一種永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，包括殼體，殼體內(nèi)部還包括智能控制裝置，該裝置包括直流供電電路、儲能電容、數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器和分合閘控制模塊。通過采集測量線路的電壓或電流的大小輸出對應(yīng)的數(shù)字信號，并將信號的電平值與對應(yīng)預(yù)設(shè)的閾值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出分閘或合閘控制信號來控制線圈產(chǎn)生與永磁體相反或相同的磁性，實現(xiàn)雙斷點動觸頭與靜觸頭分開或吸合。本發(fā)明實施例，具有分?jǐn)啾Ｗo能力，避免對設(shè)備造成的損壞或燒毀，還具有智能控制能力，能夠在故障出現(xiàn)時及時分?jǐn)?，若為剩余電流故障分?jǐn)啵瑒t經(jīng)延時一設(shè)定時間后自動重合閘，并判斷故障是否已排除，若已排除，則保持合閘，否則再次分?jǐn)唷?br> 【專利說明】一種永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸配電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002]剩余電流重合閘開關(guān)，是近幾年由于市場需求而發(fā)展起來的新型保護開關(guān)電器。在農(nóng)村，簡單的配電房往往遠離住宅且無人看守，當(dāng)動物偶爾觸電時，會觸發(fā)漏電保護動作，從而導(dǎo)致停電，此時需要人工重新合閘，不僅費時費力，還給管理帶來困難?；谏鲜鲂枨螅Ｓ嚯娏髦睾祥l開關(guān)應(yīng)運而生，其具有短路保護、過載保護和漏電(剩余電流)保護功倉泛。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，剩余電流重合閘開關(guān)通常為在斷路器上增加直流小電機，用以驅(qū)動斷路器自動合閘，并輔以電子模塊，用于檢測剩余電流故障信號，其缺點在于:功能過于單一，不具備智能化功能，并且不具備對供電線路的漏電、短路、過壓或欠壓等故障起到保護作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例所要解決的問題在于提供一種永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，以永磁式電磁系統(tǒng)替代直流小電機，實現(xiàn)自動重合閘功能，其具有分?jǐn)啾Ｗo能力，對線路上發(fā)生的漏電、短路或者過載過壓等故障能夠準(zhǔn)確判斷和及時分?jǐn)?，避免對設(shè)備造成的損壞或燒毀，還具有智能控制能力，能夠在故障出現(xiàn)時及時分?jǐn)啵魹槭Ｓ嚯娏鞴收戏謹(jǐn)?，則經(jīng)延時一設(shè)定時間后自動重合閘，且判斷該故障是否已排除，若已排除，則保持合閘，否則再次分?jǐn)唷?br> [0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，包括殼體和底座，所述殼體外部設(shè)有接線端子，所述殼體內(nèi)部包括滅弧裝置、雙斷點動觸頭、靜觸頭、運動軸架、反力彈簧、動鐵芯、塑料支架、線圈以及永磁體，所述殼體內(nèi)部還包括智能控制裝置，所述智能控制裝置包括直流供電電路、儲能電容、數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器和分合閘控制模塊；其中，
所述直流供電電路的輸入端外接交流電源，其輸出端與所述儲能電容及所述微處理器的電壓輸入端相連，用于提供直流電壓，并檢測所述儲能電容的電壓以及對所述儲能電容進行充電；
所述數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連，用于采集測量線路的電壓或電流的大小并輸出對應(yīng)的數(shù)字信號；
所述微處理器的信號輸出端與所述分合閘控制模塊的信號輸入端相連，用于獲取所述數(shù)字信號對應(yīng)的電平值，且將所述獲取的電平值與對應(yīng)預(yù)設(shè)的閾值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出分閘控制信號或合閘控制信號；
所述分合閘控制模塊的輸出端與所述線圈相連，用于根據(jù)獲取的分閘控制信號或合閘控制信號控制所述線圈產(chǎn)生與所述永磁體相反或相同的磁性，實現(xiàn)所述雙斷點動觸頭與靜觸頭分開或吸合。
[0006]其中，所述分合閘控制模塊包括第一整流橋、第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、與所述線圈相連的控制端和與所述儲能電容相連的電壓端；其中，
所述第一整流橋的陽極與所述第一晶閘管的陽極相連，其陰極接地并與所述第二晶閘管的陰極、所述第三晶閘管的陰極及所述電壓端的第二端相連；
所述第一晶閘管的陰極與所述控制端的第一端及所述第三晶閘管的陽極相連；
所述第二晶閘管的陽極與所述第四晶閘管的陰極及所述控制端的第二端相連；
所述第四晶閘管的陽極與所述電壓端的第一端相連。
[0007]其中，當(dāng)所述分合閘控制模塊獲取到所述微處理器輸出的分閘控制信號時，控制所述第三晶閘管及所述第四晶閘管導(dǎo)通，且保持所述第一晶閘管及所述第二晶閘管斷開，使得所述線圈產(chǎn)生與所述永磁體相反的磁性，實現(xiàn)所述雙斷點動觸頭與靜觸頭分開。
[0008]其中，當(dāng)所述分合閘控制模塊獲取到所述微處理器輸出的合閘控制信號時，控制所述第一晶閘管及第二晶閘管導(dǎo)通，且保持所述第三晶閘管及所述第四晶閘管斷開，使得所述線圈產(chǎn)生與所述永磁體相同的磁性，實現(xiàn)所述雙斷點動觸頭與靜觸頭吸合。
[0009]其中，所述直流供電電路包括整流濾波電路、儲能電容電壓檢測電路和內(nèi)部工作電源電路；其中，
所述整流濾波電路包括第一電壓互感器、第二整流橋和第五晶閘管，其輸入端外接所述交流電源，輸出端與所述儲能電容的一端相連；
所述儲能電容電壓檢測電路的輸入端與所述儲能電容的另一端相連，其輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連；
所述內(nèi)部工作電源電路包括用于電源電壓變換的1C，其輸入端與所述儲能電容的另一端相連，輸出端與所述微處理器的電壓輸入端相連。
[0010]其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括與所述測量線路相連的一次主回路三相電壓采集處理電路，所述一次主回路三相電壓采集處理電路包括三路電壓采集電路，每一電壓采集電路均包括用于將電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號的負(fù)載、第二電壓互感器、第一運算放大器、第一電壓負(fù)反饋電路和第一低通濾波器；其中，
所述負(fù)載的一端與所述測量線路的一相電路線相連，
所述第二電壓互感器的輸入端與所述負(fù)載的另一端相連，其輸出端與所述第一運算放大器的第一輸入端相連；
所述第一運算器放大器的第二輸入端與所述第一電壓負(fù)反饋電路的一端相連，其輸出端與所述第一電壓負(fù)反饋電路的另一端及所述第一低通濾波器的輸入端相連；
所述第一低通濾波器的輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連。
[0011]其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括與所述測量線路相連的一次主回路三相電流采集處理電路，所述一次主回路三相電壓采集處理電路包括三路電流采集電路，每一電流采集電路均包括第一電流互感器、第二運算放大器、第二電壓負(fù)反饋電路以及第二低通濾波器；其中，
所述第一電流互感器的輸入端與所述測量線路的一相電路線相連，其輸出端與所述第二運算放大器的第一輸入端相連； 所述第二運算器放大器的第二輸入端與所述第二電壓負(fù)反饋電路的一端相連，其輸出端與所述第二電壓負(fù)反饋電路的另一端及所述第二低通濾波器的輸入端相連；
所述第二低通濾波器的輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連。
[0012]其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括與所述測量線路相連的零序電流采集處理電路，包括第二電流互感器、穩(wěn)壓電路、第三運算放大器、第三電壓負(fù)反饋電路以及第三低通濾波器;其中，
所述第二電流互感器的輸入端與所述接線端子相連，其輸出端與所述穩(wěn)壓電路的輸入端相連；
所述穩(wěn)壓電路包括相并聯(lián)的兩個穩(wěn)壓二極管，其輸出端與所述第三運算放大器的第一輸入端相連；
所述第三運算器放大器的第二輸入端與所述第三電壓負(fù)反饋電路的一端相連，其輸出端與所述第三電壓負(fù)反饋電路的另一端及所述第三低通濾波器的輸入端相連；
所述第三低通濾波器的輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連。
[0013]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:
在本發(fā)明實施例中，由于設(shè)置有智能控制裝置，通過智能控制裝置實現(xiàn)分?jǐn)啾Ｗo能力，對線路上發(fā)生的漏電、短路或者過載過壓等故障能夠準(zhǔn)確判斷和及時分?jǐn)?，避免對設(shè)備造成的損壞或燒毀，還具有智能控制能力，能夠在故障出現(xiàn)時及時跳閘完成分?jǐn)啾Ｗo，且能夠在剩余電流分?jǐn)嗪笸ㄟ^預(yù)先設(shè)計的延時機制實現(xiàn)自動重合閘，經(jīng)延時時間結(jié)束自動重合閘后，如果剩余電流故障排除則自動重合閘有效，如果故障未排除則無效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。
[0015]圖1為本發(fā)明實施例提供的永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中智能控制裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為圖2中分合閘控制模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3a為圖2中微處理器應(yīng)用場景示意圖；
圖3b為圖3中分合閘控制模塊的應(yīng)用場景的電路連接示意圖；
圖4為圖2中直流供電電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意示意圖；
圖4a為圖4中直流供電電路應(yīng)用場景的電路連接示意圖；
圖5為圖2中一次主回路三相電壓采集處理電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5a為圖5中一路電壓采集電路應(yīng)用場景的電路連接示意圖；
圖6為圖2中一次主回路三相電流采集處理電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6a為圖5中一路電流采集電路應(yīng)用場景的電路連接示意圖；
圖7為圖2中零序電流采集處理電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7a為圖7中零序電流采集處理電路應(yīng)用場景的電路連接示意圖。

【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明實施例中，提出一種永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，包括殼體I和底座12，殼體I外部設(shè)有金屬接線端子4，殼體I內(nèi)部有左右對稱的滅弧裝置2，滅弧裝置2下面設(shè)有金屬接觸片3組成的雙斷點的動觸頭結(jié)構(gòu)和靜觸頭13，與金屬接觸片3連接一起的是運動軸架5，反力彈簧6和動鐵芯7，線圈9環(huán)繞在圓形塑料支架8上，塑料支架8內(nèi)里安裝一塊永磁體10，還包括位于永磁體10下方的智能控制裝置11。
[0018]如圖2所示，智能控制裝置11包括直流供電電路21、儲能電容22、數(shù)據(jù)采集模塊23、微處理器24和分合閘控制模塊25 ;其中，
直流供電電路21的輸入端外接交流電源20，其輸出端與儲能電容22及微處理器24的電壓輸入端Cl相連，用于提供直流電壓，并檢測儲能電容22的電壓以及對儲能電容22進行充電；
數(shù)據(jù)采集模塊23的信號輸出端與微處理器24的信號輸入端C2相連，用于采集測量線路的電壓或電流的大小并輸出對應(yīng)的數(shù)字信號；
微處理器24的信號輸出端C3與分合閘控制模塊25的信號輸入端相連,用于獲取所述數(shù)字信號對應(yīng)的電平值，且將所述獲取的電平值與對應(yīng)預(yù)設(shè)的閾值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出分閘控制信號或合閘控制信號；
分合閘控制模塊25的輸出端與線圈9相連，用于根據(jù)獲取的分閘控制信號或合閘控制信號控制線圈9產(chǎn)生與永磁體10相反或相同的磁性，實現(xiàn)雙斷點動觸頭3與靜觸頭13分開或吸合。
[0019]如圖3所示，分合閘控制模塊25具體包括第一整流橋251、第一晶閘管252、第二晶閘管253、第三晶閘管254、第四晶閘管255、與線圈9相連的控制端256和與儲能電容22相連的電壓端257 ;其中，
第一整流橋251的陽極與第一晶閘管252的陽極相連，其陰極接地并與第二晶閘管253的陰極、第三晶閘管254的陰極及電壓端257的第二端P22相連；
第一晶閘管252的陰極與控制端256的第一端Pll及第三晶閘管254的陽極相連； 第二晶閘管253的陽極與第四晶閘管255的陰極及控制端256的第二端P12相連； 第四晶閘管255的陽極與電壓端256的第一端P21相連。
[0020]在本發(fā)明實施例中，分合閘控制模塊25的工作原理為:當(dāng)分合閘控制模塊25獲取到微處理器24輸出的分閘控制信號時，控制第三晶閘管254及第四晶閘管255導(dǎo)通，且保持第一晶閘管252及第二晶閘管253斷開，使得線圈9產(chǎn)生與永磁體10相反的磁性，實現(xiàn)雙斷點動觸頭3與靜觸頭13分開；
當(dāng)分合閘控制模塊25獲取到微處理器24輸出的合閘控制信號時，控制第一晶閘管252及第二晶閘管253導(dǎo)通，且保持第三晶閘管254及第四晶閘管255斷開，使得線圈9產(chǎn)生與永磁體10相同的磁性，實現(xiàn)雙斷點動觸頭3與靜觸頭13吸合。
[0021]作為一個例子，如圖3a所示，對微處理器24的應(yīng)用場景進一步說明: 圖中，微處理器是整個智能控制器的核心，通過接收智能控制裝置中其它模塊或電路的信號來判斷相應(yīng)的信息，完成信息的處理判斷后，通過微處理器輸出相應(yīng)的信號執(zhí)行分合閘操作完成設(shè)計的功能。為了能更好滿足強抗干擾、高速、低功耗的要求，本發(fā)明實施例中微處理器采用STM32F103系列單片機，型號為STM32F103ZET6。該芯片配置強大，擁有64KBSRAM.512KB FLASH,2個基本定時器、4個通用定時器、2個高級定時器、3個12位ADC
坐寸ο
[0022]作為另一個例子，如圖3b所示，對分合閘控制模塊25的應(yīng)用場景進一步說明: 圖中，DO為第一整流橋、Ql為第一晶閘管、Q2為第二晶閘管、Q3為第三晶閘管、Q4為第四晶閘管、Pl為與線圈相連的控制端和P2與儲能電容相連的電壓端；其中，Ql至Q4這四只半控型器件在電路中起開關(guān)的作用，是通過微處理器持續(xù)輸出一定的電平信號使其開通并維持在導(dǎo)通狀態(tài)。
[0023]電路原理具體為:若測量線路中發(fā)生故障需要開關(guān)分閘，則微處理器產(chǎn)生分閘控制信號，當(dāng)分合閘控制模塊獲取到微處理器輸出的分閘控制信號時，選擇Q3和Q4的控制組合，整個回路為P2端的儲能電容連接到Q4的陽極，Q4的陰極連接Pl端的線圈一端，線圈另一端連接到電阻R10，電阻RlO另一端連接到Q3陽極，Q3陰極連接到公共地，此時P2接線端的儲能電容的充電電壓與線圈構(gòu)成回路向線圈通正向脈沖電流，使得線圈產(chǎn)生與永磁體相反的磁性，從而實現(xiàn)分閘控制；
當(dāng)分合閘控制模塊獲取到微處理器輸出的合閘控制信號時，整個回路為Ql通過Pl端的線圈到Q2回到公共地的回路，兩只二極管D5和D6起到續(xù)流作用，此時P2接線端的儲能電容的充電電壓與線圈構(gòu)成回路向線圈通反向脈沖電流，使得線圈產(chǎn)生與永磁體相同的磁性，從而實現(xiàn)合閘控制；
若微處理器因剩余電流故障發(fā)生分閘后，微處理器開啟重合閘預(yù)定延時機制，延時計時開始，直至延時時間結(jié)束，微處理器將輸出合閘控制信號進行合閘控制，待開關(guān)重合閘后，如果微處理器未能檢測到存在剩余電流故障信號時，則發(fā)生的重合閘動作有效，如果微處理器檢測到剩余電流故障信號仍存在時，則微處理器將輸出分閘控制信號進行分閘控制，此時，前述重合閘動作無效，重合閘控制中只要一次重合閘不成功，則重合閘控制就被鎖定不能繼續(xù)重合閘控制。
[0024]本發(fā)明實施例中，為了實現(xiàn)快速可靠的分?jǐn)嘤来攀诫p斷點剩余電流重合閘開關(guān)，在儲能電容22 —側(cè)設(shè)計儲能電容電壓的檢測電路，能通過微處理器24檢測儲能電容22電壓值，快速充電到設(shè)定的電壓值，在分?jǐn)嗲氨ＷC其有充足穩(wěn)定的直流電壓值，以及給整個智能控制裝置11的所有內(nèi)部模塊提供可靠穩(wěn)定的電壓，如圖4所示，直流供電電路21包括整流濾波電路211、儲能電容電壓檢測電路212和內(nèi)部工作電源電路213 ;其中，
整流濾波電路211包括第一電壓互感器2111、第二整流橋2112和第五晶閘管2113，其輸入端外接交流電源20，輸出端與儲能電容22的一端相連，用于將直流電壓進行整流和濾波；
儲能電容電壓檢測電路212的輸入端與儲能電容22的另一端相連，其輸出端與微處理器24的信號輸入端C2相連，用于對儲能電容22電壓的檢測，精確控制儲能電容22上的電壓充到設(shè)定值，同時實時檢測儲能電容22的能量的反饋，由微處理器24調(diào)整脈沖信號保持儲能電容22上的電壓穩(wěn)定，為永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)提供穩(wěn)定的直流電壓； 內(nèi)部工作電源電路213包括用于電源電壓變換的1C，其輸入端與儲能電容22的另一端相連，輸出端與微處理器24的電壓輸入端Cl相連,用于作為微處理器24和其他芯片的電源電壓。
[0025]作為一個例子，如圖4a所示，對直流供電電路21的應(yīng)用場景進一步說明:
圖中，Tl為第一電壓互感器外接交流電源，Dl為第二整流橋及Q5為第五晶閘管組成整流濾波電路，輸出VDC電壓端口與儲能電容相連，整流濾波電路輸出的直流電壓對儲能電容充電，以保證供給分合閘模塊中的線圈有足夠的直流電壓VDC驅(qū)使永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)完成分?jǐn)鄤幼鳎?br> 電阻R2和R3組成儲能電容電壓檢測電路，對VDC (即儲能電容的電壓)分壓進行檢測；在儲能電容Cl之后采用穩(wěn)壓芯片U2將前級的電壓再次降壓，得到的電壓為內(nèi)部工作電壓，其作為微處理器和其他芯片的電源電壓VCC。
[0026]為了對測量線路的進行過壓保護，使得過壓時雙斷點動觸頭3與靜觸頭13分開，實現(xiàn)永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)分閘，如圖5所示，數(shù)據(jù)采集模塊23包括與測量線路相連的一次主回路三相電壓采集處理電路231，一次主回路三相電壓采集處理電路231包括三路電壓采集電路，每一電壓采集電路均包括用于將電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號的負(fù)載2311、第二電壓互感器2312、第一運算放大器2313、第一電壓負(fù)反饋電路2314和第一低通濾波器2315 ;其中，
負(fù)載2311的一端與測量線路的一相電路線相連，
第二電壓互感器2312的輸入端與負(fù)載2311的另一端相連,其輸出端與第一運算放大器2313的第一輸入端Ull相連；
第一運算器放大器2313的第二輸入端U12與第一電壓負(fù)反饋電路2314的一端相連，其輸出端與第一電壓負(fù)反饋電路2314的另一端及第一低通濾波器2315的輸入端相連；
第一低通濾波器2315的輸出端與微處理器24的信號輸入端C2相連。
[0027]應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)通過一次主回路三相電壓采集處理電路231采集的電壓超過微處理器24中預(yù)設(shè)的電壓閾值時，啟動過壓保護，其中，電壓閾值的設(shè)定及電壓閾值與所采集到測量線路的電壓的比較方式，設(shè)計人員可根據(jù)實際需要靈活設(shè)計。例如，當(dāng)任一相電壓值超過預(yù)設(shè)的電壓閾值或三相電壓總值超過預(yù)設(shè)的電壓閾值時，啟動過壓保護。
[0028]作為一個例子，如圖5a所示，對一次主回路三相電壓采集處理電路中的一路電壓采集電路的應(yīng)用場景進一步說明:
圖中，負(fù)載包括電阻R20和R21，其將輸入的交流電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號便于電壓互感器采集，T5為第二電壓互感器，電阻R22為采樣電阻將電壓互感器的輸出信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，UC為第一運算放大器，將VCC分壓后得到VGND，用于抬高進入第一運算放大器UC中的信號電平，以便輸出到微處理器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，R23和R24組成第一運算放大器UC的放大系數(shù)，將電壓互感器輸出的電壓信號進行放大，R24和C15組成第一電壓負(fù)反饋電路，R25和C14組成第一低通濾波器，通過ADC-U端口輸出信號進入微處理器中。
[0029]為了對測量線路的進行過流保護，使得過流時雙斷點動觸頭3與靜觸頭13分開，實現(xiàn)永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)進行分閘控制，如圖6所示，數(shù)據(jù)采集模塊23還包括與測量線路相連的一次主回路三相電流采集處理電路232，一次主回路三相電流采集處理電路232包括三路電流采集電路，每一電流采集電路均包括第一電流互感器2321、第二運算放大器2322、第二電壓負(fù)反饋電路2323以及第二低通濾波器2324 ;其中，
第一電流互感器2321的輸入端與測量線路的一相電路線相連，其輸出端與所述第二運算放大器2322的第一輸入端U21相連；
第二運算器放大器2322的第二輸入端U22與第二電壓負(fù)反饋電路2323的一端相連，其輸出端與第二電壓負(fù)反饋電路2323的另一端及第二低通濾波器2324的輸入端相連；
第二低通濾波器2324的輸出端與微處理器24的信號輸入端C2相連。
[0030]應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)通過一次主回路三相電流采集處理電路232采集的電流超過微處理器24中預(yù)設(shè)的第一電流閾值時，啟動過流保護，其中，第一電流閾值的設(shè)定及第一電流閾值與所采集到測量線路的電流的比較方式，設(shè)計人員可根據(jù)實際需要靈活設(shè)計。例如，當(dāng)任一相電流值超過預(yù)設(shè)的電流閾值或三相電流總值超過預(yù)設(shè)的電流閾值時，啟動過流保護。
[0031]作為一個例子，如圖6a所示，對一次主回路三相電流采集處理電路中的一路電流采集電路的應(yīng)用場景進一步說明:
圖中，T4為第一電流互感器，電阻R16為采樣電阻，用于將第一電流互感器T4采集到的電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，UB為第二運算放大器，將VCC分壓后得到VGND，用于抬高進入第二運算放大器UB中的信號電平，以便輸出到微處理器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，R17和R18組成第二運算放大器UB的放大系數(shù)，R18和C12組成第二電壓負(fù)反饋電路，R19和C13組成第二低通濾波器，通過ADC-1端口輸出信號進入微處理器中。
[0032]為了對測量線路的進行零序保護，使得啟動零序保護時雙斷點動觸頭3與靜觸頭13分開，實現(xiàn)永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)分閘，剩余電流分?jǐn)嗪?，在預(yù)先設(shè)定的延時機制下雙斷點動觸頭3與靜觸頭13吸合，實現(xiàn)永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)自動重合閘，如圖7所示，數(shù)據(jù)采集模塊23還包括與測量線路相連的零序電流采集處理電路233，包括第二電流互感器2331、穩(wěn)壓電路2332、第三運算放大器2333、第三電壓負(fù)反饋電路2334以及第三低通濾波器2335 ;其中，
第二電流互感器2331的輸入端與接線端子4相連，其輸出端與穩(wěn)壓電路2332的輸入端相連；
穩(wěn)壓電路2332包括相并聯(lián)的兩個穩(wěn)壓二極管，其輸出端與第三運算放大器233的第一輸入端U31相連；
第三運算器放大器2333的第二輸入端U32與第三電壓負(fù)反饋電路2334的一端相連，其輸出端與第三電壓負(fù)反饋電路2334的另一端及第三低通濾波器2335的輸入端相連；
第三低通濾波器2335的輸出端與微處理器24的信號輸入端M2相連。
[0033]應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)通過零序電流采集處理電路233采集的電流超過微處理器24中預(yù)設(shè)的第二電流閾值時，啟動零序保護，其中，重合閘延時時間的設(shè)定、第二電流閾值的設(shè)定及第二電流閾值與所采集到測量線路的電流的比較方式，設(shè)計人員可根據(jù)實際需要靈活設(shè)計。例如，當(dāng)電流總值的三分之一超過預(yù)設(shè)的第二電流閾值時，啟動零序保護。
[0034]作為一個例子，如圖7a所示，對零序電流采集處理電路的應(yīng)用場景進一步說明: 圖中，T2為第二電流互感器，電阻R4將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，相并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管D3和D4組成穩(wěn)壓電路，對輸出電壓信號的電平進行電壓鉗位，UA為第三運算放大器，R5和R7組成分壓電路，將VCC電壓進行分壓后得到VGND，用于抬高進入第三運算放大器UA中的信號電平，以便輸出到微處理器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，R6和R8組成第三運算放大器UA的放大系數(shù)，R8和C5組成第三電壓負(fù)反饋電路，R9和C6組成第三低通濾波器，通過ADC-1g端口輸出信號進入微處理器中。
[0035]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:
在本發(fā)明實施例中，由于設(shè)置有智能控制裝置，通過智能控制裝置實現(xiàn)分?jǐn)啾Ｗo能力，對線路上發(fā)生的漏電、短路或者過載過壓等故障能夠準(zhǔn)確判斷和及時分?jǐn)?，避免對設(shè)備造成的損壞或燒毀，還具有智能控制能力，能夠在故障出現(xiàn)時及時跳閘完成分?jǐn)啾Ｗo，且能夠在剩余電流分?jǐn)嗪笸ㄟ^預(yù)先設(shè)計的延時機制實現(xiàn)自動重合閘，經(jīng)延時時間結(jié)束自動重合閘后，如果故障排除則自動重合閘有效，如果故障未排除則無效。
[0036]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，所述的存儲介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，包括殼體和底座，所述殼體外部設(shè)有接線端子，所述殼體內(nèi)部包括滅弧裝置、雙斷點動觸頭、靜觸頭、運動軸架、反力彈簧、動鐵芯、塑料支架、線圈以及永磁體，其特征在于，所述殼體內(nèi)部還包括智能控制裝置，智能控制裝置包括直流供電電路、儲能電容、數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器和分合閘控制模塊；其中， 所述直流供電電路的輸入端外接交流電源，其輸出端與所述儲能電容及所述微處理器的電壓輸入端相連，用于提供直流電壓，并檢測所述儲能電容的電壓以及對所述儲能電容進行充電； 所述數(shù)據(jù)采集模塊的信號輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連，用于采集測量線路的電壓或電流的大小并輸出對應(yīng)的數(shù)字信號； 所述微處理器的信號輸出端與所述分合閘控制模塊的信號輸入端相連，用于獲取所述數(shù)字信號對應(yīng)的電平值，且將所述獲取的電平值與對應(yīng)預(yù)設(shè)的閾值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出分閘控制信號或合閘控制信號； 所述分合閘控制模塊的輸出端與所述線圈相連，用于根據(jù)獲取的分閘控制信號或合閘控制信號控制所述線圈產(chǎn)生與所述永磁體相反或相同的磁性，實現(xiàn)所述雙斷點動觸頭與靜觸頭分開或吸合。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，其特征在于，所述分合閘控制模塊包括第一整流橋、第一晶閘管、第二晶閘管、第三晶閘管、第四晶閘管、與所述線圈相連的控制端和與所述儲能電容相連的電壓端；其中， 所述第一整流橋的陽極與所述第一晶閘管的陽極相連，其陰極接地并與所述第二晶閘管的陰極、所述第三晶閘管的陰極及所述電壓端的第二端相連； 所述第一晶閘管的陰極與所述控制端的第一端及所述第三晶閘管的陽極相連； 所述第二晶閘管的陽極與所述第四晶閘管的陰極及所述控制端的第二端相連； 所述第四晶閘管的陽極與所述電壓端的第一端相連。
3.如權(quán)利要求2所述的重合閘開關(guān)，其特征在于，當(dāng)所述分合閘控制模塊獲取到所述微處理器輸出的分閘控制信號時，控制所述第三晶閘管及所述第四晶閘管導(dǎo)通，且保持所述第一晶閘管及所述第二晶閘管斷開，使得所述線圈產(chǎn)生與所述永磁體相反的磁性，實現(xiàn)所述雙斷點動觸頭與靜觸頭分開。
4.如權(quán)利要求2所述的永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，其特征在于，當(dāng)所述分合閘控制模塊獲取到所述微處理器輸出的合閘控制信號時，控制所述第一晶閘管及第二晶閘管導(dǎo)通，且保持所述第三晶閘管及所述第四晶閘管斷開，使得所述線圈產(chǎn)生與所述永磁體相同的磁性，實現(xiàn)所述雙斷點動觸頭與靜觸頭吸合。
5.如權(quán)利要求1所述的永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，其特征在于，所述直流供電電路包括整流濾波電路、儲能電容電壓檢測電路和內(nèi)部工作電源電路；其中， 所述整流濾波電路包括第一電壓互感器、第二整流橋和第五晶閘管，其輸入端外接所述交流電源，輸出端與所述儲能電容的一端相連； 所述儲能電容電壓檢測電路的輸入端與所述儲能電容的另一端相連，其輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連； 所述內(nèi)部工作電源電路包括用于電源電壓變換的1C，其輸入端與所述儲能電容的另一端相連，輸出端與所述微處理器的電壓輸入端相連。
6.如權(quán)利要求1所述的永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括與所述測量線路相連的一次主回路三相電壓采集處理電路，所述一次主回路三相電壓采集處理電路包括三路電壓采集電路，每一電壓采集電路均包括用于將電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號的負(fù)載、第二電壓互感器、第一運算放大器、第一電壓負(fù)反饋電路和第一低通濾波器；其中， 所述負(fù)載的一端與所述測量線路的一相電路線相連， 所述第二電壓互感器的輸入端與所述負(fù)載的另一端相連，其輸出端與所述第一運算放大器的第一輸入端相連； 所述第一運算器放大器的第二輸入端與所述第一電壓負(fù)反饋電路的一端相連，其輸出端與所述第一電壓負(fù)反饋電路的另一端及所述第一低通濾波器的輸入端相連； 所述第一低通濾波器的輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連。
7.如權(quán)利要求1所述的永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括與所述測量線路相連的一次主回路三相電流采集處理電路，所述一次主回路三相電壓采集處理電路包括三路電流采集電路，每一電流采集電路均包括第一電流互感器、第二運算放大器、第二電壓負(fù)反饋電路以及第二低通濾波器；其中， 所述第一電流互感器的輸入端與所述測量線路的一相電路線相連，其輸出端與所述第二運算放大器的第一輸入端相連； 所述第二運算器放大器的第二輸入端與所述第二電壓負(fù)反饋電路的一端相連，其輸出端與所述第二電壓負(fù)反饋電路的另一端及所述第二低通濾波器的輸入端相連； 所述第二低通濾波器的輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連。
8.如權(quán)利要求1所述的永磁式雙斷點剩余電流重合閘開關(guān)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括與所述測量線路相連的零序電流采集處理電路，包括第二電流互感器、穩(wěn)壓電路、第三運算放大器、第三電壓負(fù)反饋電路以及第三低通濾波器；其中， 所述第二電流互感器的輸入端與所述接線端子相連，其輸出端與所述穩(wěn)壓電路的輸入端相連； 所述穩(wěn)壓電路包括相并聯(lián)的兩個穩(wěn)壓二極管，其輸出端與所述第三運算放大器的第一輸入端相連； 所述第三運算器放大器的第二輸入端與所述第三電壓負(fù)反饋電路的一端相連，其輸出端與所述第三電壓負(fù)反饋電路的另一端及所述第三低通濾波器的輸入端相連； 所述第三低通濾波器的輸出端與所述微處理器的信號輸入端相連。
【文檔編號】H01H71/68GK104362580SQ201410552466
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】吳桂初, 王林浩, 朱翔鷗, 葉鵬 申請人:溫州大學(xué)