CN207652020U - 一种自动重合闸剩余电流动作控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动重合闸剩余电流动作控制器，数字信号处理器分别电连接有采样电路、通断检测电路、LCD显示、脱扣控制、外置EEPROM及实时时钟电路、按键、电机控制电路、通讯接口电路、自生电源电路、分励脱扣电路和模拟电源模块，具有三相电压、三相电流以及剩余电流的实时显示，友好的人机界面，各种设置值可以通过液晶和按键相结合来整定。还具有过压、欠压、缺相保护，以及过压、欠压、缺相、剩余电流恢复正常后的重合闸功能。为用户查询问题提供重要依据。同时具有通讯功能，通过通讯、可以远程预约合、分闸。并且通过通讯可方便用户查询最近一个月电流变化时刻。

Description

一种自动重合闸剩余电流动作控制器

技术领域

本实用新型涉及一种电流动作控制器，尤其是涉及一种自动重合闸剩余电流动作控制器。

背景技术

据统计，80%的低压断路器跳闸是由于偶然性的原因造成的，而由永久性故障造成的低压断路器跳闸比例不超过10%。尤其是剩余电流断路器，导致其误动作的原因很多，如雷电在线路中引起浪涌电压、电子设备在线路中引起的高次谐波、长导线对地的电容电流（剩余电流）等。基于上述原因，为降低维护成本及提高连续供电质量，自动重合闸装置的出现成为必然。自动重合闸剩余电流动作控制器是自动重合闸剩余电流动作断路器的关键部件。因此：进行了自动重合闸剩余电流动作控制器的研发。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服上述问题，提供的该自动重合闸剩余电流动作控制器是一种多功能的自动重合闸剩余电流动作控制器。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种自动重合闸剩余电流动作控制器，其特征在于：包括数字信号处理器、采样电路、通断检测电路、LCD显示、脱扣控制、外置EEPROM及实时时钟电路、按键、电机控制电路、通讯接口电路、自生电源电路、分励脱扣电路、模拟电源模块整个控制器提供辅助电源，模拟电源模块包括电源变压器和整流电路，LCD显示4、按键7键盘与数字信号处理器3I/O口相连；电机控制电路与数字信号处理器的I/O口相连、通过I/O口控制三极管的导通来控制电机动作；脱扣控制分闸回路与数字信号处理器的I/O口相连，控制重合闸剩余电流断路器分闸；外置EEPROM及实时时钟电路与数字信号处理器的I2C口相连；通讯接口电路与数字信号处理器的RX口/TX口相连；分励脱扣电路与光耦的输入端连接，再通过光耦的输出端与数字信号处理器的I/O口相连，采样电路包括电流采样电路和电压采用电路。可降低维护成本，提高连续供电质量，自动重合闸装置，具有三相电压、三相电流以及剩余电流的实时显示，友好的人机界面，各种设置值可以通过液晶和按键相结合来整定。采样电路采集过欠压信息，具有过压、欠压、缺相保护，以及过压、欠压、缺相、剩余电流恢复正常后的重合闸功能。

作为优选，所述的采样电路包括零序互感器、电压互感器和电流互感器，零序互感器后级与采用电阻相电连接，采样电阻后级与其对应的信号调节电路相连接后再接入数字信号处理器的AD口；电压互感器后级与电压采样电路相电连接，电压采样电路后级与其对应的信号调节电路相连接后再接入数字信号处理器的AD口；电流互感器后级与其对应的采样电阻相电连接后，再通过其对应后寄信号调节电路接入数字信号处理器的AD口。

作为优选，所述的数字信号处理器采用STM32F103RB做为CPU芯片。

作为优选，所述的外置EEPROM及实时时钟电路6采用FM31256芯片。

本实用新型的有益效果是：可降低维护成本，提高连续供电质量，自动重合闸装置，具有三相电压、三相电流以及剩余电流的实时显示，友好的人机界面，各种设置值可以通过液晶和按键相结合来整定。采样电路采集过欠压信息，具有过压、欠压、缺相保护，以及过压、欠压、缺相、剩余电流恢复正常后的重合闸功能。具有10此历史故障查询、为用户查询问题提供重要依据。同时具有通讯功能，通过通讯、可以远程预约合、分闸。并且通过通讯可方便用户查询最近一个月，电压、电流、剩余电流的最大、最小值以及最大、最小值发生的时刻。以及远程查询一些其他基本参数。该断路器功能齐全、技术先进。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

图1是本实用新型一种自动重合闸剩余电流动作控制器的电路原理框图结构示意图。

图2是本实用新型一种自动重合闸剩余电流动作控制器的电路结构示意图。

图1、图2中：

1.采样电路：a:剩余电流信号采样，b:电压、电流采样；2.通断检测电路；

3.数字信号处理器；4.LCD显示；5.脱扣分闸电路；6.外置EEPROM及实时时钟电路；

7.键盘；8.电机驱动电路；9.通讯接口电路；10.自生电源电路；11.分励脱扣电路；

12.模拟电源电路。

具体实施方式

图1、图2所示的实施例中，一种自动重合闸剩余电流动作控制器，其组成如图1所示，由数字信号处理器3、采样电路1，通断检测电路2、LCD显示4、脱扣控制5分闸回路、外置EEPROM及实时时钟6电路、按键7键盘、电机控制电路8驱动、通讯接口电路9 、自生电源10电路、分励脱扣电路11、包括电源变压器和整流电路的模拟电源模块12为整个控制器提供辅助电源等组成。采样电路1的剩余电流信号采样a，电流采样b将剩余电流、三相电流各通过采样电阻转化为电压信号并经放大器放大后与数字信号处理器3A/D端口相连，采样电路1的电压采样b将电压信号通过电压互感器，再通过采样电阻与数字信号处理器3A/D口相连；通断检测2电路与数字信号处理器3I/O口相连；LCD显示4、按键7键盘与数字信号处理器3I/O口相连；电机控制电路8驱动与数字信号处理器3的I/O口相连、通过I/O口控制三极管的导通来控制电机动作；脱扣控制5分闸回路与数字信号处理器3的I/O口相连、控制重合闸剩余电流断路器分闸；外置EEPROM及实时时钟电路6与数字信号处理器3的I2C口相连；通讯接口电路9与数字信号处理器3的UART口相连；分励脱扣电路11与光耦的输入端连接，再通过光耦的输出端与数字信号处理器3的I/O口相连；自生电源10电路为控制器提供电源；模拟电源模块12为整个重合闸控制器提供辅助电源。其中数字信号处理器3的存贮器内存贮着软件滤波、各种分析显示、控制算法等工作程序。采样电路包括零序互感器、电压互感器和电流互感器，零序互感器后级与采用电阻相电连接，采样电阻后级与其对应的信号调节电路相连接后再接入数字信号处理器的AD口；电压互感器后级与电压采样电路相电连接，电压采样电路后级与其对应的信号调节电路相连接后再接入数字信号处理器的AD口；电流互感器后级与其对应的采样电阻相电连接后，再通过其对应后寄信号调节电路接入数字信号处理器的AD口。

如图2所示：本实施例的自动重合闸剩余电流动作控制器核心数字信号处理器采用STM32F103RB做为CPU芯片，该芯片具有48个引脚，带有12路10位A/D端口(AN0~AN11)、I2C接口，通讯接口RXD和TXD等。

采样电路1由剩余电流信号采样b（见图2）、电压、电流信号采样a,主回路信号经过整流桥全波整流，经过R12采样电阻，把电流信号转化为电压信号，C11滤波，再经过放大器信号调节后与数字信号处理器3A/D口AN0连接.其中放大倍数为R6/(R8+R9),设计此电路时,如果参考电压为3.3V,主回路电流为I,放大倍数为A,则有I*R12*A*1.4142<=3.3V；电压信号经电压互感器PT1，再经过采样电阻R37，转换为电压信号，通过放大器信号调节，送入AD口，微处理器将送入AD口的模拟信号转化为数字信号，进行过压、欠压、缺相等的保护脱扣以及重合闸处理，其中放大倍数为R30/(R32+R33),R45、C25构成低通滤波；剩余电流采样电路b，UTEST接入三相取电变压器副边（AC13V），按下按键7,剩余电流互感器的副边(图中插座P2的3和4)会产生比较大的信号，以保证剩余电流保护整定的最大值，都可以使之脱扣。剩余电流信号经采样电阻R56,把剩余电流信号转化为电压信号,再经放大器调整后,进入AD口,图中D15以及D16为嵌位二极管，R56为采样电阻，把剩余电流信号转化为电压信号，R60防止放大器的零飘。R45、C38可以防止高频信号进入AD口，相当于一个简单的低通，可防止干扰，以提高采样的精度。

通断检测电路 2，当开关合闸时，光耦导通，说明重合闸断路器已合闸，当光耦截止，说明断路器处于分闸状态，出线端的三相电压TLA、TLB、TLC、经过二极管整流、电阻限流后接入光耦输入端，接入两个二极管是防止反向电压太高，击穿二极管。此电路作为断路器的通断检测，当剩余电流过载、过压、欠压、缺相脱扣后，剩余电流，过压、欠压、缺相再恢复正常，断路器发重合闸命令，当检测到光耦已导通，说明开关已合闸。

电机驱动电路8，当三极管导通时，继电器3、5闭和，电机工作，使断路器合闸。当检测到出线端有电压，说明开关已合闸，此时通过I/O口控制三极管截止.当继电器导通时,通过C56电容放电,这样可以避免继电器导通时,拉底电源VCCD,使系统复位,有可能使断路器无法重合闸.D24是防止VCCD被拉底时,VCC不会被拉底.R79是确保没输入信号时,晶体管处于截止状态,需要保留使基极处于地电位的电阻.D27为继电器提供一个泄放的通路.继电器线圈是电感性质的，电感有一个特性，流经电感线圈的电流不能突变，电感线圈会阻止电流的变化.如果突然切断电感线圈的电流，电感本身就会产生一个很强的电动势，来试图维持电流不变，这个电动势往往非常强，二极管D27就是为这个电动势提供一个泄放的通路，由于该电动势的方向与电源的方向相反，所以叫做反向电动势，二极管也是反向接入的。有了它，电动势就不会太高，保护了开关和

其他元器件不至于损坏。

外置EEPROM及实时时钟电路6采用FM31256芯片，该芯片是一种基于 I2C总线、采用铁电体技术的多功能存储芯片，除了非易失存储器外,该器件还具有实时时钟、低电压复位、看门狗计数器、非易失性事件计数器、可锁定的串行数字标识等多种功能。

分励脱扣电路11，P13的2VCC2脚连接通讯芯片ADM2587的隔离电压3.3V、VCC连接电源电压+5V，当P13的1、2脚短接，光耦B5导通，CPU的I/O口（PC6）发生变换，由高到低变换，当软件检测到此变换时，发分励脱扣命令。其中4R1、4R2都为上拉电阻。

通讯接口电路9采用带隔离功能RS-485通讯芯片ADM2587。ADM2587自带隔离电源，不需要0505产生隔离电源。其中ADM2587的TXD（发送端）、RXD（接收端）分别与数字信号处理器3的TXD（发送）、RXD（接收）连接；ADM2587的、DE与数字信号处理器3的P1_6（接收、发送使能端）相连。LCD显示4、脱扣控制5分闸回路和按键7与数字信号处理器3通用I/O口相连。

该自动重合闸剩余电流动作控制器是一种多功能的自动重合闸剩余电流动作控制器。具有三相电压、三相电流以及剩余电流的实时显示，友好的人机界面，各种设置值可以通过液晶和按键相结合来整定。该断路器除了基本的保护功能（长延时、短延时、瞬时、剩余电流保护）外，还具有过压、欠压、缺相保护，以及过压、欠压、缺相、剩余电流恢复正常后的重合闸功能。具有10此历史故障查询、为用户查询问题提供重要依据。同时具有通讯功能，通过通讯、可以远程预约合、分闸。并且通过通讯可方便用户查询最近一个月，电压、电流、剩余电流的最大、最小值以及最大、最小值发生的时刻。以及远程查询一些其他基本参数。该断路器功能齐全、技术先进。

以上内容和结构描述了本实用新型产品的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本实用新型范围之内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种自动重合闸剩余电流动作控制器，其特征在于：包括数字信号处理器、采样电路、通断检测电路、LCD显示、脱扣控制、外置EEPROM及实时时钟电路、按键、电机控制电路、通讯接口电路、自生电源电路、分励脱扣电路、模拟电源模块整个控制器提供辅助电源，模拟电源模块包括电源变压器和整流电路，LCD显示4、按键7键盘与数字信号处理器3I/O口相连；电机控制电路与数字信号处理器的I/O口相连、通过I/O口控制三极管的导通来控制电机动作；脱扣控制分闸回路与数字信号处理器的I/O口相连，控制重合闸剩余电流断路器分闸；外置EEPROM及实时时钟电路与数字信号处理器的I2C口相连；通讯接口电路与数字信号处理器的RX口/TX口相连；分励脱扣电路与光耦的输入端连接，再通过光耦的输出端与数字信号处理器的I/O口相连，采样电路包括电流采样电路和电压采用电路。

2.按照权利要求1所述的自动重合闸剩余电流动作控制器，其特征在于：所述的采样电路包括零序互感器、电压互感器和电流互感器，零序互感器后级与采用电阻相电连接，采样电阻后级与其对应的信号调节电路相连接后再接入数字信号处理器的AD口；电压互感器后级与电压采样电路相电连接，电压采样电路后级与其对应的信号调节电路相连接后再接入数字信号处理器的AD口；电流互感器后级与其对应的采样电阻相电连接后，再通过其对应后寄信号调节电路接入数字信号处理器的AD口。

3.按照权利要求1所述的自动重合闸剩余电流动作控制器，其特征在于：所述的数字信号处理器采用STM32F103RB做为CPU芯片。

4.按照权利要求1所述的自动重合闸剩余电流动作控制器，其特征在于：所述的外置EEPROM及实时时钟电路6采用FM31256芯片。