CN204481570U - 断路器智能控制器 - Google Patents

Abstract

断路器智能控制器，包括控制处理器、信号处理电路和电源电路，所述信号处理电路的输入端与空心互感器连接用于取得主电路的电流信号，信号处理电路的输出端与控制处理器的A/D转换接口连接可将已处理的电流信号经模数转换供控制处理器判断处理。所述的电源电路分别与速饱和互感器和辅助电源连接可用于提供控制器工作电源，并且辅助电源与控制处理器的A/D转换接口之间连接设有用于取样辅助电源电压值并传输至控制处理器进行判断处理的电压采样电路。本实用新型提供一种工作稳定性高、判断报警准确、连接结构简单的断路器智能控制器。

Description

断路器智能控制器

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，特别是一种断路器智能控制器。

背景技术

目前，万能断路器多采用电子式控制器，但由于控制器的辅助电源未设置电压取样保护电路，当用户将控制器辅助电源AC220V错接为AC380V电源时，会导致变压器及控制器内部电子元器件损坏。同时由于用户电网电压不稳定，例如风能、太阳能等新能源发电系统，经常出现过压的情况，同样容易导致变压器及控制器内部电子元器件损坏。从而降低了控制器的工作稳定性，影响了断路器的正常使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种工作稳定性高、判断报警准确、连接结构简单的断路器智能控制器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种断路器智能控制器，包括控制处理器105、信号处理电路113和电源电路114，所述信号处理电路113的输入端与空心互感器101连接用于取得主电路的电流信号，信号处理电路113的输出端与控制处理器105的A/D转换接口连接可将已处理的电流信号经模数转换供控制处理器105判断处理。所述的控制处理器105与脱扣电路111连接，所述的脱扣电路111与磁通变换器112连接，控制处理器105可向脱扣电路111输出控制信号驱动磁通变换器112使断路器脱扣。所述的电源电路114分别与速饱和互感器102和辅助电源103连接可用于提供控制器工作电源，并且辅助电源103与控制处理器105的A/D转换接口之间连接设有用于取样辅助电源103电压值并传输至控制处理器105进行判断处理的电压采样电路104。

进一步，所述的控制处理器105与声光报警电路106连接，并且控制处理器105通过电压采样电路104取样到辅助电源103的电压值超过设定值时可输出过压报警信号驱动声光报警电路106进行报警。

进一步，所述的控制处理器105与通讯电路110连接，所述的通讯电路110可与上位机连接并用于将控制处理器105输出的辅助电源103过压报警信号传输到上位机，并且控制处理器105还与数据存储器107连接，所述的数据存储器107可储存控制处理器105输出的辅助电源103过压报警信号的信息。

进一步，所述的信号处理电路113的输出端包括运放电路和模拟瞬时脱扣电路，所述的运放电路与控制处理器105的A/D转换接口连接，所述的模拟瞬时脱扣电路与脱扣电路111连接可直接输出信号至脱扣电路111并使磁通变换器112驱动断路器脱扣。

进一步，所述的信号处理电路113包括第一运算放大器U1，所述第一运算放大器U1的正相输入端和反相输入端分别与空心互感器101的第一输入端IN1和第二输入端IN2相连接，第一运算放大器U1的运放信号输出端OUT与控制处理器105的A/D转换接口连接，第一运算放大器U1的运放信号输出端OUT还与其反相输入端相连接，信号处理电路113还包括用于限制最大输出幅度的限幅电路，所述的限幅电路包括第五电阻R5，第六电阻R6和第一运算放大器U1，电源VCC经过第五电阻R5连接到第一运算放大器U1的电源正端，第一运算放大器U1的接地端通过第六电阻R6接地。

进一步，所述的电源电路114包括与辅助电源103相连接的辅助电源电路1141，所述辅助电源电路1141的输出可与电压采样电路104相连接用于采集辅助电源103的电压值，并且电压采样电路104包括第二运算放大器U111B，所述第二运算放大器U111B的正相输入端与辅助电源电路1141的输出相连接，第二运算放大器U111B的输出端分别与控制处理器105的A/D转换接口和第二运算放大器U111B的反相输入端相连接。

进一步，所述的电源电路114包括分别与速饱和互感器102和辅助电源103相连接的速饱和电源电路1142和辅助电源电路1141，所述的速饱和电源电路1142和辅助电源电路1141可与输出第一路电源的滤波电路1144相连接，并且滤波电路1144的输出还与降压电路1145相连接，所述的降压电路1145包括可与滤波电路1144的输出相连接且输出第二路电源的电压转换芯片U101。

进一步，所述的速饱和电源电路1142包括可将速饱和互感器102的三相交流电源转化为第一直流电源且并联设置的第二桥式整流电路DB102和第三桥式整流电路DB103，第一直流电源的第一正极A和第一负极B之间还设有场效应管Q104，所述的场效应管Q104的源级与第一正极A相连接且漏极接地，所述的电源电路114还包括稳压控制电路1143，所述的稳压控制电路1143包括第三运算放大器U111A，所述第三运算放大器U111A的正相输入端和反向输入端分别与滤波电路1144的输出相连接，第三运算放大器U111A的输出端还分别与场效应管Q104的栅极和辅助电源电路1141相连接。

进一步，所述的控制处理器105分别与按键整定电路108和显示电路109连接可用于设置及显示保护参数。

进一步，所述的辅助电源103还可与相对于控制处理器105独立安装的检测报警模块连接，所述的检测报警模块包括电压比较单元，电压比较单元将取样到的辅助电源103的电压值与设定值进行比较且可输出过压报警信号。

本实用新型的断路器智能控制器通过电压采样电路，实现对辅助电源电压值的监控，避免了由于用户错接电源或者电网电压不稳定造成控制器内部电子元器件损坏，提高了控制器工作的稳定性。此外，电压采样电路与A/D转换接口相连接，不仅使电路连接结构简单，同时可实现控制处理器对电压信号的准确判断处理，从而便于输出辅助电源过压提示信号，提高了输出报警的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的电路连接结构方框图；

图2是本实用新型的信号处理电路的原理图；

图3是本实用新型的电源电路的原理图。

具体实施方式

以下结合附图1至3给出本实用新型的实施例，进一步说明本实用新型的断路器智能控制器具体实施方式。本实用新型的断路器智能控制器不限于以下实施例的描述。

如图1所示本实用新型的电路连接结构方框图，本实用新型的断路器智能控制器，包括控制处理器105、信号处理电路113和电源电路114，所述信号处理电路113的输入端与空心互感器101连接用于取得主电路的电流信号，信号处理电路113的输出端与控制处理器105的A/D转换接口连接可将已处理的电流信号经模数转换供控制处理器105判断处理。所述的控制处理器105与脱扣电路111连接，所述的脱扣电路111与磁通变换器112连接，控制处理器105可向脱扣电路111输出控制信号驱动磁通变换器112使断路器脱扣。所述的电源电路114分别与速饱和互感器102和辅助电源103连接可用于提供控制器工作电源，并且辅助电源103与控制处理器105的A/D转换接口之间连接设有用于取样辅助电源103电压值并传输至控制处理器105进行判断处理的电压采样电路104。具体地，辅助电源103的输入端增加电压采样电路104，电压采样电路104可实时地将采样完成的数据输入到控制处理器105的A/D转换接口并进行模数转换及处理运算，控制处理器105经过计算得出辅助电源103的电压数值，当该电压数值超过设定的额定电压值的规定倍数，例如1.2倍，控制处理器105则向相对应的报警电路106发出过压报警信号，提示工作人员检查电网电压情况，避免控制器损坏。本实用新型增设的电压采样电路实现了对辅助电源电压值的实时采集并通过控制处理器实现实时监控，保证了即使发现辅助电源过压的情况，提高了控制器工作的稳定性及安全性。

本实用新型的控制处理器105与声光报警电路106连接，并且控制处理器105通过电压采样电路104取样到辅助电源103的电压值超过设定值时可输出过压报警信号驱动声光报警电路106进行报警。声光报警电路可在辅助电源发生过电压时，实现现场报警提示，及时提醒工作人员检查电网电压情况，避免控制器损坏提高了控制器的安全性能。此外，本实用新型的过压报警信号不仅限于输入至声光报警电路106，还可以输入至通讯电路110或数据存储器107。具体地，控制处理器105可与通讯电路110连接，所述的通讯电路110可与上位机连接并用于将控制处理器105输出的辅助电源103过压报警信号传输到上位机。通讯电路实现了将辅助电源过压报警信号远距离传输至上位机，便于工作人员的集中监控，提高了控制器的使用效率及报警的准确性。同时，控制处理器105还可与数据存储器107连接，所述的数据存储器107可储存控制处理器105输出的辅助电源103过压报警信号的信息。数据存储器实现了将辅助电源过压报警信号的历史信息进行记录，便于工作人员统计分析故障信息，从而进一步提高控制器的工作稳定性。

特别地，本实用新型对辅助电源103的电压值进行监控报警的方式不仅限于增设电压采样电路104的一种实施例，所述的辅助电源103还可与相对于控制处理器105独立安装的检测报警模块连接，所述的检测报警模块包括电压比较单元，电压比较单元将取样到的辅助电源103的电压值与设定值进行比较且可输出过压报警信号。检测报警模块独立于控制处理器安装，避免了由于控制处理器故障导致的漏报警的情况，提高了过电压报警提示的稳定性，同时检测报警模块结构简单安装简便，便于控制器的维修与升级改造。

本实用新型的控制处理器105的A/D转换接口还可接收信号处理电路113所输出的电流信号，并且所述的控制处理器105将经过模数转换后的电流信号进行程序分析处理，若程序判断采集到的电流信号超出额定电流的范围则通过按程序执行相应的保护操作，例如：长延时处理、短延时处理、瞬时处理、接地处理，控制处理器105根据不同的保护操作处理方式可对脱扣电路111发送相对应的控制信号，从而使脱扣电路111驱动磁通变换器112使断路器脱扣，以保护配电线路及负载。特别地，所述的信号处理电路113的输出端包括运放电路和模拟瞬时脱扣电路，所述的运放电路与控制处理器105的A/D转换接口连接，所述的模拟瞬时脱扣电路与脱扣电路111连接可直接输出信号至脱扣电路111并使磁通变换器112驱动断路器脱扣。运放电路和模拟瞬时脱扣电路通过不同的信号传输方式均可驱动断路器脱扣，实现控制器驱动断路器脱扣的双重保险，提高了控制器的安全性和可靠性。此外，控制处理器105分别与按键整定电路108和显示电路109连接可用于设置及显示保护参数。按键整定电路和显示电路实现了人机交换，便于工作人员设置保护参数并观察电流值、动作时间值，提高了控制器的实用性。

如图2所示，所述的信号处理电路113包括第一运算放大器U1，所述第一运算放大器U1的正相输入端和反相输入端分别与空心互感器101的第一输入端IN1和第二输入端IN2相连接，第一运算放大器U1的运放信号输出端OUT与控制处理器105的A/D转换接口连接，第一运算放大器U1的运放信号输出端OUT还与其反相输入端相连接，并且运放信号输出端OUT与反相输入端之间设有并联设置的第三电容C3和第三电阻R3。

具体地，所述信号处理电路113还包括第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1和第二电阻R2的一端分别连接到空心互感器101的输入端IN1和IN2，另一端分别连接到第一运算放大器U1的正相输入端和反相输入端，形成差分输入方式；第一电容C1和第二电容C2分别并联到第一电阻R1和第二电阻R2的前端和后端，形成∏型滤波电路，消除干扰，即第一电容C1的两端分别与第一电阻R1和第二电阻R2的一端连接，第二电容C2的两端分别与第一电阻R1和第二电阻R2的另一端连接；第三电容C3和第三电阻R3并联，且并联后的两端分别和第一运算放大器U1的输出端和反相输入端连接，形成有源积分电路，将电流互感器输出的微分信号还原成实际信号；第四电容C4和第四电阻R4并联，并联后的一端连接基准电压Vref，另一端连接到第一运算放大器U1的正相输入端，形成加法电路，将输出信号的零点抬高至Vref，方便后续电路处理；第七电阻R7和第八电阻R8串联，第七电阻R7和第八电阻R8的中间节点连接到基准电压Vref，第一电阻R7的另一端连接到第一电容C1的一端，第八电阻R8的另一端连接到第一电容C1的另一端。

特别地，所述信号处理电路113包括可限制信号处理电路113的最大输出幅度的限幅电路；所述限幅电路包括第五电阻R5，第六电阻R6和第一运算放大器U1，电源VCC经过第五电阻R5连接到第一运算放大器U1的电源正端，第一运算放大器U1的接地端通过第六电阻R6接地。限幅电路中串入第五电阻R5和第六电阻R6，限制第一运算放大器U1输出的最大幅度，保证了电路稳定运行。限幅电路中的第五电阻R5，第六电阻R6也可以改为第七二极管D7和第八二极管D8，电源VCC经过第七二极管D7连接到第一运算放大器U1的电源正端，第一运算放大器U1的接地端通过第八二极管D8接地；即第七二极管D7的正极与电源VCC连接，负极与第一运算放大器U1的电源正端连接，第八二极管D8的正极与第一运算放大器U1的接地端连接，负极接地。由于接入第五电阻R5和第六电阻R6，或第七二极管D7和第八二极管D8，使得第一运算放大器U1输出的最大幅度将小于电源电压VCC，消除了后续接通电流控制电路201中比较器电路的两个比较输入端电平相同的可能性，提高了电路运行的可靠性，避免了智能控制器的误动。

本实用新型的断路器智能控制器通过速饱和互感器102及辅助电源103供电，并且速饱和互感器102及辅助电源103经过电源电路114转换为可输出使用的低电压电源。所述电源电路114的输入端分别与速饱和互感器102和辅助电源103连接，电源电路114的输出端包括24V输出端、5V输出端和参考地输出端。电源电路可输出多种低电压电源，便于控制器各驱动电路使用，提高了控制器的稳定性和适用性。具体地，所述的电源电路114包括分别与速饱和互感器102和辅助电源103相连接的速饱和电源电路1142和辅助电源电路1141，所述的速饱和电源电路1142和辅助电源电路1141可与输出一路24V电源的滤波电路1144相连接，并且滤波电路1144的输出还与降压电路1145相连接，所述的降压电路1145包括可与滤波电路1144的输出相连接且输出5V电源的电压转换芯片U101。此外，滤波电路1144还与稳压控制电路1143相连接。特别地，所述的电源电路114包括与辅助电源103相连接的辅助电源电路1141，所述辅助电源电路1141的输出可与电压采样电路104相连接用于采集辅助电源103的电压值，并且电压采样电路104包括第二运算放大器U111B，所述第二运算放大器U111B的正相输入端与辅助电源电路1141的输出相连接，第二运算放大器U111B的输出端分别与控制处理器105的A/D转换接口和第二运算放大器U111B的反相输入端相连接。

如图3所示，本实用新型的电源电路114具体实施例的原理图，所述速饱和互感器102的三相交流电源与速饱和电源电路1142的第二桥式整流电路DB102和第三桥式整流电路DB103的输入相连接，所述第二桥式整流电路DB102和第三桥式整流电路DB103并联设置可将速饱和互感器102的三相交流电源转化输出为直流电源，第二桥式整流电路DB102和第三桥式整流电路DB103并联输出后分别形成第一直流电源的第一正极A和第一负极B，第一正极A与滤波电路1144的第二二极管D102的正极相连接，第一负极B接地，并且第一正极A和第一负极B之间还设有并联连接的第一电位器RV102和场效应管Q104，其中场效应管Q104的源级与第一正极A相连接且漏极接地，第二二极管D102的负极可输出24V电源。

滤波电路1144还包括第一二极管D101和并联设置的第五电容C103和第六电容C104，所述第一二极管D101的负极与第二二极管D102的负极相连接，第一二极管D101的正极与辅助电源电路1141的第三三极管Q103的集电极相连接，并联设置的第五电容C103和第六电容C104的一端与第一二极管D101的负极相连接另一端接地。滤波电路1144的输出还可与降压电路1145和稳压控制电路1143相连接。

稳压控制电路1143包括第三运算放大器U111A，所述第三运算放大器U111A的正相输入端和反向输入端分别与滤波电路1144的输出相连接，并且第三运算放大器U111A的正相输入端与滤波电路1144的输出之间设有串联设置的第九电阻R107和第十电阻R109，第三运算放大器U111A的反相输入端与滤波电路1144的输出之间设有串联设置第十一电阻R189和第十二电阻R110，第九电阻R107和第十电阻R109之间还设有接地的第十三电阻108，第十一电阻R189和第十二电阻R110之间设有接地的第一稳压二极管DZ106，第三运算放大器U111A的输出端与其正相输入端之间设有第十四电阻R111，第三运算放大器U111A的输出端还分别与场效应管Q104的栅极和辅助电源电路1141相连接可用于控制速饱和电源电路1142的输出。

所述辅助电源103的交流电源与辅助电源电路1141的第一桥式整流电路DB101的输入相连接，第一桥式整流电路DB101的输出分别形成第二直流电源的第二正极C和第二负极D，第二正极C通过第十五电阻R104与第三三极管Q103的发射级相连接，第二负极D接地，第三三极管Q103的基极与第二稳压二极管DZ101的正极相连接，第二稳压二极管DZ101的负极与第二正极C相连接，第二正极C还与第二运算放大器U111B的正相输入端通过第十六电阻R193相连接。第二负极D通过并联设置的第七电容C102和第十七电阻R102与辅助电源电路1141的第一三极管Q101的基极相连，第一三极管Q101的基极还通过第十八电阻R101与第三运算放大器U111A的输出端相连接，第一三极管Q101的发射极接地，第一三极管Q101的集电极分别通过第十九电阻R103和第二十电阻R105与第二稳压二极管DZ101的负极和辅助电源电路1141的第二三极管Q102的基极相连，第二三极管Q102的发射级接地，第二三极管Q102的集电极通过第二十一电阻R106与第三三极管Q103的基极相连接，第三三极管Q103的集电极与滤波电路1144的第一二极管D101的正极相连接。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种断路器智能控制器，包括控制处理器(105)、信号处理电路(113)和电源电路(114)，其特征在于：所述信号处理电路(113)的输入端与空心互感器(101)连接用于取得主电路的电流信号，信号处理电路(113)的输出端与控制处理器(105)的A/D转换接口连接可将已处理的电流信号经模数转换供控制处理器(105)判断处理；

所述的控制处理器(105)与脱扣电路(111)连接，所述的脱扣电路(111)与磁通变换器(112)连接，控制处理器(105)可向脱扣电路(111)输出控制信号驱动磁通变换器(112)使断路器脱扣；

所述的电源电路(114)分别与速饱和互感器(102)和辅助电源(103)连接可用于提供控制器工作电源，并且辅助电源(103)与控制处理器(105)的A/D转换接口之间连接设有用于取样辅助电源(103)电压值并传输至控制处理器(105)进行判断处理的电压采样电路(104)。

2.根据权利要求1所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的控制处理器(105)与声光报警电路(106)连接，并且控制处理器(105)通过电压采样电路(104)取样到辅助电源(103)的电压值超过设定值时可输出过压报警信号驱动声光报警电路(106)进行报警。

3.根据权利要求1所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的控制处理器(105)与通讯电路(110)连接，所述的通讯电路(110)可与上位机连接并用于将控制处理器(105)输出的辅助电源(103)过压报警信号传输到上位机，并且控制处理器(105)还与数据存储器(107)连接，所述的数据存储器(107)可储存控制处理器(105)输出的辅助电源(103)过压报警信号的信息。

4.根据权利要求1所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的信号处理电路(113)的输出端包括运放电路和模拟瞬时脱扣电路，所述的运放电路与控制处理器(105)的A/D转换接口连接，所述的模拟瞬时脱扣电路与脱扣电路(111)连接可直接输出信号至脱扣电路(111)并使磁通变换器(112)驱动断路器脱扣。

5.根据权利要求1所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的信号处理电路(113)包括第一运算放大器(U1)，所述第一运算放大器(U1)的正相输入端和反相输入端分别与空心互感器(101)的第一输入端(IN1)和第二输入端(IN2)相连接，第一运算放大器(U1)的运放信号输出端(OUT)与控制处理器(105)的A/D转换接口连接，第一运算放大器(U1)的运放信号输出端(OUT)还与其反相输入端相连接，信号处理电路(113)还包括用于限制最大输出幅度的限幅电路，所述的限幅电路包括第五电阻(R5)，第六电阻(R6)，电源(VCC)经过第五电阻(R5)连接到第一运算放大器(U1)的电源正端，第一运算放大器(U1)的接地端通过第六电阻(R6)接地。

6.根据权利要求1所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的电源电路(114)包括与辅助电源(103)相连接的辅助电源电路(1141)，所述辅助电源电路(1141)的输出可与电压采样电路(104)相连接用于采集辅助电源(103)的电压值，并且电压采样电路(104)包括第二运算放大器(U111B)，所述第二运算放大器(U111B)的正相输入端与辅助电源电路(1141)的输出相连接，第二运算放大器(U111B)的输出端分别与控制处理器(105)的A/D转换接口和第二运算放大器(U111B)的反相输入端相连接。

7.根据权利要求1所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的电源电路(114)包括分别与速饱和互感器(102)和辅助电源(103)相连接的速饱和电源电路(1142)和辅助电源电路(1141)，所述的速饱和电源电路(1142)和辅助电源电路(1141)可与输出第一路电源的滤波电路(1144)相连接，并且滤波电路(1144)的输出还与降压电路(1145)相连接，所述的降压电路(1145)包括可与滤波电路(1144)的输出相连接且输出第二路电源的电压转换芯片(U101)。

8.根据权利要求7所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的速饱和电源电路(1142)包括可将速饱和互感器(102)的三相交流电源转化为第一直流电源且并联设置的第二桥式整流电路(DB102)和第三桥式整流电路(DB103)，第一直流电源的第一正极(A)和第一负极(B)之间还设有场效应管(Q104)，所述的场效应管(Q104)的源级与第一正极(A)相连接且漏极接地，所述的电源电路(114)还包括稳压控制电路(1143)，所述的稳压控制电路(1143)包括第三运算放大器(U111A)，所述第三运算放大器(U111A)的正相输入端和反向输入端分别与滤波电路(1144)的输出相连接，第三运算放大器(U111A)的输出端还分别与场效应管(Q104)的栅极和辅助电源电路(1141)相连接。

9.根据权利要求1所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的控制处理器(105)分别与按键整定电路(108)和显示电路(109)连接可用于设置及显示保护参数。

10.根据权利要求1所述的断路器智能控制器，其特征在于：所述的辅助电源(103)还可与相对于控制处理器(105)独立安装的检测报警模块连接，所述的检测报警模块包括电压比较单元，电压比较单元将取样到的辅助电源(103)的电压值与设定值进行比较且可输出过压报警信号。