專利名稱：一種永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器的實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
永磁機(jī)構(gòu)采用全新的工作原理，將電磁機(jī)構(gòu)與永磁鐵有機(jī)地組合起來，避兔了分合閘位置機(jī)械脫扣、鎖扣系統(tǒng)所造成的不利因素，無需任何機(jī)械能而通過永磁鐵產(chǎn)生的保持力就可使真空開關(guān)保持在分合閘位置上。永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器具有體積小、重量輕、分合閘速度快、免維護(hù)、壽命長、節(jié)電、無油不燃、可靠性高、可以頻繁操作等眾多優(yōu)點(diǎn)，己在中壓開關(guān)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。目前，中高壓斷路器智能化程度較低，不能適應(yīng)智能配電網(wǎng)發(fā)展的需要。智能斷路器與傳統(tǒng)式斷路器相比較，不僅有對過載長延時(shí)、短路短延時(shí)、瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)、單相接地保護(hù)、負(fù)載監(jiān)控保護(hù)等參數(shù)均可以設(shè)定的功能，而且具有測量顯示功能。測量出的數(shù)據(jù)既可就地顯示也可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行顯示，自診斷功能可實(shí)現(xiàn)對斷路器運(yùn)行狀態(tài)檢測以及通信功能。當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信組網(wǎng)時(shí)，智能斷路器可用為電力自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程終端實(shí)現(xiàn)“四遙”，即所謂的遙測、遙信、遙控以及遙調(diào)，而且智能斷路器支持多種協(xié)議以適用不同的組網(wǎng)要求，現(xiàn)場應(yīng)用靈活。本發(fā)明將永磁機(jī)構(gòu)控制技術(shù)與繼電保護(hù)技術(shù)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了一種智能型的永磁斷路器控制器，使斷路器的智能化成為現(xiàn)實(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種智能型的永磁斷路器控制器；該控制器采用DSP+ARM雙核CPU， DSP用于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，ARM用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及通信等事務(wù)處理。為解決上述問題，本發(fā)明通過以下方案來實(shí)現(xiàn)一種永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器， 通過永磁機(jī)構(gòu)控制技術(shù)與繼電保護(hù)技術(shù)結(jié)合起來，形成智能型的永磁斷路器控制器，該控制器包括a、CPU模塊，用于監(jiān)測線路運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或發(fā)出報(bào)警信息；b、數(shù)據(jù)采集模塊，采集三相電壓、三相電流及零序電流，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，把數(shù)字信號(hào)送給CPU模塊；C、電源管理模塊，用于輸入的交流(PT或CT)，或直流(太陽能供電)，轉(zhuǎn)化為直流 12V，提供系統(tǒng)電源，對蓄電池、儲(chǔ)能電容進(jìn)行充放電管理；d、永磁驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)處理器的分合閘指令，驅(qū)動(dòng)線圈執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；e、通信模塊，用于接收外部指令或發(fā)送本地?cái)?shù)據(jù)；f、人機(jī)接口模塊，人機(jī)接口模塊包括液晶和鍵盤，用于參數(shù)設(shè)定。CPU模塊采用DSP+ARM雙核CPU，所述DSP用于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，所述ARM雙核CPU 用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及通信等事務(wù)處理。
數(shù)據(jù)采集模塊提供電流三段式保護(hù)、單相接地保護(hù)、低電壓閉鎖等繼電保護(hù)功能， 可實(shí)現(xiàn)故障隔離和故障定位；尤其對于小電流接地故障，通過計(jì)算并比較特征頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流分量幅值，能有效確定故障線路。電源管理模塊支持PT供電、CT自供電、備用蓄電池及太陽能供電，所述備用蓄電池提供充放電管理功能，自動(dòng)進(jìn)行蓄電池活化。永磁驅(qū)動(dòng)模塊集成了導(dǎo)向模塊和儲(chǔ)能電容管理模塊，可直接驅(qū)動(dòng)單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)。通信模塊集成了以太網(wǎng)口，支持光口和電口連接，并集成了 GPRS模塊、藍(lán)牙模塊、 RS485模塊、遙控模塊，所述GPRS模塊用于與主站通信，所述藍(lán)牙模塊用于無線調(diào)試及定值設(shè)定。該控制器具有故障錄波功能，可記錄多達(dá)5000條事件記錄，并具有自診斷功能， 可在線檢測采集通道和遙控通道的故障，及時(shí)告警。本發(fā)明雙核CPU，運(yùn)算能力強(qiáng)大，通訊接口豐富，支持標(biāo)準(zhǔn)電力協(xié)議。該控制器支持多種方式供電，并提供蓄電池充放電管理功能，自動(dòng)進(jìn)行蓄電池活化。該控制器集成了導(dǎo)向模塊和儲(chǔ)能電容管理模塊，可直接驅(qū)動(dòng)單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)。該控制器提供電流三段式保護(hù)、單相接地保護(hù)、低電壓閉鎖等繼電保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)故障隔離和故障定位；尤其對于小電流接地故障，通過計(jì)算并比較特征頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流分量幅值，能有效確定故障線路。該控制器具有故障錄波功能，可記錄多達(dá)5000條事件記錄。該控制器具有自診斷功能，可在線檢測采集通道和遙控通道的故障，及時(shí)告警；該智能控制器功能強(qiáng)大，與永磁斷路器配合，可充分滿足智能配電網(wǎng)建設(shè)的需求。以下是結(jié)合具體實(shí)施方式
與


對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明原理框圖；圖3為本發(fā)明供電電源系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，該控制器采用類似工業(yè)計(jì)算機(jī)的板卡式結(jié)構(gòu)，各功能板插在無源的母板上，方便現(xiàn)場的維護(hù)；卡板6包括鍵盤板4、母板5、板連接器3、IXD2、接線端1、下導(dǎo)槽 7。通過歐式插頭插到母板上，鍵盤板和LCD插在母板的另一面。如圖2所示，CPU模塊監(jiān)測線路運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或發(fā)出報(bào)警信息。數(shù)據(jù)采集模塊采集三相電壓、三相電流及零序電流，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，把數(shù)字信號(hào)送給CPU模塊。電源管理模塊將輸入的交流(PT或CT)，或直流(太陽能供電)，轉(zhuǎn)化為直流 12V，提供系統(tǒng)電源；對蓄電池、儲(chǔ)能電容進(jìn)行充放電管理。永磁驅(qū)動(dòng)電路模塊根據(jù)處理器的分合間指令，驅(qū)動(dòng)線圈執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。通信接口模塊用于接收外部指令或發(fā)送本地?cái)?shù)據(jù)。 人機(jī)接口模塊包括液晶和鍵盤，用于參數(shù)設(shè)定。該CPU模塊采用DSP+ARM雙核CPU，DSP用于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，ARM用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及通信等事務(wù)處理；采用I/O接口，通過遙控輸入；通信模塊集成了以太網(wǎng)口，支持光口和電口連接，集成了 GPRS模塊、藍(lán)牙模塊、RS485模塊、遙控模塊，GPRS用于與主站通信，藍(lán)牙模塊用于無線調(diào)試及定值設(shè)定；電源管理模塊支持PT供電、CT自供電及太陽能供電。提供蓄電池充放電管理功能，自動(dòng)進(jìn)行蓄電池活化；永磁驅(qū)動(dòng)模塊集成了驅(qū)動(dòng)線圈、導(dǎo)向模塊和儲(chǔ)能電容管理模塊，可直接驅(qū)動(dòng)單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)。數(shù)據(jù)采集模塊提供電流三段式保護(hù)、單相接地保護(hù)、低電壓閉鎖等繼電保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)故障隔離和故障定位；尤其對于小電流接地故障，通過計(jì)算并比較特征頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流分量幅值，能有效確定故障線路。該控器支持電力標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，包括IEC61850、101、104等。該控制器具有故障錄波功能，可記錄多達(dá) 5000條事件記錄。該控制器具有自診斷功能，可在線檢測采集通道和遙控通道的故障，及時(shí)口目。電源模塊原理框圖參見附圖3所示，采用反激模式開關(guān)電源，支持多種供電方式， 包括太陽能(18V)、CT(0-30V)、交直流(AC110V/220V, DC110V/220V)和蓄電池(12V)。蓄電池電量不足時(shí)，可由太陽能、CT或交直流任意一種電源為其充電。電源模塊將輸入轉(zhuǎn)換為直流12V，額定功率5W，供給各個(gè)子模塊。電能自動(dòng)分配，處理器系統(tǒng)優(yōu)先供電，其次為導(dǎo)向升壓模塊，最后為電池充電；當(dāng)電池充足后，自動(dòng)調(diào)節(jié)電源輸入功率，確保不會(huì)造成過充電；當(dāng)外部供電中斷或不足時(shí)，管理單元自動(dòng)轉(zhuǎn)入電池供電，電源模塊還提供蓄電池電壓檢測和自動(dòng)活化功能，延長電池使用壽命。永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)原理見圖4所示，合閘時(shí)，CPU輸出一合閘脈沖，使IGBT管Q5、Q8 導(dǎo)通，激勵(lì)電流正向流過合分閘線圈，使動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)合閘；分閘時(shí)，CPU輸出一分閘脈沖，使IGBT管Q6、Q7導(dǎo)通，激勵(lì)電流反向流過合分閘線圈，使動(dòng)鐵心運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分閘。
權(quán)利要求
1.一種永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器，其特征在于，通過永磁機(jī)構(gòu)控制技術(shù)與繼電保護(hù)技術(shù)結(jié)合起來，形成智能型的永磁斷路器控制器，該控制器包括a、CPU模塊，用于監(jiān)測線路運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或發(fā)出報(bào)警信息；b、數(shù)據(jù)采集模塊，采集三相電壓、三相電流及零序電流，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，把數(shù)字信號(hào)送給CPU模塊；c、電源管理模塊，用于輸入的交流(PT或CT)，或直流(太陽能供電)，轉(zhuǎn)化為直流12V， 提供系統(tǒng)電源，對蓄電池、儲(chǔ)能電容進(jìn)行充放電管理；d、永磁驅(qū)動(dòng)模塊，根據(jù)處理器的分合間指令，驅(qū)動(dòng)線圈執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；e、通信模塊，用于接收外部指令或發(fā)送本地?cái)?shù)據(jù)；f、人機(jī)接口模塊，人機(jī)接口模塊包括液晶和鍵盤，用于參數(shù)設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器，其特征在于所述CPU模塊采用DSP+ARM雙核CPU，所述DSP用于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，所述ARM雙核CPU用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及通信等事務(wù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊提供電流三段式保護(hù)、單相接地保護(hù)、低電壓閉鎖等繼電保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)故障隔離和故障定位；尤其對于小電流接地故障，通過計(jì)算并比較特征頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流分量幅值，能有效確定故障線路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器，其特征在于所述電源管理模塊支持PT供電、CT自供電、備用蓄電池及太陽能供電，所述備用蓄電池提供充放電管理功能，自動(dòng)進(jìn)行蓄電池活化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器，其特征在于所述永磁驅(qū)動(dòng)模塊集成了導(dǎo)向模塊和儲(chǔ)能電容管理模塊，可直接驅(qū)動(dòng)單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器，其特征在于所述通信模塊集成了以太網(wǎng)口，支持光口和電口連接，并集成了 GPRS模塊、藍(lán)牙模塊、RS485模塊、遙控模塊，所述GPRS模塊用于與主站通信，所述藍(lán)牙模塊用于無線調(diào)試及定值設(shè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器，其特征在于所述該控制器具有故障錄波功能，可記錄多達(dá)5000條事件記錄，并具有自診斷功能，可在線檢測采集通道和遙控通道的故障，及時(shí)告警。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁機(jī)構(gòu)斷路器智能控制器，通過永磁機(jī)構(gòu)控制技術(shù)與繼電保護(hù)技術(shù)結(jié)合起來，形成智能型的永磁斷路器控制器，該控制器包括CPU模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源管理模塊、永磁驅(qū)動(dòng)模塊、通信模塊、人機(jī)接口模塊，該控制器可直接驅(qū)動(dòng)單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)；可實(shí)現(xiàn)故障隔離和故障定位；尤其對于小電流接地故障，通過計(jì)算并比較特征頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流分量幅值，能有效確定故障線路。具有故障錄波功能，可記錄多達(dá)5000條事件記錄。該控制器具有自診斷功能，可在線檢測采集通道和遙控通道的故障，及時(shí)告警；該智能控制器功能強(qiáng)大，與永磁斷路器配合，可充分滿足智能配電網(wǎng)建設(shè)的需求。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102545388SQ20121002752
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者張佳, 王建強(qiáng) 申請人:深圳市金博聯(lián)電力技術(shù)有限公司