CN204886154U - 一种断路器用智能脱扣器mcr及hsisc电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，包括保护定值设定单元和脱扣单元，保护定值设定单元的输入端连接电源，输出端连接所述脱扣单元，保护定值设定单元适用于断路器合闸瞬间输出预设的MCR保护定值并在合闸延时预定时间后输出预设的HSISC保护定值；脱扣单元适用于将电网线路中各个相线的直流电压信号与所述保护定值设定单元的输出电压比较，当其中任一直流电压信号大于保护定值设定单元的输出电压时，脱扣单元输出第二电平使所述断路器断，反之输出第一电平。该MCR及HSISC电路结构简单，成本极低，同时具有工作性能稳定、抗干扰能力强的优点，能够有效的保护断路器，防止断路器在线路故障时损坏。

Description

一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路

技术领域

本实用新型涉及断路器技术领域，具体涉及一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路。

背景技术

无论是工农业发展、国防建设，还是人民生活的各个领域都离不开电。在电的产生、输送、使用过程中，配电是一个极其重要的环节。在低压配电系统中，断路器起着控制和保护双重作用，能在有载、无载及各种故障情况下完成规定的合、分闸或操作循环任务。断路器的开断要快速、可靠、稳定。随着我国经济发展和电力工业需求的增长，对配电线路和设备的安全性、可靠性要求也越来越高；并且随着电子通信技术、计算机技术、自动控制技术、人工智能技术的发展，使得断路器向着模块化和组合化、电子化和智能化、可靠性和环保性的方向发展。

电网母线或馈线有时会发生金属性短路故障，如果此时接通断路器，数十或上百千安电流将会流过断路器，如果不能及时快速的切断短路电流，断路器很有可能会被严重烧损或毁坏，造成电网大面积停电或重大财产损失。

断路器的MCR保护和HSISC保护是针对断路器本身进行的高速瞬断保护，能够在断路器接通超过其极限能力的电流时使断路器本体快速脱扣，防止断路器被烧损或毁坏。

例如，申请号为200810039739.8、发明名称为《一种断路器的MCR保护方法》的中国发明专利公开了一种断路器的MCR保护方法，本方法判断MCR信号是否有效，如有效，置MCR有效标志，并计时，如计时大于100ms则清MCR有效标志，如MCR信号无效，则清MCR有效标志；判断MCR标志是否有效，如有效，判断采样数据是否大于MCR门限值，如是，MCR过门限次数加1，如果MCR过门限次数大于4次，则断路器跳闸。如果采样数据小于MCR门限值，则MCR过门限次数减1，直至减到0为止。本发明节省硬件电路和调试工序，免除了机械动作产生的时间延时。

此外，申请号为200520123060.9、名称为《带有MCR和HSISC功能实现电路的断路器》的中国实用新型专利公开了一种带有MCR和HSISC功能实现电路的断路器，包括有智能脱扣器，在智能脱扣器带有的MCR和HSISC功能电路中还包括分压电路，它的输出端与MCR和HSISC功能电路中的跟随器的输入端相连；分压电路包括串联的三个电阻，其中一端接地的电阻与三极管集电极和发射极并联，它的基极通过三个电阻以外另一电阻接单片机的I/O端口，由集成运算放大器及其周边电路构成跟随器、反向器和窗口比较器，电源电压通过断路器的辅助触头和另一电阻接于单片机的I/O端口。由于单片机响应极快，进行接通分断和越限跳闸保护的过程可以认为全部由硬件实现，避免了软件运算，节约采样和计算时间。

上述现有技术中，第一种方案中仅可实现MCR保护功能，不能在同一电路中集成MCR保护功能和HSISC保护功能；第二种方案采样单片机控制产生两种参考电压分别作为MCR保护定值和HSISC保护定值，电路实现复杂，成本相对较高。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，通过在同一电路中集成MCR和HSISC保护功能，能够有效的保护断路器，防止断路器在线路故障时损坏，并且结构简单，成本很低。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，包括保护定值设定单元和脱扣单元，所述保护定值设定单元的输入端连接电源，输出端连接所述脱扣单元，其中，

所述保护定值设定单元适用于所述断路器合闸瞬间输出预设的MCR保护定值并在合闸延时预定时间后输出预设的HSISC保护定值；

所述脱扣单元适用于将电网线路中各个相线的直流电压信号与所述保护定值设定单元的输出电压比较，当其中任一直流电压信号大于所述保护定值设定单元的输出电压时，所述脱扣单元输出第二电平，反之输出第一电平，所述脱扣单元输出第二电平时使所述断路器断开。

进一步的，所述保护定值设定单元包括设定子单元、延时子单元和切换输出子单元，所述设定子单元的输出端为所述保护定值设定单元的输出端，其中，

所述设定子单元用于设定所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值，并通过同一输出端分时输出所述MCR保护定值和HSISC保护定值；

所述延时子单元适用于在所述断路器合闸开始上电时，经过所述延时预定时间后，通过所述切换输出子单元将所述保护定值设定单元的输出值从所述MCR保护定值切换至所述HSISC保护定值。

进一步的，所述延时子单元包括第二电容和第四电阻，所述第二电容和第四电阻并联组成RC充放电电路，通过选择合适的电容值和电阻值能够确定所述延时预定时间。

进一步的，所述切换输出子单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一比较器和第一三极管，所述第一电阻和第三电阻的一端连接电源，所述第一电阻和第二电阻的公共端连接所述第一比较器的正向输入端，所述第三电阻和第四电阻的公共端连接所述第一比较器的负向输入端，所述第一比较器的输出端连接所述第一三极管的输入端，其中，

通过选择合适的电容值和电阻值使得在不考虑所述延时子单元的情况下，所述负向输入端的电压值大于所述正向输入端的电压值；

当所述断路器合闸瞬间时，所述第一比较器负向输入端的电压值小于正向输入端的电压值，所述第一比较器输出高电平，所述第一三极管导通；

当所述断路器合闸经过所述延时预定时间后，所述第一比较器负向输入端的电压值大于正向输入端的电压值，所述第一比较器输出低电平，所述第一三极管截止。

进一步的，所述设定子单元为分压电路，包括第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻和第十一电阻的公共端连接所述第一三极管的集电极，所述第九电阻连接电源，所述分压电路的输出端为所述第九电阻和第十电阻的公共端，其中，

当所述第一三极管导通时，所述分压电路的输出端输出所述MCR保护定值，所述MCR保护定值由所述第九电阻和第十电阻分压得到；

当所述第一三极管截止时，所述分压电路的输出端输出所述HSISC保护定值，所述HSISC保护定值由所述第九电阻、第十电阻和第十一电阻分压得到。

进一步的，所述脱扣单元包括信号转换单元、比较单元和脱扣驱动单元，所述信号转换单元的输出端连接所述比较单元的负向输入端，所述比较单元的正向输入端连接所述保护定值设定单元的输出端，其中，

所述信号转换单元适用于采集电网线路中各个相线的电流信号并将所述电流信号转换成对应的直流电压信号；

所述比较单元适用于将所述直流电压信号与所述保护定值设定单元输出的所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值比较，当其中任一直流电压信号大于所述MCR保护定值或所述HSISC保护定值时，所述脱扣单元输出第二电平，反之输出第一电平；

所述脱扣驱动单元适用于在所述比较单元输出第二电平时，使所述断路器跳闸断开。

进一步的，所述信号转换单元包括三个采集子单元和三个信号转换子单元，所述三个采集子单元的输出端分别连接对应的所述三个信号转换子单元的输入端，其中，

所述三个采集子单元，用于分别采集电网线路中的各个相线的电流信号；

所述三个信号转换子单元，用于将所述采集子单元输出的所述电流信号转换成直流电压信号。

进一步的，所述比较单元包括三个比较子单元和第二三极管，所述三个比较子单元的输出端分别连接所述第二三极管的输入端，所述第二三极管的输出端是所述比较单元的输出端，其中，

所述三个比较子单元，用于将所述三个信号转换子单元输出的三个所述直流电压信号分别与所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值进行比较，当所述直流电压信号大于所述MCR保护定值或所述HSISC保护定值时，所述比较子单元输出低电平，反之则输出高电平；

所述第二三极管适用于当所述三个比较子单元任一输出为低电平时，所述第二三极管导通，输出电压变为高电平，向所述脱扣驱动单元发出脱扣信号使断路器脱扣断开；当所述三个比较子单元输出均为高电平时，所述第二三极管截止，输出电压变为低电平，不发出脱扣信号。

进一步的，所述三个比较子单元分别为第二比较器、第三比较器、第四比较器。

进一步的，所述比较单元还包括稳压管，其适用于起限幅作用。

本实用新型公开了一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，电路结构简单，成本极低，同时具有工作性能稳定、抗干扰能力强的优点，能够在具有电源波动、高低温、电磁辐射、雷击天气等干扰下，正常稳定运行，能够有效的保护断路器，防止断路器在线路故障时损坏，防止重大事故发生。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本实用新型的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本实用新型各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例一的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例一的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路的保护定值设定单元电路图；

图3示出了根据本实用新型实施例一的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路的脱扣单元电路图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。

实施例一、一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路。

图1为本实用新型实施例一的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路结构示意图，本实用新型实施例将结合图1进行具体说明。

MCR(MakingCurrentRelease)保护即接通电流脱扣器，在闭合操作时，如果接通电流超过预定值时，使断路器无人为延时断开的脱扣器；而当断路器处于闭合位置时它不起作用。MCR保护对断路器的接通能力进行保护，防止断路器接通超过极限接通能力的电流而导致开关损坏，保护在分闸及断路器合闸瞬间(100ms内或200ms内)起作用。

HSISC保护即高设定值瞬动短路保护，是当越限故障电流产生时，装置会在10ms内发出跳闸指令。HSISC保护对断路器的极限承载能力进行保护，防止开关承载超过极限分断能力的电流，在合闸100ms或200ms后起作用。

MCR/HSISC功能是断路器的最后一道屏障，故障电流信号直接通过硬件电路发出动作指令，可在断路器控制器不正常工作时保护断路器。

因为断路器存在多种应用情况，每种情况下断路器的MCR保护定值和HSISC保护定值不同，主要是通过修改断路器的硬件电路来调整断路器的MCR保护定值和HSISC保护定值。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，所述智能脱扣器101包括MCR及HSISC电路102，所述MCR及HSISC电路102中进一步包括保护定值设定单元103和脱扣单元104，所述保护定值设定单元103的输入端连接电源，输出端连接所述脱扣单元104，其中，

所述保护定值设定单元103适用于所述断路器105合闸瞬间输出预设的MCR保护定值并在合闸延时预定时间后输出预设的HSISC保护定值；

具体地，所述MCR保护定值在断路器合闸瞬间起作用，防止断路器在合闸瞬间承受超出其极限的电流，所述HSISC保护定值在断路器合闸一段时间之后才会起作用(比如合闸100ms之后)，防止断路器在工作状态时承受超出其极限的电流。在越限故障电流产生时，会通过脱扣装置使断路器脱扣断开，可以最大限度保护继电器，防止其损毁。

所述脱扣单元104适用于将电网线路中各个相线的直流电压信号与所述保护定值设定单元103的输出电压比较，当其中任一直流电压信号大于所述保护定值设定单元103的输出电压时，所述脱扣单元104输出第二电平(例如高电平)，反之输出第一电平(例如低电平)，所述脱扣单元104输出第二电平时使所述断路器105断开。所述第一电平不同于所述第二电平。本领域技术人员应当理解，所述第一电平为高电平、第二电平为低电平也是可行的。下面以第一电平为低电平，第二电平为高电平为例进行详细阐述。本实用新型实施例中优选的，所述保护定值设定单元103包括设定子单元、延时子单元和切换输出子单元，所述设定子单元的输出端为所述保护定值设定单元103的输出端，其中，

所述设定子单元用于设定所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值，并通过同一输出端分时输出所述MCR保护定值和HSISC保护定值；

所述延时子单元适用于在所述断路器105合闸开始上电时，经过所述延时预定时间后，通过所述切换输出子单元将所述保护定值设定单元103的输出值从所述MCR保护定值切换至所述HSISC保护定值。

所述断路器105的智能脱扣器101，所述保护定值设定单元103，就可以设定不同情况下的断路器105的MCR保护定值和HSISC保护定值，只要通过调整断路器的电阻参数即可调整断路器的MCR保护定值和HSISC保护定值，具有极大的灵活性。

本实用新型实施例中优选的，所述延时子单元包括第二电容和第四电阻，所述第二电容和第四电阻并联组成RC充放电电路，通过选择合适的电容值和电阻值能够确定所述延时预定时间。所述延时子单元还可以通过延时芯片来实现延时功能。

本实用新型实施例中优选的，所述切换输出子单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一比较器和第一三极管，所述第一电阻和第三电阻的一端连接电源，所述第一电阻和第二电阻的公共端连接所述第一比较器的正向输入端，所述第三电阻和第四电阻的公共端连接所述第一比较器的负向输入端，所述第一比较器的输出端连接所述第一三极管的输入端，其中，

通过选择合适的电容值和电阻值使得在不考虑所述延时子单元的情况下，所述负向输入端的电压值大于所述正向输入端的电压值；

当所述断路器合闸瞬间时，所述第一比较器负向输入端的电压值小于正向输入端的电压值，所述第一比较器输出高电平，所述第一三极管导通；

当所述断路器合闸经过所述延时预定时间后，所述第一比较器负向输入端的电压值大于正向输入端的电压值，所述第一比较器输出低电平，所述第一三极管截止。

本实用新型实施例中优选的，所述设定子单元为分压电路，包括第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻和第十一电阻的公共端连接所述第一三极管的集电极，所述第九电阻连接电源，所述分压电路的输出端为所述第九电阻和第十电阻的公共端，其中，

当所述第一三极管导通时，所述分压电路的输出端输出所述MCR保护定值，所述MCR保护定值由所述第九电阻和第十电阻分压得到；

当所述第一三极管截止时，所述分压电路的输出端输出所述HSISC保护定值，所述HSISC保护定值由所述第九电阻、第十电阻和第十一电阻分压得到。本实用新型实施例中优选的，所述脱扣单元包括信号转换单元、比较单元和脱扣驱动单元，所述信号转换单元的输出端连接所述比较单元的负向输入端，所述比较单元的正向输入端连接所述保护定值设定单元的输出端，其中，

所述信号转换单元适用于采集电网线路中各个相线的电流信号并将所述电流信号转换成对应的直流电压信号；

所述比较单元适用于将所述直流电压信号与所述保护定值设定单元输出的所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值比较，当其中任一直流电压信号大于所述MCR保护定值或所述HSISC保护定值时，所述脱扣单元输出第二电平，反之输出第一电平；

所述脱扣驱动单元适用于在所述比较单元输出第二电平时，使所述断路器跳闸断开。

具体地，在越限故障电流产生时，也即电网线路中某一相线发生短路时，发生短路的相线的故障电流会非常大的，此时该故障相线的电流信号转换的对应的直流电压信号也会很大，超出设定的MCR保护定值和HSISC保护定值，也即直流电压信号大于所述MCR保护定值或所述HSISC保护定值，此时比较单元就会输出第二电平(高电平)来启动脱扣单元，使断路器脱扣断开，防止断路器因电流过大而烧毁；当电路各相线运行正常，未发生短路时，直流电压信号小于所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值，此时比较单元输出第一电平(低电平)，不会启动脱扣单元，断路器保持闭合状态，电路正常运行，实现了脱扣单元对断路器的MCR保护功能和HSISC保护功能。

本实用新型实施例中优选的，所述信号转换单元包括三个采集子单元和三个信号转换子单元，所述三个采集子单元的输出端分别连接对应的所述三个信号转换子单元的输入端，其中，

所述三个采集子单元，用于分别采集电网线路中的各个相线的电流信号；

所述三个信号转换子单元，用于将所述采集子单元输出的所述电流信号转换成直流电压信号。

因为目前的低压电网为三相四线制或三相三线制，至少包括A、B、C三个相线，因此，所述采集子单元可以为3个，分别采集A、B、C三个相线的电流信号，具体应用中，采集子单元可以为互感器空心线圈(互感器空心线圈可以选用罗氏线圈)，A、B、C三个相线从各自对应的互感器空心线圈穿出，分别将A、B、C三个相线的电流微分处理成三个相线的电流信号，传输至各自对应的信号转换子单元；信号转换子单元将A、B、C三个相线的电流信号分别进行积分、滤波、放大的处理，就可以将A、B、C三个相线的电流信号转换为各自对应的直流电压信号。现有技术中有很多可以对信号进行积分、滤波、放大处理的硬件电路，可以选用其中的任何一种来实现信号转换子单元的上述功能。通过分别采集A、B、C三个相线的电流信号，当任何一个相线发生短路时，都可以及时发现，保护了断路器，延长了其使用寿命。

本实用新型实施例中优选的，所述比较单元包括三个比较子单元和第二三极管，所述三个比较子单元的输出端分别连接所述第二三极管的输入端，所述第二三极管的输出端是所述比较单元的输出端，其中，

所述三个比较子单元，用于将所述三个信号转换子单元输出的三个所述直流电压信号分别与所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值进行比较，当所述直流电压信号大于所述MCR保护定值或所述HSISC保护定值时，所述比较子单元输出低电平，反之则输出高电平；

所述第二三极管适用于当所述三个比较子单元任一输出为低电平时，所述第二三极管导通，输出电压变为高电平，向所述脱扣驱动单元发出脱扣信号使断路器脱扣断开；当所述三个比较子单元输出均为高电平时，所述第二三极管截止，输出电压变为低电平，不发出脱扣信号。

具体地，所述第二三极管可以选用任何型号的，根据三极管的特性，只要有任何一个比较子单元输出第一电平(低电平，也即任何一个相线发生短路)，则三极管Q2就会输出第二电平(高电平)，启动脱扣单元使断路器迅速脱扣断开，反应迅速。本实用新型实施例中优选的，所述三个比较子单元分别为第二比较器、第三比较器、第四比较器。所述比较器U1可以选用任何一种比较器芯片，比如LM2902芯片。

本实用新型实施例中优选的，所述比较子单元还可以为窗口比较器。

本实用新型实施例中优选的，所述比较单元还包括稳压管，其适用于起限幅作用。

本实用新型实施例公开了一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，电路结构简单，成本极低，同时具有工作性能稳定、抗干扰能力强的优点，能够在具有电源波动、高低温、电磁辐射、雷击天气等干扰下，正常稳定运行，能够有效的保护断路器，防止断路器在线路故障时损坏，防止重大事故发生。

图2和图3分别为本实用新型实施例一的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路的保护定值设定单元电路图和脱扣单元电路图，下面将结合图2和图3进行具体说明。

MCR电路针对断路器合闸瞬间发送大电流短路故障，整定值较低；HSISC电路针对断路器运行过程中发生的大电流短路故障，整定值较高。由于这两种保护参考电压不同，不容易集成到一个功能电路中，分开又浪费电子线路板空间，因此一般脱扣器不会同时具有这两种功能，即使存在也会占用很大空间，影响和限制其他功能模块。本实用新型公开的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路完全克服上述这些问题和困难。

本实用新型提供的一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，由比较器U1(U1分为四部分，分别是第一比较器U1A、第二比较器U1B、第三比较器U1C、第四比较器U1D)、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四R24，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12和稳压管Z1组成。

例如，所述比较器U1选用的型号为LM2901(U1分为四部分，分别是第一比较器U1A、第二比较器U1B、第三比较器U1C、第四比较器U1D)，所述第一三极管Q1、第二三极管Q2选用的型号为2N3904，所述第一电阻R1的阻值为5.1K，所述第二电阻R2的阻值为10K，所述第三电阻R3的阻值为4.7K，所述第四电阻R4的阻值为10K，所述第五电阻R5的阻值为1M，所述第六电阻R6的阻值为1M，所述第七电阻R7的阻值为5.1K，所述第八电阻R8的阻值为5.1K，所述第九电阻R9的阻值为5.1K，所述第十电阻R10的阻值为3.9K，所述第十一电阻R11的阻值为3K，所述第十二电阻R12的阻值为10K，所述第十三电阻R13的阻值为10K，所述第十四电阻R14的阻值为10K，所述第十五电阻R15的阻值为10K，所述第十六电阻R16的阻值为10K，所述第十七电阻R17的阻值为1M，所述第十八电阻R18的阻值为1M，所述第十九电阻R19的阻值为10K，所述第二十电阻R20的阻值为10K，所述第二十一电阻R21的阻值为10K，所述第二十二电阻R22的阻值为10K，所述第二十三电阻R23的阻值为10K，所述第二十四R24的阻值为10K，所述第一电容C1的电容值为0.1UF，所述第二电容C2的电容值为10UF，所述第三电容C3的电容值为0.001UF，所述第四电容C4的电容值为0.001UF，所述第五电容C5的电容值为0.001UF，所述第六电容C6的电容值为0.001UF，所述第七电容C7的电容值为0.1UF，所述第八电容C8的电容值为0.1UF，所述第九电容C9的电容值为0.1UF，所述第十电容C10的电容值为0.1UF，所述第十一电容C11的电容值为0.1UF，所述第十二电容C12的电容值为0.1UF和所述稳压管Z1选用的型号为BZX84J-C7V5组成。

如图2所示，12V(这里仅为示例性的选择，也可以是其他电源值，例如5V)的电源经作为滤波电容的所述第一电容C1后，经所述第一电阻R1和第一电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4分压后输入到所述第一比较器U1A中，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的公共端连接所述第一比较器U1A的正向输入端即管脚5，所述第三电阻R3与所述第四电阻R4的公共端连接所述第一比较器U1A的负向输入端即管脚4，所述第一电容C1的另一端接地，所述第二电阻R2、第二电容C2和所述第四电阻R4的公共端接地。所述第一比较器U1A的管脚3连接电源高电压，管脚12接地，管脚2为所述第一比较器U1A的输出端，连接第五电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接所述第一比较器U1A的管脚5。所述第一比较器U1A的管脚4和管脚5之间设置有第三电容C3。

具体的，所述电源经所述第一电阻R1、第二电阻R2分压进入所述第一比较器U1A正向输入端，其电压V+为R2/(R1+R2)*12V；不考虑第二电容C2时，所述电源经所述第三电阻R3、第四电阻R4分压进入所述第一比较器U1A负向输入端，其电压V-为V-0＝R4/(R3+R4)*12V；通过选择阻值合适的电阻R1、R2、R3、R4，使得V-0>V+。

所述第一比较器U1A的第2管脚并联连接所述第七电阻R7和第八电阻R8，所述第七电阻的另一端连接电源高电压，所述第八电阻R8连接所述第一三极管Q1的第1管脚即基极B作为输入端。所述第一三极管Q1的第3管脚即集电极C连接所述第十电阻R10和所述第十一电阻R11的公共端，所述第十一电阻R11的另一端连接所述第一三极管Q1的第2管脚即发射极E，同时所述第一三极管Q1的第2管脚和所述第十一电阻R11的公共端接地。所述第九电阻R9和第十电阻R10的公共端作为所述保护定值设定单元103的输出端，输出VREF。所述第九电阻R9的另一端连接电源高电压。

当断路器合闸瞬间，即刚开始上电时，由于第二电容C2与第四电阻R4并联组成RC充放电电路，使得所述第一比较器U1A第4脚输入电压V-从零开始上升，小于所述第一比较器U1A第5脚输入电压V+，此时所述第一比较器U1A第2脚输出高电平，经限流电阻即所述第八电阻R8使所述第一三极管Q1导通，此时参考电压VREF1为VREF1＝R10/(R9+R10)*12V，VREF1为MCR电压即所述MCR保护定值；当上电后正常工作状态下，所述第二电容C2充满电时，V-0>V+，此时所述第一比较器U1A第2脚输出低电平，所述第一三极管Q1截止，此时参考电压VREF2为VREF1＝(R10+R11)/(R9+R10+R11)*12V，VREF2为HSISC电压即所述HSISC保护定值；可以通过调节电阻R9、R10、R11的阻值，使VREF1和VREF2处于合适的电压，由此通过同一电路的同一输出端口分时可以产生两个参考电压。通过选择所述第二电容C2的电容值和所述第四电阻R4的电阻值，可以确定所述延时预定时间，通常情况下为100ms或200ms，在本实用新型实施例中选择100ms进行示例说明。

当断路器合闸时，通过检测电路得知，在100ms(在上电的100ms时间内是一个参考电压，此参考电压值较低；100ms后三极管不导通，所述参考电压变大。100ms是规范中要求的，以保护断路器)内使所述第一三极管Q1导通，则参考电压由两个电阻分压，电压值较低，100ms过后再使所述第一三极管Q1截止，则参考电压变为三个电阻分压，电阻值较高，这样就可以通过控制使一个电路产生两种不同的电压从而实现两种不同的保护功能，避免了采用两套电路的实现方法，进行接通分断和越限跳闸保护的过程可以认为全部由硬件实现，避免了软件运算，节约了采样和计算时间，可进行高速瞬时保护，保护的整定值可以通过调整分压电路的电阻来改变，因此具有一定的可调性。

如图3所示，假设三路电流互感器输入分别为IA、IB、IC，经过信号转换后均是电压信号

所述IA连接所述第二十一电阻R21和所述第七电容C7的公共端，所述第七电容C7和第九电容C9的公共端接地。所述第二十一电阻R21和所述第九电容C9的公共端连接所述第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端连接所述第二比较器U1B的负向输入端即第6管脚。所述保护定值设定单元103的输出电压VREF通过第十二电阻R12连接所述第二比较器U1B的第7管脚即正向输入端。所述第二比较器U1B的第6管脚和第7管脚之间连接第四电容C4。所述第六电阻R6的一端连接所述第二比较器U1B的第7管脚，另一端所述第二比较器U1B的第1管脚和连接所述第二三极管Q2的第1管脚即基极。

所述IB连接所述第二十二电阻R22和所述第八电容C8的公共端，所述第八电容C8和第十电容C10的公共端接地。所述第二十二电阻R22和所述第十电容C10的公共端连接所述第十五电阻R15的一端，所述第十五电阻R15的另一端连接所述第三比较器U1C的负向输入端即第8管脚。所述保护定值设定单元103的输出电压VREF通过第十四电阻R14连接所述第三比较器U1C的第9管脚即正向输入端。所述第三比较器U1C的第8管脚和第9管脚之间连接第五电容C5。所述第十七电阻R17的一端连接所述第三比较器U1C的第9管脚，另一端连接所述第三比较器U1C的第14管脚和所述第二三极管Q2的第1管脚即基极。

所述IC连接所述第二十三电阻R23和所述第十一电容C11的公共端，所述第十一电容C11和第十二电容C12的公共端接地。所述第二十三电阻R23和所述第十二电容C12的公共端连接所述第二十电阻R20的一端，所述第二十电阻R20的另一端连接所述第四比较器U1D的负向输入端即第10管脚。所述保护定值设定单元103的输出电压VREF通过第十六电阻R16连接所述第四比较器U1D的第11管脚即正向输入端。所述第四比较器U1D的第10管脚和第11管脚之间连接第六电容C6。所述第十八电阻R18的一端连接所述第四比较器U1D的第11管脚，另一端连接所述第四比较器U1D的第13管脚和所述第二三极管Q2的第1管脚即基极。

所述第十九电阻R19的两端分别连接所述第二三极管Q2的第一管脚基极B和第21管脚发射极E，所述第二三极管Q2的第21管脚还连接稳压管Z1，所述稳压管Z1的另一端连接电源高电压。所述第二三极管Q2的第3管脚集电极C连接第二十四电阻R24的一端，所述第二三极管Q2的第3管脚集电极C为所述脱扣单元的输出TRIP_MCR。所述第二十四电阻R24的另一端接地。

现以IA路为例作详细分析，IB、IC路原理与IA路相同。

IA经所述第七电容C7、第二十一电阻R21、第九电容C9组成的π型滤波器，再经第十三电阻R13进入所述第二比较器U1B第6脚，电压VREF经第十二电阻R12进入所述第二比较器U1B第7脚，第四电容C4起滤波作用，第六电阻R6为正反馈网络，组成迟滞比较器。

当IA<VREF时，所述第二比较器U1B管脚1输出高电平，此时第二三极管Q2截止，TRIP_MCR为低电平，不脱扣，其中，Z1为稳压管，起限幅作用，所述第十九电阻R19为上拉电阻；当IA＞VREF时，所述第二比较器U1B管脚1输出低电平，此时所述第二三极管Q2导通，TRIP_MCR变为高电平，发出脱扣信号。

在上电时，VREF为VREF1，当IA、IB、IC中任一一项大于VREF1时，上电时就会脱扣，使断路器跳闸，起到保护作用；上电后正常工作时，当IA、IB、IC中任一有一项大于VREF2时，就会发出会脱扣，使断路器跳闸，可保证在断路器工作不正常时，保护断路器。

本实用新型实施例中，如图2和图3所示，所述第一三极管Q1为NPN型，所述第二三极管Q2为PNP型。

本实用新型可以带来这些有益的技术效果：本实用新型公开的一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，电路结构简单，成本极低，同时具有工作性能稳定、抗干扰能力强的优点，能够在具有电源波动、高低温、电磁辐射、雷击天气等干扰下，正常稳定运行，能够有效的保护断路器，防止断路器在线路故障时损坏，防止重大事故发生。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：包括保护定值设定单元和脱扣单元，所述保护定值设定单元的输入端连接电源，输出端连接所述脱扣单元，其中，

所述保护定值设定单元适用于所述断路器合闸瞬间输出预设的MCR保护定值并在合闸延时预定时间后输出预设的HSISC保护定值；

所述脱扣单元适用于将电网线路中各个相线的直流电压信号与所述保护定值设定单元的输出电压比较，当其中任一直流电压信号大于所述保护定值设定单元的输出电压时，所述脱扣单元输出第二电平，反之输出第一电平，所述脱扣单元输出第二电平时使所述断路器断开。

2.根据权利要求1所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述保护定值设定单元包括设定子单元、延时子单元和切换输出子单元，所述设定子单元的输出端为所述保护定值设定单元的输出端，其中，

所述设定子单元用于设定所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值，并通过同一输出端分时输出所述MCR保护定值和HSISC保护定值；

所述延时子单元适用于在所述断路器合闸开始上电时，经过所述延时预定时间后，通过所述切换输出子单元将所述保护定值设定单元的输出值从所述MCR保护定值切换至所述HSISC保护定值。

3.根据权利要求2所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述延时子单元包括第二电容和第四电阻，所述第二电容和第四电阻并联组成RC充放电电路，通过选择合适的电容值和电阻值能够确定所述延时预定时间。

4.根据权利要求3所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述切换输出子单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一比较器和第一三极管，所述第一电阻和第三电阻的一端连接电源，所述第一电阻和第二电阻的公共端连接所述第一比较器的正向输入端，所述第三电阻和第四电阻的公共端连接所述第一比较器的负向输入端，所述第一比较器的输出端连接所述第一三极管的输入端，其中，

通过选择合适的电容值和电阻值使得在不考虑所述延时子单元的情况下，所述负向输入端的电压值大于所述正向输入端的电压值；

当所述断路器合闸瞬间时，所述第一比较器负向输入端的电压值小于正向输入端的电压值，所述第一比较器输出高电平，所述第一三极管导通；

当所述断路器合闸经过所述延时预定时间后，所述第一比较器负向输入端的电压值大于正向输入端的电压值，所述第一比较器输出低电平，所述第一三极管截止。

5.根据权利要求4所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述设定子单元为分压电路，包括第九电阻、第十电阻和第十一电阻，所述第十电阻和第十一电阻的公共端连接所述第一三极管的集电极，所述第九电阻连接电源，所述分压电路的输出端为所述第九电阻和第十电阻的公共端，其中，

当所述第一三极管导通时，所述分压电路的输出端输出所述MCR保护定值，所述MCR保护定值由所述第九电阻和第十电阻分压得到；

当所述第一三极管截止时，所述分压电路的输出端输出所述HSISC保护定值，所述HSISC保护定值由所述第九电阻、第十电阻和第十一电阻分压得到。

6.根据权利要求1至5任一所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述脱扣单元包括信号转换单元、比较单元和脱扣驱动单元，所述信号转换单元的输出端连接所述比较单元的负向输入端，所述比较单元的正向输入端连接所述保护定值设定单元的输出端，其中，

所述信号转换单元适用于采集电网线路中各个相线的电流信号并将所述电流信号转换成对应的直流电压信号；

所述比较单元适用于将所述直流电压信号与所述保护定值设定单元输出的所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值比较，当其中任一直流电压信号大于所述MCR保护定值或所述HSISC保护定值时，所述脱扣单元输出第二电平，反之输出第一电平；

所述脱扣驱动单元适用于在所述比较单元输出第二电平时，使所述断路器跳闸断开。

7.根据权利要求6所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述信号转换单元包括三个采集子单元和三个信号转换子单元，所述三个采集子单元的输出端分别连接对应的所述三个信号转换子单元的输入端，其中，

所述三个采集子单元，用于分别采集电网线路中的各个相线的电流信号；

所述三个信号转换子单元，用于将所述采集子单元输出的所述电流信号转换成直流电压信号。

8.根据权利要求7所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述比较单元包括三个比较子单元和第二三极管，所述三个比较子单元的输出端分别连接所述第二三极管的输入端，所述第二三极管的输出端是所述比较单元的输出端，其中，

所述三个比较子单元，用于将所述三个信号转换子单元输出的三个所述直流电压信号分别与所述MCR保护定值和所述HSISC保护定值进行比较，当所述直流电压信号大于所述MCR保护定值或所述HSISC保护定值时，所述比较子单元输出低电平，反之则输出高电平；

所述第二三极管适用于当所述三个比较子单元任一输出为低电平时，所述第二三极管导通，输出电压变为高电平，向所述脱扣驱动单元发出脱扣信号使断路器脱扣断开；当所述三个比较子单元输出均为高电平时，所述第二三极管截止，输出电压变为低电平，不发出脱扣信号。

9.根据权利要求8所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述三个比较子单元分别为第二比较器、第三比较器、第四比较器。

10.根据权利要求8所述的断路器用智能脱扣器MCR及HSISC电路，其特征在于：所述比较单元还包括稳压管，其适用于起限幅作用。