CN205942332U - 一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统 - Google Patents

Abstract

一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统，包括微处理器、存储单元、键盘、LED显示模块、Modbus通信模块、监控主机、晶闸管控制电路、永磁操动机构、真空断路器、辅助电源、电流互感器、电压互感器、信号处理单元、多路选择；所述微处理器分别与存储单元、键盘、LED显示模块、Modbus通信模块、晶闸管控电路、辅助电源、电流互感器及多路选择相连，所述晶闸管控制电路与永磁操动机构相连，永磁操动机构与真空断路器相连，真空断路器与母线相连；所述多路选择与信号处理单元相连，信号处理单元分别与电流互感器和电压互感器相连，电流互感器和电压互感器均与母线相连；所述Modbus通信模块与监控主机相连。

Description

一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统，属于断路器技术领域。

背景技术

电力系统是一个复杂、庞大的系统，它是将各类一次能源转换为电能供用户使用，在国民经济中起着举足轻重的作用。供配电系统是电力系统的电能用户，处于输电网和用电网的中间环节，其结构复杂，故障率高，控制难度也大，对用户的供电质量和供电可靠性产生了很大的影响。而低压断路器是配电系统的重要组成部分，是配电系统中应用得最为广泛的开关电器，主要应用于实现保护和操作不频繁的场合，其可靠的工作性能是电力系统中保护供电线路和用户设备以及人身安全的有力保障。

传统的低压断路器，主要是利用电磁元件，在电磁效应的作用下根据保护功能的不同配备相应的电磁脱扣器以实现断路器的合、分闸操作，其机械结构复杂，整定困难，实时性差，保护精度低，没用通信功能。

随着国家对电网建设的要求越来越高，配电系统的可靠性和稳定性将变得至关重要，传统低压断路器的操作模式已经不能适应当前电网的发展需求，新型智能化、网络化的断路器必然取代传统断路器，断路器操动机构的选择和控制系统的设计也将直接影响配电系统的运行效率。本次发明拟设计一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统，以双稳态永磁机构为执行机构，利用微电子技术、自动控制技术、信号处理技术实现对低压真空断路器各运行参数的测量控制，利用Modbus协议实现断路器与监控主机的双向通信以及断路器各保护参数的整定，使低压真空断路器的功能集测量、保护、控制、通信于一体，对于电力配电系统的可靠运行具有重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型是针对现有低压配电控制系统存在的缺陷，从而提供一种以微处理器为核心，永磁操动机构为执行部件，外加Modbus通信模块，实时测量配电系统中断路器的运行状态及线路的电参量，包括电压、电流、有功功率、无功功率、频率及功率因素等，精确控制执行机构对断路器实施分合闸动作，并利用Modbus通信协议远程获取及修改保护整定参数，实现断路器与监控主机之间数据交换的基于双稳态永磁机构低压真空断路器控制系统。

一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统，包括微处理器、存储单元、键盘、LED显示模块、Modbus通信模块、监控主机、晶闸管控制电路、永磁操动机构、真空断路器、辅助电源、电流互感器、电压互感器、信号处理单元、多路选择；所述微处理器分别与存储单元、键盘、LED显示模块、Modbus通信模块、晶闸管控电路、辅助电源、电流互感器及多路选择相连，所述晶闸管控制电路与永磁操动机构相连，永磁操动机构与真空断路器相连，真空断路器与母线相连；所述多路选择与信号处理单元相连，信号处理单元分别与电流互感器和电压互感器相连，电流互感器和电压互感器均与母线相连；所述Modbus通信模块与监控主机相连。

采用上述技术方案的有益效果是：

本实用新型的输出力特性可以设计得很接近真空断路器的负载特性，可以直接与灭弧室相连，同时该机构的体积小、零部件少、结构简单，断路器的可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统示意框图。

具体实施方式

本实用新型是一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统，采用模块化设计思路，集测量、控制、调节、通信为一体。

一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统，包括微处理器、存储单元、键盘、LED显示模块、Modbus通信模块、监控主机、晶闸管控制电路、永磁操动机构、真空断路器、辅助电源、电流互感器、电压互感器、信号处理单元、多路选择；所述微处理器分别与存储单元、键盘、LED显示模块、Modbus通信模块、晶闸管控电路、辅助电源、电流互感器及多路选择相连，所述晶闸管控制电路与永磁操动机构相连，永磁操动机构与真空断路器相连，真空断路器与母线相连；所述多路选择与信号处理单元相连，信号处理单元分别与电流互感器和电压互感器相连，电流互感器和电压互感器均与母线相连；所述Modbus通信模块与监控主机相连。

本实用新型主要包括六大模块：信号采集模块、信号处理模块、电源模块、显示与键盘整定模块、Modbus通信模块及断路器执行机构。

1）数据采集模块

数据采集模块主要包括电压互感器和电流互感器，分别用于采集母线的电压、电流信号，在线路工作正常的情况下，电流互感器同时作为微处理器的自生电源，为微处理器提供电源，是电源模块的一部分。采集的电压、电流为模拟信号，输入到信号处理模块进行滤波整流，最终由微处理器自带的A/D模块转换为微处理器可以处理的数字信号。转换后的信号与保护整定值比较，当线路发生故障或故障解除时，由处理器发出指令到晶闸管基极来控制永磁机构对断路器分合闸，保障断路器的可靠运行。

2）数据处理模块

数据处理模块主要通过整流滤波电路对采集到的电压电流信号进行数据处理，整流桥可以将采集的交流信号转换为直流信号，而滤波电容的作用则是降低交流脉动，输出高效的平滑直流，

3）电源模块

电源模块主要由两部分组成，一部分是前述自生电源，由电流互感器的一次侧接母线电压，二次侧电压用于给微控制器供电；另一部分是备用电源，当线路发生故障导致自生电源不能为系统供电时，备用电源为系统供电，避免故障引起控制系统的瘫痪。

4）显示与键盘整定模块

LCD用于显示线路的相电压、相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因素、故障类型、过电流保护时间及电流整定值，键盘用于选择要显示的参数和过电流保护的时间、电流整定。

5）Modbus通信模块

Modbus通信模块用于监控主机和断路器的数据交换，实现断路器的远程通信功能，利用Modbus协议可以查询断路器的运行参数，设定和修改过流保护时间电流整定值。

6）永磁操动机构

永磁操动机构是断路器的执行机构，磁操动机构是近年来发展起来的一种新型操动机构，它由永磁体、合闸线圈和分闸线圈组成，采用一种全新的工作原理和结构，工作时主要运动部件只有一个，具有较高的可靠性。这种机构将电磁铁和永磁体有机结合在一起，利用永磁体产生的磁力将断路器保持在合闸或分闸位置，这种机构不需要传统的机械脱扣、锁扣装置。该机构的输出力特性可以设计得很接近真空断路器的负载特性，可以直接与灭弧室相连，同时该机构的体积小、零部件少、结构简单，断路器的可靠性高。

如图1所示：电压互感器和电流互感器采集母线的电压电流信号，为控制系统的数据采集模块；电压电流信号通过整流滤波将交流脉动信号转换为平滑直流信号，为控制系统的数据处理模块；电流互感器产生的自生电源及辅助电源提供微处理器的工作电压，为控制系统的电源模块；线路正常运行和发生故障时的电压信号大小相差很大，因此多路选择可以将大小两种信号选择不同的通道送入微处理器中进行处理；存储单元用于储存各种电参量及运行状态等数据，显示模块利用LCD显示断路器运行状态、故障类型以及电参量实时数据；通信接口用于连接监控主机和微处理器，通过Modbus协议进行主机与从机之间的数据交换，查询和修改过流保护整定值，实时获取断路器的运行状态和各电参量数据信息；晶闸管控制电路用于接收微处理器发出的分合闸信号，控制相应晶闸管的通断来驱动永磁操动机构对真空断路器进行有效分合闸。

Claims (1)

1.一种基于双稳态永磁机构的低压真空断路器控制系统，其特征在于：它包括微处理器、存储单元、键盘、LED显示模块、Modbus通信模块、监控主机、晶闸管控制电路、永磁操动机构、真空断路器、辅助电源、电流互感器、电压互感器、信号处理单元、多路选择；所述微处理器分别与存储单元、键盘、LED显示模块、Modbus通信模块、晶闸管控电路、辅助电源、电流互感器及多路选择相连，所述晶闸管控制电路与永磁操动机构相连，永磁操动机构与真空断路器相连，真空断路器与母线相连；所述多路选择与信号处理单元相连，信号处理单元分别与电流互感器和电压互感器相连，电流互感器和电压互感器均与母线相连；所述Modbus通信模块与监控主机相连。