CN204809831U - 一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器 - Google Patents

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李正
陈则平
何成
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Abstract

一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,包括:自动重合闸电动力机构、动力驱动电路、剩余电流传感器、负载、剩余电流断路器触点系统、继电器组驱动电路、继电器组、电子脱扣器及驱动电路、安全电压变压器、微处理器、剩余电流预处理电路、远程控制接口。所述的各元器件通过导线电性连接;其中电子脱扣器及驱动电路通过机械结构对断路器触点系统的转动机构锁扣或脱扣,即使其触点可转动或禁止转动。本实用新型在不扩大故障损害程度的情况下、判断出剩余电流故障及其排除的情况,及时的、自动的恢复供电。大幅度地减少维护人员的工作量、减少因剩余电流的故障所造成停电时间、提高了供电的可靠性和经济效益,极大方便电力用户。

Description

一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器
技术领域
本实用新型属于低压电器产品设备领域,具体涉及一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器。
背景技术
剩余电流断路器是低压电路保护的设备。当相线和负载对地绝缘电阻正常时,剩余电流传感线圈中的剩余电流很小,脱扣器处于锁扣状态,剩余电流断路器开关保持闭合状态。当相线和负载对地绝缘电阻异常时,即负载对地漏电、人畜单相触电和设备对地漏电,剩余电流传感线圈中的所感应剩余电流信号增加;当剩余电流达到剩余电流断路器中设定安全值时,信号放大电路驱动断路器的脱扣器使之脱扣。此时,断路器在原有存储的弹簧势能作用下,使其主保护开关触点断开,开关所控制电路失电。这样可以保护设备或避免危害人畜的生命安全。当然,也有许多瞬间偶然的因素造成剩余电流断路器断电,随后这些因素消失了。如人畜偶然触碰裸露带电导线,触电后迅速脱开了;风吹动绝缘性差导线,触碰潮湿导电的树枝上,造成瞬间漏电等等。
随着社会经济的发展和人们生活的水平提高,社会对电能依赖性越来越大,停电就意味着经济损失,就意味着生活不便。尽快恢复供电是电业部门急需要解决的问题。是否能恢复供电,取决于专业维护人员查明原因,确定漏电故障已经排除程序的完成。在许多地区每个专业维护人员管辖广阔的地区,山区和农村更是如此,从查明原因排除故障,合闸送电,需要等较长的时间。而对于许多瞬间偶然的因素所造成的断电事件,以及许多其他因素造成漏电故障并已经现场及时排除的事件,应及时送电,减少不必要的经济损失和提高用电客户生活质量。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述问题,本实用新型提出了一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,本组织为剩余电流断路器安全自动重合闸的使用,提供了可靠的、必要的条件。其可以在不扩大故障损害的程度的情况下、判断出是瞬间偶然的因素所造成的停电或漏电停电的故障已排除,并实现及时的、自动的恢复供电;对于尚未排除的漏电停电故障,不断循环的无害地进行评估,直到故障排除恢复供电为止,尽量缩短了故障停电时间。应用带有自动重合闸的有效条件评估器的断路器,可以大幅度地减少低压配网维护人员工作量,大幅度地减少因剩余电流的故障所造成停电时间,大幅度的提高电网的低压配网的可靠性和经济效益,极大方便电力用户。
(二)技术方案
一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征是:包括:自动重合闸电动力机构、动力驱动电路、剩余电流传感器、负载、剩余电流断路器触点系统、继电器组驱动电路、继电器组、电子脱扣器及驱动电路、安全电压变压器、微处理器、剩余电流预处理电路、远程控制接口;所述的剩余电流断路器触点系统输入端接线柱分别与低压公共电网和负载用导线连接;与负载连接时,该段全部导线穿过剩余电流传感器;剩余电流断路器触点系统的输出端接线柱引出导线分别与继电器组的三个继电器输入接线端连接,继电器组的三个继电器输出接线端并接在一根导线,导线与安全变压器的安全电压输出线圈的一端相连,安全电压变压器的安全电压输出线圈另一端与剩余电流断路器触点系统的中线相连;安全电压变压器的原端与剩余电流断路器触点系统的输入端相连;继电器组的三个继电器分别与继电器组驱动电路输出端相连,继电器组驱动电路的输入与微处理器输出位口相连;电子脱扣器及驱动电路通过机械结构对断路器的触点系统的转动机构锁扣或脱扣;电子脱扣器驱动电路与微处理器的另一输出位口相连;剩余电流传感器的输出线圈与剩余电流预处理电路输入端相连,剩余电流预处理电路的输出端与微处理器的模数转换输入口相连;微处理器的另一输出口与动力驱动电路信号输入端相连,动力驱动电路的输出端与自动重合闸电动力机构电能输入端相连。微处理器的输入输出口与键盘相连。
进一步的,其特征在于:剩余电流断路器自动重合闸有效条件评估器所用评估电压为36V以下安全电压。
进一步的,其特征在于:安全电压变压器的一个次端与继电器组输入端相连,继电器输出端分别与剩余电流断路器保护端A、B、C相线,另一端与剩余电流断路器的N线相连。
进一步的,其特征在于:继电器组吸合线圈分别连接三个驱动电路的输出端,三个驱动电路的输入端与微处理器输出3个位口相连,所述微处理器指的是单片机、DSP、ARM。
进一步的,其特征在于:在评估时,所述微处理器向继电器组的三个继电器分时发出评估信号,三继电器分时分别接通的A、B、C相线,每个继电器接通时间长大于20ms。
进一步的,其特征在于:通过远程控制接口或剩余电流断路器本体更改剩余电流断路器的保护设定值。
进一步的,其特征在于:所述的安全电压变压器输出电压可以用两个分压电阻串联分压的低压来替换。
(三)有益效果
本实用新型与现有技术相比较,其具有以下有益效果:提出了一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其在剩余电流断路器上添置自动重合闸的有效条件评估器,为剩余电流断路器安全自动重合闸的使用,提供了可靠的、必要的条件。其使剩余断路器不扩大故障损害程度的情况下,及时的判断出是瞬间偶然的因素所造成的停电或漏电停电的故障已排除,实现及时的、自动的恢复供电;对于漏电停电的故障未排除情况,实施不间断评估,在故障排除的第一时间,恢复供电。应用带有自动重合闸的有效条件评估器的断路器,可以大幅度地减少低压配网维护人员工作量,大幅度地减少因剩余电流的故障所造成停电时间,大幅度的提高电网的低压配网部分的可靠性,减少不必要的经济损失和提高用电客户的生活质量。
附图说明
图1是本实用新型整体结构示意图。
图2是本实用新型方案置换的整体结构示意图。
图3是本实用新型方案的微处理器发出采集剩余评估电流的信号图。
附图1中的标记及零部件标注:1.自动重合闸电动力机构、2.动力驱动电路、3.剩余电流传感器、4.负载、5.剩余电流断路器触点系统、6.继电器组驱动电路、7.继电器组、8.电子脱扣器及驱动电路、9.安全电压变压器、10.微处理器、11.剩余电流预处理电路、12.远程控制接口、13键盘。
附图2中的标记及零部件标注:1.自动重合闸电动力机构、2.动力驱动电路、3.剩余电流传感器、4.负载、5.剩余电流断路器触点系统、6.继电器组驱动电路、7.继电器组、8.电子脱扣器及驱动电路、9.分压电阻组、10.微处理器、11.剩余电流预处理电路、12.远程控制接口、13键盘。
具体实施方式
如图1所示,一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征是:包括:自动重合闸电动力机构、动力驱动电路、剩余电流传感器、负载、剩余电流断路器触点系统、继电器组驱动电路、继电器组、电子脱扣器及驱动电路、安全电压变压器、微处理器、剩余电流预处理电路、远程控制接口;所述的剩余电流断路器触点系统输入端接线柱分别与低压公共电网和负载用导线连接;与负载连接时,该段全部导线穿过剩余电流传感器;剩余电流断路器触点系统的输出端接线柱引出导线分别与继电器组的三个继电器输入接线端连接,继电器组的三个继电器输出接线端并接在一根导线,导线与安全变压器的安全电压输出线圈的一端相连,安全电压变压器的安全电压输出线圈另一端与剩余电流断路器触点系统的中线相连;安全电压变压器的原端与剩余电流断路器触点系统的输入端相连;继电器组的三个继电器分别与继电器组驱动电路输出端相连,继电器组驱动电路的输入与微处理器输出位口相连;电子脱扣器及驱动电路通过机械结构对断路器的触点系统的转动机构锁扣或脱扣;电子脱扣器驱动电路与微处理器的另一输出位口相连;剩余电流传感器的输出线圈与剩余电流预处理电路输入端相连,剩余电流预处理电路的输出端与微处理器的模数转换输入口相连;微处理器的另一输出口与动力驱动电路信号输入端相连,动力驱动电路的输出端与自动重合闸电动力机构电能输入端相连,微处理器的输入输出口与键盘相连。
其中,其特征在于:剩余电流断路器自动重合闸有效条件评估器所用评估电压为36V以下安全电压。
其中,其特征在于:安全电压变压器的一个次端与继电器组输入端相连,继电器输出端分别与剩余电流断路器保护端A、B、C相线,另一端与剩余电流断路器保护端的N线相连。
其中,其特征在于:继电器组吸合线圈分别连接三个驱动电路的输出端,三个驱动电路的输入端与微处理器输出3个位口相连,所述微处理器指的是单片机、DSP、ARM。
其中,其特征在于:在评估时,所述微处理器向继电器组的三个继电器分时发出评估信号,三继电器分时分别接通的A、B、C相线,每个继电器接通时间长大于20ms。
其中,其特征在于:通过远程控制接口或剩余电流断路器本体更改剩余电流断路器的保护设定值。
其中,其特征在于:所述的安全电压变压器输出电压可以用两个分压电阻串联分压的低压来替换。
当故障发生时,剩余电流断路器触点系统的触点断开。剩余电流断路器内置的微处理器开始计时,30秒后,自动重合闸的有效条件评估器开始工作,微处理器输出3个位口分别向继电器组驱动电路输入端发出一组方波信号VA、VB、VC,每一信号的时间长度大于20ms,如图3所示,继电器组驱动电路的三组输出端分时的驱动继电器组的三个继电器,每个继电器触点接通时间与微处理器向继电器组驱动电路发出信号的时间相同。安全电压变压器的输出线圈,通过继电器组接通的触点分时的向A、B、C和功能地线,施加安全电压U0。与此同时剩余电流传感器分时检测A、B、C三相的剩余的评估电流检测值,剩余电流传感器将接触到电流输入剩余电流预处理电路进行放大处理,处理后信号输入微处理器的模数转换器A/D,微处理器依据交流电规律,按快速FFT算法要求,进行相应采样和计算;将每一相的值相加,得到剩余的无害评估电流I0。微处理器可以用以下公式进行合闸后剩余电流预测值:
I Δn = U U 0 I 0 (式1)
其中,IΔn为剩余电流预测值,I0为评估的剩余电流,U0施加安全电压,U为电路额定线电压。例:I0为20mA,U0为22V,U为220V,由式可以计算出合闸后剩余电流预测值为200mA。微处理器根据剩余电流预测值与剩余电流断路器的保护设定值,进行判断。如果预测值大于设定值,故障依然存在,对自动重合闸实现无效操作,即对与动力驱动电路相连微处理器的口,实现高阻抗的阻塞状态,微处理器通过远程通信口向中央控制室发出报警信号;微处理器的运行程序转移到评估开始端,不停评估,直至故障排除;如果预测值小于设定值,故障已经排除,自动重合闸有效条件成立,进行合闸程序。断路器的微处理器向动力驱动电路发出合闸指令,动力驱动电路向自动重合闸电动力机构输送电力,驱动剩余电流断路器触点系统的触点接通电路。另外,对于不同气候和季节,如下雨、下雪、梅雨季节,空气湿度增大,正常的剩余电流值也变大,剩余电流断路器的保护设定值要进行重新设置,本装置可以通过远程控制接口或本体的键盘,更改剩余电流断路器的保护设定值,减少因季节因素的误判,所造成停电事故。
如图2所示,在结构上第二种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器与第一种稍有不同,用两个分压电阻串联相接,代替第一种的安全电压变压器。串联的中点分别接继电器组的三个继电器和微处理器的模数转换口。分压电阻组的下电阻另一端连接在零线N上,分压电阻组的上电阻另一端相线A(或B或C)。分压电阻组的上方电阻与下方电阻比比较大(推荐值10∶1)。分压电阻组的中点电压在安全电压范围内。需要指出是,如果分压的评估电压高于微处理器的AD转换工作电压,在接入微处理器的模数转换口前,再进行一次分压,其目的是微处理器能进行电压的A/D转换。
与第一种主要不同点是在评估测试信号上。在评估时,分压电阻组的中点电压通过继电器组接通的触点分时的向A、B、C,与此同时,剩余电流传感器分时检测A、B、C三相的剩余的评估电流检测值,剩余电流传感器将接触到电流输入剩余电流预处理电路进行放大处理,处理后信号输入微处理器的模数转换器A/D,微处理器依据交流电规律,按快速FFT算法要求,进行相应采样和计算,可以测量出A相评估的剩余电流I0A、B相评估的剩余电流I0B、C相评估的剩余电流I0C;分压电阻组的中点电压也被输入微处理器的模数转换器上,在测量每一相评估的剩余电流的同时,微处理器依据交流电规律,按快速FFT算法要求,进行相应采样和计算,测出加在每一相线的电压UA、UB、UC。用公式
I Δnj = U U j I 0 j (式2)
其中,j分别A、B、C;IΔnj为j相剩余电流预测值,I0j为j相评估剩余电流,Uj为j相的评估电压,U为电路额定线电压。分别将每一相的值相加,即得到剩余的评估电流I0。如果分压的评估电压高于微处理器电压AD转换工作电压,再一次进行分压计算为:
Uj=kUk(式3)
其中Uj为式2中的评估电压,k为此分压的电路总电阻与接分压的电路中点和功能地相连的电阻比,Uk是微处理器测量电压。
其余与工作流程与第一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器相同。
上面所述的实施仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下,本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进,均应落入到本实用新型的保护范围,本实用新型请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征是:包括:自动重合闸电动力机构、动力驱动电路、剩余电流传感器、负载、剩余电流断路器触点系统、继电器组驱动电路、继电器组、电子脱扣器及驱动电路、安全电压变压器、微处理器、剩余电流预处理电路、远程控制接口;所述的剩余电流断路器触点系统输入端接线柱分别与低压公共电网和负载用导线连接;与负载连接时,该段全部导线穿过剩余电流传感器;剩余电流断路器触点系统的输出端接线柱引出导线分别与继电器组的三个继电器输入接线端连接,继电器组的三个继电器输出接线端并接在一根导线,导线与安全变压器的安全电压输出线圈的一端相连,安全电压变压器的安全电压输出线圈另一端与剩余电流断路器触点系统的中线相连;安全电压变压器的原端与剩余电流断路器触点系统的输入端相连;继电器组的三个继电器分别与继电器组驱动电路输出端相连,继电器组驱动电路的输入与微处理器输出位口相连;电子脱扣器及驱动电路通过机械结构对断路器的触点系统的转动机构锁扣或脱扣;电子脱扣器驱动电路与微处理器的另一输出位口相连;剩余电流传感器的输出线圈与剩余电流预处理电路输入端相连,剩余电流预处理电路的输出端与微处理器的模数转换输入口相连;微处理器的另一输出口与动力驱动电路信号输入端相连,动力驱动电路的输出端与自动重合闸电动力机构电能输入端相连,微处理器的输入输出口与键盘相连。
2.根据权利要求1所述的一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征在于:剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器所用评估电压为36V以下安全电压。
3.根据权利要求1所述的一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征在于:安全电压变压器的一个次端与继电器组输入端相连,继电器输出端分别与剩余电流断路器保护端A、B、C相线,另一端与剩余电流断路器的N线相连。
4.根据权利要求1或3所述的一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征在于:继电器组吸合线圈分别连接三个驱动电路的输出端,三个驱动电路的输入端与微处理器输出3个位口相连,所述微处理器指的是单片机、DSP、ARM。
5.根据权利要求1所述的一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征在于:在评估时,所述微处理器向继电器组的三个继电器分时发出评估信号,三继电器分时分别接通的A、B、C相线,每个继电器接通时间长大于20ms。
6.根据权利要求1所述的一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征在于:通过远程控制接口或剩余电流断路器本体更改剩余电流断路器的保护设定值。
7.根据权利要求1所述的一种剩余电流断路器自动重合闸的有效条件评估器,其特征在于:所述的安全电压变压器输出电压可以用两个分压电阻串联分压的低压来替换。
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CN109073694A (zh) * 2016-04-29 2018-12-21 程洪 报警触发电源断开的装置、系统和方法

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