通过断路器执行机构完成。

详细的技术方案是：一种三相电源自动重合闸保护器，它包括控制处理单元、漏电断路器以及断路器执行机构，所述的控制处理单元包括采样单元与微电脑控制单元，所述的采样单元采集交流电参量数据并送至微电脑控制单元处理运算，所述的微电脑处理控制单元控制漏电断路器与断路器执行机构，保护器的分断动作通过漏电断路器完成，所述的合闸动作通过断路器执行机构完成，所述的采样单元包括三相电压采样模块、三相电流采样模块、漏电流采样模块与模拟运算模块，所述的三相电压采样模块、三相电流采样模块、漏电流采样模块分别接入模拟运算模块，所述的模拟运算模块用于对采集得到的三相电压数据、三相电流数据以及漏电流数据进行模拟运算，并发送至微电脑控制单元，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括用户输入单元，所述的微电脑控制单元内设有用户接口处理单元，所述的三相电源自动重合闸保护器外部设有总线接口，所述的用户输入单元接入总线接口，所述的用户接口处理单元用于对总线接口的管理，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括多个状态显示灯，所述的状态显示灯设于保护器的面板上，每个状态显示灯对应显示系统运行状态、分合闸状态以及分闸故障类型，所述的状态显示灯接入总线接口并且受用户接口处理单元控制，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括显示单元，所述的显示单元与微电脑控制单元相连，用于显示三相电压值以及出现各类型故障的次数，所述的三相分体式自动重合闸保护器包括一通讯单元，所述的通讯单元用于保护器与上位机的信息交流，所述的三相分体式自动重合闸保护器包括一电源管理单元，所述的电源管理单元为所述的断路器执行机构、微电脑控制单元以及通讯单元分别供电，用于保证系统各部分用电正常，三相分体式自动重合闸保护器包括一数据存储单元，所述的数据存储单元与微电脑控制单元相连，用于存储各种参数，断路器执行机构上设有手动/自动切换旋钮，所述的手动/自动切换旋钮用于切换保护器的控制方式和状态。

相比于现有技术中的解决方案，本实用新型优点是：

1．     本实用新型所提供的三相电源自动重合闸保护器采用了全新的设计理念，利用电力行业中业已成熟的漏电断路器作为执行元件，彻底解决了原先利用继电器或磁保持继电器分断能力小的弊端，精心设计的执行机构能在电动操作和手动操作之间任意切换，全新设计的检测电路和控制电路能实时、准确、在线监控供电线路的运行情况。一旦线路出现漏电、过载、短路、过压、欠压时，保护器立刻启动相应的保护动作，通过对应的指令切断后端的供电并指示。当供电线路故障排除后，保护器重新恢复供电；

2．     本实用新型在断路器执行机构上所设置的手动/自动旋钮可使保护器在自动状态与手动状态下进行切换，自动切换下有微电脑控制器对断路器执行机构够与漏电断路器进行集中控制，而手动状态下则可以进行人工手动合闸或分闸，由于采用的是漏电断路器作为执行元件，因而即使是在手动状态下，保护器仍具有热脱扣和短路分断的能力；

3．     综上，产品可替代传统的空气开关和漏电断路器，更是替换传统空气开关和自动合闸组合的换代产品。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构原理框图；

图2为本实用新型中微电脑控制单元在断路器执行机构一端的控制电路原理图；

其中：1、微电脑控制单元；2、断路器执行机构；3、漏电断路器；4、三相电压采样模块；5、三相电流采样模块；6、漏电流采样模块；8、用户接口处理单元；9、显示灯；10、用户输入单元；11、显示单元；12、通讯单元；13、电源管理单元；14、数据存储单元。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例：

本实施例所描述的三相电源自动重合闸保护器，如图1所示，它包括控制处理单元、漏电断路器3以及断路器执行机构2，所述的控制处理单元包括采样单元与微电脑控制单元1，所述的采样单元采集交流电参量数据并送至微电脑控制单元1处理运算，所述的微电脑处理控制单元控制漏电断路器3与断路器执行机构2，保护器的分断动作通过漏电断路器3内的分励脱扣器或者执行机构完成，所述的合闸动作通过断路器执行机构2完成，所述的采样单元包括三相电压采样模块4、三相电流采样模块5、漏电流采样模块6与模拟运算模块7，所述的三相电压采样模块4、三相电流采样模块5、漏电流采样模块6分别接入模拟运算模块7，所述的模拟运算模块7用于对采集得到的三相电压数据、三相电流数据以及漏电流数据进行模拟运算，并发送至微电脑控制单元1，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括用户输入单元10，所述的微电脑控制单元1内设有用户接口处理单元8，所述的三相电源自动重合闸保护器外部设有总线接口，所述的用户输入单元10接入总线接口，所述的用户接口处理单元8用于对总线接口的管理，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括多个状态显示灯9，所述的状态显示灯9设于保护器的面板上，每个状态显示灯9对应显示系统运行状态、分合闸状态以及分闸故障类型，所述的状态显示灯9接入总线接口并且受用户接口处理单元8控制，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括显示单元11，所述的显示单元11与微电脑控制单元1相连，用于显示三相电压值以及出现各类型故障的次数，所述的三相分体式自动重合闸保护器包括一通讯单元12，所述的通讯单元12用于保护器与上位机的信息交流，所述的三相分体式自动重合闸保护器包括一电源管理单元13，所述的电源管理单元13为所述的断路器执行机构2、微电脑控制单元1以及通讯单元12分别供电，用于保证系统各部分用电正常，三相分体式自动重合闸保护器包括一数据存储单元14，所述的数据存储单元14与微电脑控制单元1相连，用于存储微电脑控制单元1所接收到的数据信息以及指令信息，断路器执行机构2上设有手动/自动切换旋钮，所述的手动/自动切换旋钮用于切换保护器的控制状态。

本保护器采用三相四线式工作模式，直接将三相交流电转化为内部工作电源，得到相独立的三种电源，分别送往断路器执行机构2、微电脑控制单元1以及通讯单元12为其供电。

三相分体式自动重合闸保护器的分闸、合闸动作分别由漏电断路器3内的分励脱扣器和断路器执行机构2来完成，通过内部逻辑电路控制继电器的吸合，继而控制执行器件运动。电路设计上两种执行单元均采用AC220V相电压供电，为了保证缺相能够正常工作，在启动分合闸动作时，实时地根据电压采样值来判定ABC三相电到底有无缺相故障，根据判定结果能够及时的切换使用任意一相电。

但是三相电的切换会存在线电压短路的风险，也就是说如果控制电路发生逻辑故障或者硬件故障，同时打开两相的继电器，这两相电之间会形成的短路，因而在控制电路中设计切换电路的互锁，杜绝这种现象的发生，微电脑控制模块在断路器执行机构2一端的控制电路原理图如图2所示。为了防止万一可能出现的故障问题，在继电器的输出端，分别串接入保险丝（F4、F5、F6），防止三相电线短路烧毁印制板。分励脱扣器控制电路的设计注意两要点：1、脱扣器通电时间不能过长，否则分励脱扣器线圈会发热烧毁，控制线路上就需要判定位置检测信号，一旦脱扣成功，立即切断脱扣器控制继电器电源，这也保证在微电脑控制单元发生死机的故障也不会发生烧毁脱扣器线圈；2、保护器正常合闸状态，同时三相四线断电，电容C16中的电量将强制启动脱扣器，将保护器分闸。

微电脑控制单元1的内核控制电源为DC12V和DC5V，DC12V用于逻辑驱动12V继电器，而DC5V用于微电脑控制单元1及相关芯片。这两种电压输入共电电源，在高低压之间逻辑转化电路的处理上注意两者的隔离。这部分电路设计上需要考虑两个问题，一是EMC抗干扰的处理；二是缺相故障发生时能够正常工作。该部分电源直接从三相四线制供电去电，通过三个变压器，分别使用相电压降压，降压后整流后再并联，得到脉动的直流。然后通过开关型DC-DC转换分别得到稳定的DC12V、DC5V输出。这样既能够保证电源设计EMC的需求，也能够保证只要有任一相相电压正常，也能够给内核电路供电。这种设计下，通过合适的变压器变比，能够保证AC供电相电压在AC120V~AC290V之间都能得到稳定的DC12V、DC5V，而且两路直流之间也基本独立。采用开关型降压DC-DC模式，也大大提高了电源转换的效率，减少了电源转换过程中损耗产生的热量，也减少了电源电路的体积。

考虑本保护器实际的工作环境，RS485通信线上极有可能受到雷击等高压的冲击、干扰。这部分电路必须和内核隔离，使用一个单独5V电源供电，我们采用隔离电压保护值达到3000V以上的隔离型DC-DC模块来实现。

本保护器采用交流采样，即采样频率为被测信号频谱中最高频率的2倍以上，这就要求硬件处理电路能提供高的采样速度和数据处理速度。本保护器中需要采样处理的交流电量有三相电压值、三相电流值和剩余电流值三种。根据保护的要求不同，它们的采样范围和精度保证范围各不相同，其中三相电压的采样范围为120V~290V，精度保证范围为120V~290V、剩余电流采样范围为0mA~400mA，精度保证范围为50mA~400mA、三相电流采样范围为0A~400A，精度保证范围为70A~400A，三相电压的采样，使用差分模式直接从三相变压器的二次侧采样。而一般交流电压采样有两种模式，1、直接从交流电路采样；2、使用PT隔离采样。这一采样模式与传统从交流电路采样相比较，可实现与工频AC380V的完全隔离，性能上也能满足保护器要求，价格比采用PT采样模式降低了很多。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，它包括控制处理单元、漏电断路器以及断路器执行机构，所述的控制处理单元包括采样单元与微电脑控制单元，所述的采样单元采集交流电参量数据并送至微电脑控制单元处理运算，所述的微电脑处理控制单元控制漏电断路器与断路器执行机构，保护器的分断动作通过漏电断路器完成，所述的合闸动作通过断路器执行机构完成。

2.根据权利要求1所述的三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，所述的采样单元包括三相电压采样模块、三相电流采样模块、漏电流采样模块与模拟运算模块，所述的三相电压采样模块、三相电流采样模块、漏电流采样模块分别接入模拟运算模块，所述的模拟运算模块用于对采集得到的三相电压数据、三相电流数据以及漏电流数据进行模拟运算，并发送至微电脑控制单元。

3.根据权利要求1所述的三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括用户输入单元，所述的微电脑控制单元内设有用户接口处理单元，所述的三相电源自动重合闸保护器外部设有总线接口，所述的用户输入单元接入总线接口，所述的用户接口处理单元用于对总线接口的管理。

4.根据权利要求1或3所述的三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括多个状态显示灯，所述的状态显示灯设于保护器的面板上，每个状态显示灯对应显示系统运行状态、分合闸状态以及分闸故障类型，所述的状态显示灯接入总线接口并且受用户接口处理单元控制。

5.根据权利要求1所述的三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，所述的三相电源自动重合闸保护器还包括显示单元，所述的显示单元与微电脑控制单元相连，用于显示三相电压值以及出现各类型故障的次数。

6.根据权利要求1所述的三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，所述的三相分体式自动重合闸保护器包括一通讯单元，所述的通讯单元用于保护器与上位机的信息交流。

7.根据权利要求1或6所述的三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，所述的三相分体式自动重合闸保护器包括一电源管理单元，所述的电源管理单元为所述的断路器执行机构、微电脑控制单元以及通讯单元分别供电，用于保证系统各部分用电正常。

8.根据权利要求1所述的三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，所述的三相分体式自动重合闸保护器包括一数据存储单元，所述的数据存储单元与微电脑控制单元相连，用于存储各种参数。

9.根据权利要求1所述的三相电源自动重合闸保护器，其特征在于，所述的断路器执行机构上设有手动/自动切换旋钮，所述的手动/自动切换旋钮用于切换保护器的控制方式和状态。

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