CN207853440U - 一种智能型万能式断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能型万能式断路器，包括生成MCU及外围电路所需电源单元；生成MCU包括MCU单元、与MCU单元分别连接的多路转换开关、温度测量电路、时钟电路、看门狗电路、存储电路、光电隔离电路、脱扣输出接口和液晶显示、键盘、指示灯单元。该断路器主要用于配电网络中分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害。实用新型具有全智能、高分断、零飞弧、结构紧凑等特点，还具有电流表、电压表、功率因数表、故障检查、自诊断、MCR等多种辅助功能，可实现远距离的遥控、遥测、遥调、遥讯等功能，以满足控制中心和自动化系统的要求。

Description

一种智能型万能式断路器

技术领域

本实用新型属于断路器技术领域，尤其涉及一种智能型万能式断路器。

背景技术

在电力系统中，断路器保护是保证供电系统安全、可靠运行的重要装置，随着电力系统自动化的发展，断路器的智能综合保护、保证系统安全、可靠运行起着非常重要的作用。在现有的控制和保护低压配电网络中，安装在低压配电柜中为主开关起总保护作用的断路器有多种类型。但现有的断路器不能同时具备过载长延时、短路短延时、短路瞬动等保护功能、单相接地保护性能、报警功能，过载预报警等多种功能；并将具有多功能保护特征主要用于配电网络中分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地或剩余电流等故障的危害外，并具有电流表、电压表、功率因数表、故障检查、自诊断，MCR等多种辅助功能，同时具有通讯接口，并实现远距离的遥控、遥测、遥调、遥信功能。因此，设计新一代断路器成为目前电力系统的发展需要。

针对电力系统自动化及国际“智能电网”的发展需要，为电力系统提供一种更完善的智能化保护功能、更全面的测量和管理功能、更强大的通信功能、更丰富的人机接口的智能型万能式断路器成为目前本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能型万能式断路器，它是用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路，单相接地或剩余电流等故障的危害，该断路器具有多种智能保护功能，可做到选择性保护，具动作精确，避免不必要的停电，提高供电可靠性。还具有电流表、电压表、功率因数表、故障检查、自诊断，MCR等多种辅助功能，同时具有通讯接口，可实现远距离通讯。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

根据本实用新型提供的一个实施例，本实用新型提供了一种智能型万能式断路器，包括生成MCU及外围电路所需电源单元；生成MCU包括MCU单元、与MCU单元分别连接的多路转换开关、温度测量电路、时钟电路、看门狗电路、存储电路、光电隔离电路、脱扣输出接口和液晶显示、键盘、指示灯单元。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案：

优选的，所述光电隔离电路接有通信接口和开关量输入/输出电路。

优选的，所述多路转换开关连接有模拟信号调理单元，模拟信号调理单元分别接空芯互感器和电压互感器。

优选的，所述脱扣输出接口分别连接有抗干扰电路和模拟脱扣单元；所述抗干扰电路依次连接驱动电路和操作机构，所述模拟脱扣单元依次连接瞬时检测单元和门限设定单元。

优选的，所述瞬时检测单元与模拟信号调理单元相连。

优选的，所述外围电路所需电源单元包括辅助电源电路或自生电源电路。

本实用新型与已有的技术相比具有以下特色：

1.本实用新型通过模拟脱扣输出接口单元实现过载长延时、短路短延时和短路瞬动等保护功能。

2.本实用新型通过MCU(A/D)单元模块实现单相接地保护性能，根据三相电流和中性极电流矢量和进行保护。

3.本实用新型具有显示功能，通过液晶显示、键盘、指示灯单元模块实现负载电流光柱和MCU运行监视功能。

4.本实用新型液晶显示、键盘、指示灯单元模块实现报警功能和过载预报警功能。

5.本实用新型具有越限跳闸功能：断路器主回路中存在故障电流时，断路器在合闸瞬间，只要主电路有故障电流且大于短延时整定值时，断路器应瞬时动作。

6.本实用新型具有触点输出功能：通过MCU(A/D)单元模块连接多路转换开关，断路器具有四组触点输出：过载报警、接地报警、自诊断报警、OCR故障脱扣报警。

附图说明

图1是本实用新型智能型万能式断路器的系统框图。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种智能型万能式断路器，包括生成MCU及外围电路所需电源单元；生成MCU包括MCU单元、与MCU单元分别连接的多路转换开关、温度测量电路、时钟电路、看门狗电路、存储电路、光电隔离电路、脱扣输出接口和液晶显示、键盘、指示灯单元。

光电隔离电路接有通信接口和开关量输入/输出电路；多路转换开关连接有模拟信号调理单元，模拟信号调理单元分别接空芯互感器和电压互感器；脱扣输出接口分别连接有抗干扰电路和模拟脱扣单元；抗干扰电路依次连接驱动电路和操作机构，模拟脱扣单元依次连接瞬时检测单元和门限设定单元。其中，瞬时检测电路与模拟信号调理电路相连。

外围电路所需电源单元包括辅助电源电路或自生电源电路。

本实用新型其中空芯互感器和电压互感器分别检测供电线路中的电流和电压信号，并将其转换为数字信号和单片机可处理的电平信号，信号经模拟调理电路(隔离、滤波、放大等)送入微处理器，微处理器内带的A/D转换单元将模拟信号转换为数字信号，供微处理器控制单元MCU进行逻辑运算与处理。各种故障保护的动作电流和时间的整定值通过键盘设定并存于E2PROM中(掉电不丢失)，MCU将检测到的电流信号与整定值比较，判断是否脱扣，若脱扣则确定动作时间并发控制信号及报警信号，显示故障电流和故障类型以及故障时间；否则控制器刷新显示，并进行自诊断和环境温度检测。通信接口实现同上位机的通信，以实现“四遥”和联网功能。模拟脱扣是一种后备脱扣方式，即当故障信号超过规定时，模拟量信号不经过MCU直接使断路器脱扣，保证断路器可靠动作。

本实用新型采用双路电源以或的方式供电，只要有一路电源正常就可以使控制器可靠工作。其中一路电源由速饱和互感器从三相供电线路上感应能量提供，称为自生电源电路。当主电路电流达到0.4IN(IN位额定电流)时，套在母线上的速饱和互感器可感应出足够的电压供控制器正常工作；当断路器在非运行状态或母线电流较小时，由另一路辅助电源供电，辅助电源可通过电压互感器由母线上的电压取得。若考虑在其运行前进行参数设定、检查试验等，则在辅助电源部分还需要外接电源。

本实用新型具有多种智能保护功能，可做到选择性保护，且动作精确，提高供电可靠性，避免不必要的停电。同时带有开放式通讯接口，可进行四遥，以满足控制中心和自动化系统的要求。

本实用新型具有下述功能：

1.主要保护功能：通过模拟输出接口脱扣单元实现过载长延时反时限保护、短路短延时定时限和反时限保护、短路瞬时保护、接地或漏电定时限保护、N相保护、断相等原因引起的电流不平衡保护，负载监控等保护功能。

2.测量及运行监视功能：通过液晶显示、键盘、指示灯单元模块实现实时测量各项电网参数，实时指示运行状态，如：故障、报警、自诊断、正常运行等。

3.查询功能：通过液晶显示、键盘、指示灯单元模块实现保护参数查询、历史故障记录查询、自诊断故障信息查询和电网测量参数查询等功能。

4.参数设定功能：控制器面板上可直接设定以下参数：负载监控的电流值和时间值，N相保护设定值。接地或漏电保护的电流值、时间值和剪切系数，电流不平衡串保护的不平衡率值及时间值，过载保护的电流和时间值，短路短延时保护的反时限电流值、定时限电流值和时间值，瞬时保护的电流值。

5.通讯组网功能：控制器提供标准的RS485接口。

6.试验功能：可对断路器进行瞬时动作的脱扣试验，动作后可显示断路器固有动作时间。

7.自诊断功能：通过液晶显示、键盘、指示灯单元模块实现对控制器自身出现的一些故障进行诊断报警。

8.故障时钟功能：通过MCU(A/D)单元模块实现该功能。用于记录四相电流、三相电压、频率、功率、功率因数、有效功率、每隔半小时记录一次，可记录三个月。

9.MCR接通分断及越限跳闸功能：接通分断是指在开关闭合前电网已处于故障状态，在合闸瞬间大于MCR设定值的电流，控制器以瞬时方式使断路器分断，此功能只在合闸瞬间起作用。

越限跳闸是指在断路器正常运行时，当短路电流超过一定值后，控制器以瞬时指令使断路器分断，此功能不受瞬时设定值的影响。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能型万能式断路器，其特征在于：包括生成MCU及外围电路所需电源单元；生成MCU包括MCU单元、与MCU单元分别连接的多路转换开关、温度测量电路、时钟电路、看门狗电路、存储电路、光电隔离电路、脱扣输出接口和液晶显示、键盘、指示灯单元。

2.根据权利要求1所述的智能型万能式断路器，其特征在于：所述光电隔离电路接有通信接口和开关量输入/输出电路。

3.根据权利要求1所述的智能型万能式断路器，其特征在于：所述多路转换开关连接有模拟信号调理单元，模拟信号调理单元分别接空芯互感器和电压互感器。

4.根据权利要求3所述的智能型万能式断路器，其特征在于：所述脱扣输出接口分别连接有抗干扰电路和模拟脱扣单元；所述抗干扰电路依次连接驱动电路和操作机构，所述模拟脱扣单元依次连接瞬时检测单元和门限设定单元。

5.根据权利要求4所述的智能型万能式断路器，其特征在于：所述瞬时检测单元与模拟信号调理单元相连。

6.根据权利要求1所述的智能型万能式断路器，其特征在于：所述外围电路所需电源单元包括辅助电源电路或自生电源电路。