CN220438443U - 用于电子脱扣器的故障电流判断电路、电子脱扣器及断路器 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种用于电子脱扣器的故障电流判断电路、电子脱扣器及断路器。该故障电流判断电路包括至少一对比较器，每对比较器包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的同相输入端接收电流检测信号，所述第一比较器的反相输入端接收下限阈值，所述第二比较器的同相输入端接收上限阈值，所述第二比较器的反相输入端接收所述电流检测信号，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端连接至公共节点；反相器，所述反相器的输入端与所述公共节点连接，所述反相器的输出端提供用于指示所述电流检测信号发生故障的指示信号；以及上拉电阻，所述上拉电阻设置在上拉电源与所述公共节点之间。

Description

用于电子脱扣器的故障电流判断电路、电子脱扣器及断路器

技术领域

本公开的实施例总体上涉及电气设备技术领域，并且更具体地，涉及一种用于电子脱扣器的故障电流判断电路、包括该故障电流判断电路的电子脱扣器及包括该电子脱扣器的断路器。

背景技术

电子脱扣器除了要实现长延时保护、短延时保护、瞬动保护功能之外，还要进行对大于短时耐受电流的集成瞬间保护(又称为DIN/DINF保护)功能。与长延时保护、短延时保护及瞬动保护不同，DIN/DINF保护没有复归时间，在电流信号超过电流阈值的瞬间电子脱扣器就给出脱扣命令。

常规DIN/DINF保护的检测电路通过将电流信号与设定好的电流阈值进行比较。电流阈值通常包括上限阈值和下限阈值，当检测到的电流超过上限阈值或低于下限阈值时，代表出现需要进行保护的故障电流。在电子脱扣器保护的场景为三相四线制的情况下共需要8路比较器，其中任一路比较器在输出脱扣信号的情况下需要断路器立即脱扣。因此需要将8路输出进行逻辑或操作，而或门通常为2输入或者3输入。因此要实现8输入的效果，需要将或门的输出接入下一级或门的输入，增加了设计复杂度。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种用于电子脱扣器的故障电流判断电路、电子脱扣器及断路器，以至少部分地解决上述问题。

在本公开的第一方面，提供了一种用于电子脱扣器的故障电流判断电路，该故障电流判断电路包括至少一对比较器，每对比较器包括第一比较器和第二比较器，所述第一比较器的同相输入端接收电流检测信号，所述第一比较器的反相输入端接收下限阈值，所述第二比较器的同相输入端接收上限阈值，所述第二比较器的反相输入端接收所述电流检测信号，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端连接至公共节点；反相器，所述反相器的输入端与所述公共节点连接，所述反相器的输出端提供用于指示所述电流检测信号发生故障的指示信号；以及上拉电阻，所述上拉电阻设置在上拉电源与所述公共节点之间。

根据本公开的实施例，在每对比较器上的电流检测信号均高于下限阈值且低于上限阈值的情况下，各个比较器的输出将处于高阻状态，此时上拉电阻能够将公共节点上拉至高电平，高电平经过反相器转化为低电平，输出低电平则表明未出现需要进行保护的故障电流，从而不会向电子脱扣器提供脱扣信号。而在至少一对比较器上的电流检测信号高于上限阈值或者低于下限阈值的情况下，相应的比较器将会在公共节点输出低电平，低电平经过反相器转化为高电平，输出高电平则表明出现需要进行保护的故障电流，从而向电子脱扣器提供脱扣信号。因此，根据本公开的故障电流判断电路，无需设置多个或门，因而显著降低了电路设计复杂度，并能够可靠地判断是否出现需要进行保护的故障电流。

在一些实施例中，所述至少一对比较器包括四对比较器，其中第一对比较器接收第一电流检测信号，第二对比较器接收第二电流检测信号，第三对比较器接收第三电流检测信号，第四对比较器接收第四电流检测信号。

在一些实施例中，所述至少一对比较器中的每个比较器均包括开漏输出结构。

在本公开的第二方面，提供了一种电子脱扣器，该电子脱扣器包括根据本公开的第一方面的任意一种故障电流判断电路。

在本公开的第三方面，提供了一种断路器，该断路器包括根据本公开的第二方面的电子脱扣器。

应当理解，该部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键特征或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述而变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了常规的电子脱扣器的故障电流判断电路的电路原理图；

图2示出了根据本公开的一些实施例的电子脱扣器的故障电流判断电路的电路原理图。

附图标记说明：

100为故障电流判断电路；

11为第一比较器，12为第二比较器，13为公共节点；

2为反相器；

3为上拉电阻；

4为上拉电源；

51为第一或门，52为第二或门，53为第三或门。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开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使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。

图1示出了常规的电子脱扣器的故障电流判断电路100的电路原理图。该故障电流判断电路100适用于三相四线制的场景。如图1所示，该故障电流判断电路100包括四对比较器。每对比较器均包括第一比较器11和第二比较器12，用于确定相应线路上的电流检测信号是否超过上限阈值或低于下限阈值。

如图1所示，对于每对比较器，第一比较器11的同相输入端接收电流检测信号，第一比较器11的反相输入端接收上限阈值，第二比较器12的同相输入端接收下限阈值，第二比较器12的反相输入端接收电流检测信号。每对比较器的输出端连接至相应的第一或门51的输入端，第一对比较器所对应的第一或门51和第二对比较器所对应的第一或门51的输出端连接至一个第二或门52的输入端，第三对比较器所对应的第一或门51和第四对比较器所对应的第一或门51的输出端连接至另一个第二或门52的输入端，两个第二或门52的输出端连接至第三或门53的输入端。

利用上述配置，在电流检测信号大于下限阈值且小于上限阈值的情况下，相应的每对比较器中的第一比较器11和第二比较器12均输出低电平。在电流检测信号大于上限阈值的情况下，相应的每对比较器中的第一比较器11输出高电平。在电流检测信号小于下限阈值的情况下，相应的每对比较器中的第二比较器12输出高电平。该电路中的有效信号是高电平，也就是说任一对比较器中第一比较器11或第二比较器12输出高电平，那么由于第一或门51、第二或门52和第三或门53提供的逻辑或操作，使得故障电流判断电路100最后输出的即为高电平。故障电流判断电路100输出高电平则表明与输出高电平的某对比较器连接的相应的电流检测信号出现故障。只有每对比较器中的第一比较器11和第二比较器12均输出低电平，那么故障电流判断电路100最后输出才为低电平。最后输出低电平则表明各个电流检测信号未出现故障。

发明人注意到，图1所示的故障电流判断电路100包括8路比较器和7个或门，使得电路结构复杂，增加了电路设计的复杂度。为解决上述技术问题，本公开的实施例提供了一种用于电子脱扣器的故障电流判断电路100，以解决图1所示的故障电流判断电路100结构复杂的问题。在下文中，将结合图2对此进行具体描述。

图2示出了根据本公开的一些实施例的电子脱扣器的故障电流判断电路100的电路原理图。如图2所示，在此描述的故障电流判断电路100总体上包括至少一对比较器、反相器2以及上拉电阻3。

继续如图2所示，每对比较器包括第一比较器11和第二比较器12。对于每对比较器，第一比较器11的同相输入端接收电流检测信号，第一比较器11的反相输入端接收下限阈值，第二比较器12的同相输入端接收上限阈值，第二比较器12的反相输入端接收电流检测信号。第一比较器11和第二比较器12的输出端连接至公共节点13。

在一些实施例中，如图2所示，该故障电流判断电路100适用于三相四线制的场景。如图2所示，在三相四线制的场景中，需要检测的电流通道包括4路，即A路、B路、C路和N路。应当理解，本公开的实施例还适用于其他场景，例如三相三线制等，本实施例对此不作限制。在下文中，将主要以三相四线制的场景对故障电流判断电路100的原理进行描述。对于其他情况也是类似的，在下文中将不再分别赘述。

如图2所示，为了判断4路电流通道的电流是否出现故障，该故障电流判断电路100包括四对比较器。其中，第一对比较器中的第一比较器11的同相输入端接收第一电流检测信号I_A，第一对比较器中的第一比较器11的反相输入端接收下限阈值，第一对比较器中的第二比较器12的同相输入端接收上限阈值，第一对比较器中的第二比较器12的反相输入端接收第一电流检测信号I_A。第二对比较器中的第一比较器11的同相输入端接收第二电流检测信号I_B，第二对比较器中的第一比较器11的反相输入端接收下限阈值，第二对比较器中的第二比较器12的同相输入端接收上限阈值，第二对比较器中的第二比较器12的反相输入端接收第二电流检测信号I_B。第三对比较器中的第一比较器11的同相输入端接收第三电流检测信号I_C，第三对比较器中的第一比较器11的反相输入端接收下限阈值，第三对比较器中的第二比较器12的同相输入端接收上限阈值，第三对比较器中的第二比较器12的反相输入端接收第三电流检测信号I_C。第四对比较器中的第一比较器11的同相输入端接收第四电流检测信号I_N，第四对比较器中的第一比较器11的反相输入端接收下限阈值，第四对比较器中的第二比较器12的同相输入端接收上限阈值，第四对比较器中的第二比较器12的反相输入端接收第四电流检测信号I_N。

应当理解，当需要判断其他数目的电流通道的电流是否出现故障时，该故障电流判断电路100包括相应数目的成对比较器。例如，当需要判断3路电流通道的电流是否出现故障时，该故障电流判断电路100包括三对比较器。当需要判断2路电流通道的电流是否出现故障时，该故障电流判断电路100包括两对比较器。

继续如图2所示，比较器主要用于确定相应线路上的电流检测信号是否超过上限阈值或低于下限阈值。例如，第一对比较器中的第一比较器11用于确定第一电流检测信号I_A是否低于下限阈值，第一对比较器中的第二比较器12用于确定第一电流检测信号I_A是否超过上限阈值。第二对比较器中的第一比较器11用于确定第二电流检测信号I_B是否低于下限阈值，第二对比较器中的第二比较器12用于确定第二电流检测信号I_B是否超过上限阈值。第三对比较器中的第一比较器11用于确定第三电流检测信号I_C是否超过低于下限阈值，第三对比较器中的第二比较器12用于确定第三电流检测信号I_C是否超过上限阈值。第四对比较器中的第一比较器11用于确定第四电流检测信号I_N是否低于下限阈值，第四对比较器中的第二比较器12用于确定第四电流检测信号I_N是否超过上限阈值。

如上所述，图2所示的实施例中的每个第一比较器11的反相输入端接收下限阈值，每个第二比较器12的同相输入端接收上限阈值。与此不同，图1所示的每个第一比较器11的反相输入端接收上限阈值，每个第二比较器12的同相输入端接收下限阈值。因此，本公开的故障电流判断电路100与图1所示的故障电流判断电路100的判定逻辑不同。具体而言，在第一电流检测信号I_A、第二电流检测信号I_B、第三电流检测信号I_C或者第四电流检测信号I_N大于下限阈值且小于上限阈值的情况下，相应的成对比较器中的第一比较器11和第二比较器12的输出处于高阻状态。而在第一电流检测信号I_A、第二电流检测信号I_B、第三电流检测信号I_C或者第四电流检测信号I_N大于上限阈值的情况下，相应的成对比较器中的第二比较器12输出低电平。在第一电流检测信号I_A、第二电流检测信号I_B、第三电流检测信号I_C或者第四电流检测信号I_N小于下限阈值的情况下，相应的成对比较器中的第一比较器12输出低电平。该电路中的比较器的有效信号是低电平，也就是说任一对比较器中第一比较器11或第二比较器12输出低电平，那么公共节点13处输出的电平信号为低电平。

继续如图2所示，在一些实施例中，反相器2的输入端与公共节点13连接。反相器2的输出端提供用于指示电流检测信号发生故障的指示信号。反相器2的输出端和输入端的电平信号相反。也即，在反相器2的输入端接收低电平的情况下，反相器2的输出端输出高电平。而在反相器2的输入端接收高电平的情况下，反相器2的输出端输出低电平。

继续如图2所示，在一些实施例中，上拉电阻3设置在上拉电源4和公共节点13之间，并且每对比较器中的第一比较器11和第二比较器12均包括开漏输出结构。也就是说，在任一对比较器中第一比较器11或第二比较器12输出低电平的情况下，那么公共节点13处的电平信号即为低电平，低电平经过反相器2转化为高电平。故障电流判断电路100输出高电平则表明输出低电平的某对比较器所对应的电流检测信号出现故障，反相器2向电子脱扣器提供脱扣信号。换句话说，在与第一电流检测信号I_A对应的第一比较器11或第二比较器12输出低电平的情况下，那么表明第一电流检测信号I_A出现故障，在与第二电流检测信号I_B对应的第一比较器11或第二比较器12输出低电平的情况下，那么表明第二电流检测信号I_B出现故障，在与第三电流检测信号I_C对应的第一比较器11或第二比较器12输出低电平的情况下，那么表明第三电流检测信号I_C出现故障，在与第四电流检测信号I_N对应的第一比较器11或第二比较器12输出低电平的情况下，那么表明第四电流检测信号I_N出现故障。

相反，在每对比较器中的第一比较器11和第二比较器12的输出均处于高阻状态的情况下，本公开的故障电流判断电路100通过上拉电源4和上拉电阻3将公共节点13的电平信号上拉至高电平，使得公共节点13处的电平信号为高电平。高电平经过反相器2转化为低电平，故障电流判断电路100输出低电平则表明各个电流检测信号未出现故障，反相器2无需向电子脱扣器提供脱扣信号。

需要说明的是，在一些实施例中，每对比较器中的第一比较器11和第二比较器12均采用开漏输出结构，而未采用推挽输出结构。一方面，开漏输出结构能够很方便地调节输出的电平信号，因为输出的电平信号由上拉电阻3连接的上拉电源4的电平决定。另一方面，开漏输出结构能够实现“线与”功能。所谓的“线与”功能指的是多个比较器能够直接并联在一起。而推挽输出结构就不能实现上述功能，并且在比较器输出的高电平和低电平连在一起的情况下，会出现电流倒灌，从而损坏比较器。

综上所述，根据本公开的实施例中的故障电流判断电路100，在每对比较器上的电流检测信号均高于下限阈值且低于上限阈值的情况下，各个比较器的输出将处于高阻状态，此时上拉电阻3能够将公共节点13上拉至高电平，高电平经过反相器2转化为低电平，输出低电平则表明未出现需要进行保护的故障电流，从而不会向电子脱扣器提供脱扣信号。而在至少一对比较器上的电流检测信号高于上限阈值或者低于下限阈值的情况下，相应的比较器将会在公共节点13输出低电平，低电平经过反相器2转化为高电平，输出高电平则表明出现需要进行保护的故障电流，从而向电子脱扣器提供脱扣信号。因此，根据本公开的故障电流判断电路100，无需设置多个或门，因而显著降低了电路设计复杂度，并能够可靠地判断是否出现需要进行保护的故障电流。

本公开的实施例还提供了一种电子脱扣器，该电子脱扣器包括如上所述的任意一种故障电流判断电路100。

本公开的实施例还提供了一种断路器，该断路器包括如上所述的任意一种电子脱扣器。该电子脱扣器能够输出脱扣信号并驱动断路器执行断开操作，以使断路器的动触头和静触头断开从而断开被保护的电路。

根据本公开的实施例的故障电流判断电路100可以应用于各种电子脱扣器，以解决故障电流判断电路100结构复杂的问题。应当理解，根据本公开的实施例的故障电流判断电路100也可以应用于其他部件，本公开的实施例对此不作限制。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (5)

1.一种用于电子脱扣器的故障电流判断电路(100)，其特征在于，所述故障电流判断电路(100)包括：

至少一对比较器，每对比较器包括第一比较器(11)和第二比较器(12)，所述第一比较器(11)的同相输入端接收电流检测信号，所述第一比较器(11)的反相输入端接收下限阈值，所述第二比较器(12)的同相输入端接收上限阈值，所述第二比较器(12)的反相输入端接收所述电流检测信号，所述第一比较器(11)和所述第二比较器(12)的输出端连接至公共节点(13)；

反相器(2)，所述反相器(2)的输入端与所述公共节点(13)连接，所述反相器(2)的输出端提供用于指示所述电流检测信号发生故障的指示信号；以及

上拉电阻(3)，所述上拉电阻(3)设置在上拉电源(4)与所述公共节点(13)之间。

2.根据权利要求1所述的故障电流判断电路(100)，其特征在于，所述至少一对比较器包括四对比较器，其中第一对比较器接收第一电流检测信号，第二对比较器接收第二电流检测信号，第三对比较器接收第三电流检测信号，第四对比较器接收第四电流检测信号。

3.根据权利要求1所述的故障电流判断电路(100)，其特征在于，所述至少一对比较器中的每个比较器均包括开漏输出结构。

4.一种电子脱扣器，其特征在于，所述电子脱扣器包括根据权利要求1至3中任一项所述的故障电流判断电路(100)。

5.一种断路器，其特征在于，所述断路器包括根据权利要求4所述的电子脱扣器。