CN206134621U - 基于霍尔传感器的直流断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于霍尔传感器的直流断路器，包括有脱扣器、连接在直流断路器出线端的霍尔传感器和MCU，霍尔传感器的输出端一方面与MCU的输入端相连接，另一方面连接信号放大单元后与MCU的输入端相连接，MCU的输出端依次连接电子可通断器件、磁通变换器和抗干扰单元后与脱扣器相连接。本实用新型集检测、监视、控制、通信、保护等功能于一体，其霍尔传感器具有可以测量任意电压和电流波形，原边及副边具有良好的电器隔离，测量的直流信号范围宽广等优点。

Description

基于霍尔传感器的直流断路器

技术领域

本实用新型涉及低压直流断路器领域，具体是一种基于霍尔传感器的直流断路器。

背景技术

在电力工程中，为了使各供电保护和控制环节的可靠运行，通常情况下，都采用独立的直流电源对其供电。为了保证直流供电系统的连续性和可靠性，直流系统中每个环节的过电流故障的保护及报警配合就显得尤为重要。在发电厂和供电所直流系统中，供电负载较多，回路的分布较广，在一个直流网络中往往有很多分支需要断路器或者熔断器来保护线路安全运行。下一级的短路故障会造成上级断路器的越级误动作，这样会造成大面积的断电。稳定可靠的运行保证了电力系统、通信等的安全。随着科学技术的发展，对直流断路器的智能化脱扣能力的要求也就更重要了。

随着建设智能电网任务的提出，智能电网用户端电器设备已成为智能电网重要组成部分。智能脱扣器作为电力系统中新一代开关设备的智能监控单元，脱扣器是断路器的核心检测和控制单元。电力电子技术、微电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展，使得断路器的保护装置也从传统的电磁式过电流脱扣器发展成为带高性能微处理器的智能脱扣器。智能脱扣器已成为电力系统中新一代开关设备的智能监控单元。

智能化电网系统规模和等级的不断扩大，传统的脱扣器存在保护特性不完整，用户选择余地小，而且脱扣器脱扣时无法显示故障的问题等缺点。直流信号的检测精度，直接影响到脱扣器的保护精度及可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于霍尔传感器的直流断路器，集检测、监视、控制、通信、保护等功能于一体，其霍尔传感器具有可以测量任意电压和电流波形，原边及副边具有良好的电器隔离，测量的直流信号范围宽广等优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于霍尔传感器的直流断路器，包括有脱扣器、连接在直流断路器出线端的霍尔传感器和MCU，其特征在于：所述霍尔传感器的输出端一方面与所述MCU的输入端相连接，另一方面连接信号放大单元后与所述MCU的输入端相连接，所述MCU的输出端依次连接电子可通断器件、磁通变换器和抗干扰单元后与所述脱扣器相连接。

所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述的霍尔传感器和MCU分别连接开关电源，所述开关电源的输入端通过抗过压单元与直流断路器的进线端相连接。

所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述的MCU采用型号为dsPIC30F4011的处理器。

所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述MCU的输出端分别连接有状态指示灯和报警单元。

所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述的MCU连接有外接计算机或与其他智能断路器联网的通信接口。

所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述的MCU连接有编码开关旋钮。

本实用新型的有益效果：

本实用新型集检测、监视、控制、通信、保护等功能于一体，其霍尔传感器是应用磁场感应及霍尔效应原理制成的检测电流传感器，将磁信号转成电信号，并将信号放大处理得到相应的电压或者电流信号，结合了电流传感器和分流器的所有优点，克服了互感器和分流器的不足，具有可以测量任意电压和电流波形，原边及副边具有良好的电器隔离，测量的直流信号范围宽广等优点。

附图说明

图1为本实用新型原理框图。

具体实施方式

参见图1，一种基于霍尔传感器的直流断路器，包括有脱扣器、连接在直流断路器出线端的霍尔传感器和MCU，霍尔传感器的输出端一方面与MCU的输入端相连接，另一方面连接信号放大单元后与MCU的输入端相连接，MCU的输出端依次连接电子可通断器件、磁通变换器和抗干扰单元后与脱扣器相连接。

本实用新型中，霍尔传感器和MCU分别连接开关电源，开关电源的输入端通过抗过压单元与直流断路器的进线端相连接；MCU采用型号为dsPIC30F4011 的处理器；MCU的输出端分别连接有状态指示灯和报警单元；MCU连接有外接计算机或与其他智能断路器联网的通信接口；MCU连接有编码开关旋钮。

以下结合附图对本实用新型作进一步的说明：

当大电流的短路故障发生时，直流断路器在分断过程中会由于触头断开过程中产生的电弧电压，而在直流断路器的进线端产生较高的过电压，因此在开关电源的输入端增加抗过压单元可以有效抑制瞬态过电压和差模浪涌信号。

在发电厂和变电所直流系统中，动力回路通常采用220Vdc或者控制回路110V供电。霍尔传感器需要提供+/-12V～+/-15V的工作电源为其供电，在这里采用85V～250V的输入电压开关电源作为供电回路。

霍尔传感器需要外配开关电源，采用+15V电压电源供电，电源电路首先实现DC/DC变换，由DC250V-DC16V开关电源电路实现变换，在经过三端稳压管7815，实现DC16V-DC15V的DC变换。

本实用新型采用闭环式霍尔传感器，通过霍尔传感器将磁信号转成电信号，经信号放大处理采集电压和电流信号，为智能脱扣器的信息处理环节提供准确的信号以达到最佳的实时控制。为了提高采样信号的精度，此处以2倍的额定电流为分界以达到宽范围的电流采样精度。当原边主回路的直流信号小于2倍额定电流时，经信号放大单元，将信号输入给MCU处理，当原边主回路的直流信号大于2倍额定电流时，信号直接输入给MCU处理。

MCU采用型号为dsPIC30F4011的处理器，作为直流断路器实现智能化的核心部分，需对线路及环境中的各种因素进行综合分析处理，在不同的环境条件下进行不同的判断和决策。霍尔传感器采集的信号经过信号放大单元，送到MCU处理器，由CPU进行逻辑运算和处理，各种故障保护的动作时间和电流经过编码开关旋钮设定并存入EEPROM(掉电不丢失)中，其将检测到的电流信号与整定值进行比较，判断是否脱扣。

能否及时可靠的分断线路是衡量断路器的关键性能指标。MCU产生一个脱扣脉冲，自动选择是发出长延时、短延时还是报警信号，控制电子通断器件，然后通过控制磁通变换器，经过抗干扰单元驱动脱扣器使其脱扣，实现对直流断路器的智能控制，并将电流值和故障信息传送给显示单元；如脱扣器刷新显示，将进行自诊断和环境温度检测。

电磁干扰致使监控系统失控，造成执行顺序紊乱，有时甚至发出错误的信号，造成断路器错误动作。在设计中采用软硬件相结合的抗干扰技术，硬件上采用电源滤波技术、屏蔽技术、隔离技术、接地技术等。软件上采用数字滤波技术、软件陷阱、空指令、看门狗等技术，软硬件相结合的技术保证脱扣器可靠、准确的合分直流断路器。

整个装置的外壳封装采用金属材料封装而成，结构坚固，抗机械损伤能力强，导电性能好，能保证装置整体的导电连续性和密封性，还具有良好的电磁屏蔽作用。

Claims (6)

1.一种基于霍尔传感器的直流断路器，包括有脱扣器、连接在直流断路器出线端的霍尔传感器和MCU，其特征在于：所述霍尔传感器的输出端一方面与所述MCU的输入端相连接，另一方面连接信号放大单元后与所述MCU的输入端相连接，所述MCU的输出端依次连接电子可通断器件、磁通变换器和抗干扰单元后与所述脱扣器相连接。

2.根据权利要求1所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述的霍尔传感器和MCU分别连接开关电源，所述开关电源的输入端通过抗过压单元与直流断路器的进线端相连接。

3.根据权利要求1所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述的MCU采用型号为dsPIC30F4011的处理器。

4.根据权利要求1所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述MCU的输出端分别连接有状态指示灯和报警单元。

5.根据权利要求1所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述的MCU连接有外接计算机或与其他智能断路器联网的通信接口。

6.根据权利要求1所述的基于霍尔传感器的直流断路器，其特征在于：所述的MCU连接有编码开关旋钮。