新型的多功能編碼器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種新型的多功能編碼器，包括主控MCU、磁保持繼電器、備用磁保持繼電器、工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲器、溫度采集模塊、LED指示燈顯示模塊、485通訊模塊、交流采集模塊、電流互感器、電壓互感器和開關(guān)驅(qū)動電路，其特點(diǎn)為工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲器、溫度采集模塊、LED指示燈顯示模塊和485通訊模塊分別與主控MCU連接，主控MCU通過一開關(guān)驅(qū)動電路連接磁保持繼電器，主控MCU通過另一開關(guān)驅(qū)動電路連接備用磁保持繼電器，主控MCU通過交流采集模塊分別與電流互感器和電壓互感器連接。實(shí)現(xiàn)了以單片機(jī)快速計(jì)算過零投切時(shí)刻點(diǎn)，確保了磁保持繼電器來控制電容器的過零投切，解決了可控硅容易出現(xiàn)損壞和燒毀的現(xiàn)象。
【專利說明】新型的多功能編碼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)，尤其涉及一種新型的多功能編碼器。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力行業(yè)中低壓成套裝置中電容器的投切開關(guān)即復(fù)合開關(guān)，由于復(fù)合開關(guān)采用 可控硅與磁保持繼電器并接，實(shí)現(xiàn)電壓過零導(dǎo)通和電流過零切斷，使復(fù)合開關(guān)在接通和斷 開的瞬間具有可控硅開關(guān)過零投切的優(yōu)點(diǎn)。其實(shí)現(xiàn)方法是：投入時(shí)是在電壓過零瞬間可控 硅先過零觸發(fā)，然后再將磁保持繼電器吸合導(dǎo)通；而切除時(shí)是先將磁保持繼電器斷開，可控 硅延時(shí)過零斷開，從而實(shí)現(xiàn)電流過零切除。因此復(fù)合開關(guān)對磁保持繼電器的電氣性能及工 藝要求相當(dāng)高。而現(xiàn)有市面上的磁保持繼電器還未能達(dá)到相應(yīng)的要求，由于磁保持繼電器 觸點(diǎn)容量低容易出現(xiàn)吸蝕現(xiàn)象，同時(shí)磁保持繼電器的機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了其動作的不穩(wěn)定性； 可控硅是屬于功率型半導(dǎo)體元件，對使用時(shí)的電壓電流條件要求苛刻，一旦電壓電流出現(xiàn) 較大波動時(shí)導(dǎo)致可控硅損壞或燒毀現(xiàn)象；因此造成現(xiàn)有市面上的復(fù)合開關(guān)還存在著應(yīng)用方 面的先天不足。本實(shí)用新型是針對可控硅和磁保持繼電器在低壓成套裝置應(yīng)用方面存在的 先天不足而精心研制開發(fā)的一種最新科技成果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的在于，針對上述發(fā)現(xiàn)的問題，提供一種新型的多功能編碼器，實(shí) 現(xiàn)了以單片機(jī)快速計(jì)算過零投切時(shí)刻點(diǎn)，確保了磁保持繼電器來控制電容器的過零投切， 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的采用可控硅與磁保持繼電器并接作為過零投切，解決了可控硅容易出現(xiàn)損壞和 燒毀的現(xiàn)象。
[0004] 本實(shí)用新型還可以監(jiān)測電力電容器的投入電流值，實(shí)時(shí)上報(bào)電容器的容值損耗確 保電容器的利用率。也可以實(shí)時(shí)采集電容器運(yùn)行時(shí)的溫度值，在溫度超限的情況下，強(qiáng)行退 出電容投入；又可以實(shí)時(shí)采集在電容投入時(shí)的電流值，在電流值超出電容額定電流2倍時(shí)， 強(qiáng)行退出電容投入；還可以在切除電容時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)開關(guān)通道的電流值，在判定磁保持 繼電器吸合的故障狀態(tài)下，強(qiáng)行斷開備用的磁保持繼電器，避免電容長期處于投入狀態(tài)，是 一種具有高安全性，高可靠性的新型的多功能編碼器。
[0005] 本實(shí)用新型的目的可以這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的一種新型的多功能編碼器，包括主控 MCU、磁保持繼電器、備用磁保持繼電器、工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲器、溫度采集模塊、LED指 示燈顯示模塊、485通訊模塊、交流采集模塊、電流互感器、電壓互感器和開關(guān)驅(qū)動電路，其 特征在于，所述的工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲器、溫度采集模塊、LED指示燈顯示模塊和485通 訊模塊分別與主控MCU連接，主控MCU通過一開關(guān)驅(qū)動電路連接磁保持繼電器，主控MCU通 過另一開關(guān)驅(qū)動電路連接備用磁保持繼電器，主控MCU通過交流采集模塊分別與電流互感 器和電壓互感器連接。
[0006] 本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)中包含了多個(gè)（l~n)磁保持繼電器、多個(gè)（l~n)備用磁保持繼 電器、開關(guān)驅(qū)動電路、工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲器、溫度采集模塊、LED指示燈顯示模塊、485 通訊模塊、交流采集模塊、多個(gè)（l~n)電流互感器、多個(gè)（l~n)電壓互感器和開關(guān)驅(qū)動電路。 所述的多個(gè)（Γη)磁保持繼電器是在驅(qū)動電路控制下作為電容器的投切開關(guān)；所述的多個(gè) (1~η)備用磁保持繼電器是作為保護(hù)開關(guān)使用，在電容切除時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)開關(guān)通道的 電流值，在判定用于投切使用的磁保持繼電器吸合的故障狀態(tài)下，強(qiáng)行斷開備用的磁保持 繼電器，避免電容長期處于投入狀態(tài)，保護(hù)設(shè)備可靠運(yùn)行；所述的工作電源模塊是將交流 220V作為電源輸入，經(jīng)過電源模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供給個(gè)電路模塊使用；所述的數(shù)據(jù) 存儲器是用于對各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；所述的溫度采集模塊是采集電容器自 身的溫度值，在溫度超限的情況下，強(qiáng)行退出電容投入；所述的LED指示燈顯示模塊是包括 工作電源和投切信號指示燈，可以通過指示燈觀察本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器 是否正常工作以及電容器投切情況；所述的485通訊模塊是用于與外接控制設(shè)備的數(shù)據(jù)通 訊與信息交換；所述的交流采集模塊包括電能計(jì)量芯片和信號處理電路，電能計(jì)量芯片采 用高精度AD芯片，高精度AD芯片作為電壓電流計(jì)量使用，信號處理電路的作用是將輸入的 電壓電流信息調(diào)理成高精度AD芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算的信號，再將結(jié)果定 時(shí)傳送給主控MCU，主要是采集電流、相電壓、線電壓、電容器電壓、電容投入電流等數(shù)據(jù)參 數(shù)用于判斷電壓過零投入及電流過零斷開以及電容器損耗參數(shù)計(jì)算；所述的多個(gè)（l~n)電 流互感器是用于采集電容投入時(shí)的電流，在電流值超出電容額定電流2倍時(shí)，強(qiáng)行退出電 容投入，同時(shí)投入的電流也可以作為計(jì)算電容器損耗的一個(gè)參數(shù)；所述的多個(gè)（l~n)電壓 互感器是用于采集相電壓、線電壓、電容器電壓等參數(shù)可以作為判斷電壓過零及計(jì)算電容 器損耗的依據(jù)。
[0007] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：
[0008] 本實(shí)用新型在正常通電運(yùn)行時(shí)，主控MCU在首次控制磁保持繼電器進(jìn)行投切動作 時(shí)，主控MCU能夠準(zhǔn)確的記錄磁保持繼電器在發(fā)出閉合或斷開指令的時(shí)刻點(diǎn)以及磁保持繼 電器真正閉合或斷開的時(shí)刻點(diǎn)，并計(jì)算出磁保持繼電器在閉合與斷開時(shí)的行程時(shí)間。由于 每個(gè)磁保持繼電器的投切行程時(shí)間各異，采用本實(shí)用新型的計(jì)算方法，能夠根據(jù)不同磁保 持繼電器的投切行程時(shí)間，主控MCU計(jì)算并提前發(fā)出驅(qū)動信號，以便磁保持繼電器能夠在 正確的時(shí)刻正常動作。
[0009] 本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器，可以通過溫度采集模塊實(shí)時(shí)采集電容器 的溫度值，當(dāng)采集的溫度值超出預(yù)置的參數(shù)時(shí)(參數(shù)可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境設(shè)置)，本實(shí)用新 型所述的新型的多功能編碼器中的備用磁保持繼電器強(qiáng)行斷開，防止電容器溫度過高，造 成電容器出現(xiàn)爆裂或燒毀等故障。
[0010] 本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器，可以通過多個(gè)（l~n)電流互感器及交流 采集模塊實(shí)時(shí)采集電容器投入時(shí)的電流值，在電流值超出電容額定電流2倍時(shí)，本實(shí)用新 型所述的新型的多功能編碼器中的備用磁保持繼電器強(qiáng)行斷開，強(qiáng)行退出電容投入，保護(hù) 設(shè)備可靠運(yùn)行。
[0011] 本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器，可以在切除電容時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)開關(guān) 通道的電流值，在判定磁保持繼電器吸合的故障狀態(tài)下，本實(shí)用新型所述的新型的多功能 編碼器中的備用磁保持繼電器強(qiáng)行斷開，避免電容長期處于投入狀態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的多功能編碼器的結(jié)構(gòu)圖。
[0013] 圖1-1是圖1中沒有安裝485通訊模塊的電路原理框圖。
[0014] 圖1-2是圖1中沒有安裝溫度采集模塊的電路原理框圖。
[0015] 圖1-3是圖1中沒有安裝備用磁保持繼電器的電路原理框圖。
[0016] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的多功能編碼器的電壓過零閉合及行程時(shí)間曲 線圖。
[0017] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的多功能編碼器的電流過零斷開及行程時(shí)間曲 線圖。
[0018] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的多功能編碼器的工作原理框圖。
[0019] 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的多功能編碼器的保護(hù)電路工作原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器的工作原理及 工作過程進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0021] 如圖1所示，是本實(shí)用新型所述實(shí)施例的新型的多功能編碼器的結(jié)構(gòu)圖。包括主 控MCU，多個(gè)(可以是Γη)磁保持繼電器，多個(gè)(可以是Γη)備用磁保持繼電器，工作電源 模塊，數(shù)據(jù)存儲器，溫度采集模塊，LED指示燈顯示模塊，485通訊模塊，交流采集模塊，多個(gè) (可以是l~n)電流互感器，多個(gè)(可以是l~n)電壓互感器，開關(guān)驅(qū)動電路。本實(shí)用新型所述 的η為自然數(shù)。所述的工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲器、溫度采集模塊、LED指示燈顯示模塊和 485通訊模塊分別與主控MCU連接，主控MCU通過一開關(guān)驅(qū)動電路連接磁保持繼電器，主控 MCU通過另一開關(guān)驅(qū)動電路連接備用磁保持繼電器，主控MCU通過交流采集模塊分別與電 流互感器和電壓互感器連接。本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)如圖5所示，備用磁保持繼電器一方面接 到A線、B線、C線、N線，另一方面與磁保持繼電器連接，磁保持繼電器接到電力電容器上。 本實(shí)用新型下述的電容器指"電力電容器"。
[0022] 1)主控MCU :采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，完成傳輸與控制、并發(fā)出控制信號驅(qū)動磁保持繼 電器進(jìn)行投切動作，這些校準(zhǔn)分析及計(jì)算程序?yàn)橐话慵夹g(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0023] 2)多個(gè)（l~n)磁保持繼電器：采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，作為電力行業(yè)中低壓成套裝置 中電容器的投切元件。
[0024] 3)多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器：采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，充當(dāng)一種開關(guān)元件，在判定 磁保持繼電器吸合的故障狀態(tài)下，本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器中的備用磁保持 繼電器強(qiáng)行斷開，避免電容長期處于投入狀態(tài)，為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0025] 4)工作電源模塊：交流220V作為電源輸入，經(jīng)過電源模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供 給個(gè)電路模塊使用，其中主控MCU、數(shù)據(jù)存儲器，485通訊模塊工作電源為3. 3V直流電壓，交 流采集模塊工作電壓為5V，投切開關(guān)控制模塊工作電壓為12V。這些工作電源模塊為一般 技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0026] 5)數(shù)據(jù)存儲器：此模塊對各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，可以采用各類存儲 介質(zhì)，為現(xiàn)有技術(shù)。
[0027] 6)溫度采集模塊：采用市售的ptlOO鉬電阻，外接直接置于電容器表面可以快速 響應(yīng)溫度變化，所述的ptlOO鉬電阻為現(xiàn)有市售產(chǎn)品。
[0028] 7) LED指示燈顯示模塊：包括工作電源和投切信號指示燈，指示燈顯示的內(nèi)容包 含本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器的工作狀態(tài)以及電容器投切狀態(tài)。
[0029] 8) 485通訊模塊：此模塊是對外接控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊與信息交換，為現(xiàn)有技 術(shù)。
[0030] 9)交流采集模塊：包括電能計(jì)量芯片和信號處理電路，電能計(jì)量芯片采用高精度 AD芯片，高精度AD芯片作為電壓電流計(jì)量使用，信號處理電路的作用是將輸入的電壓電流 信息調(diào)理成高精度AD芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算的信號，再將結(jié)果定時(shí)傳送給 主控MCU，為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0031] 10)多個(gè)（l~n)電流互感器：采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，用于采集電容投入時(shí)的電流，線 電流、相電流等。
[0032] 11)多個(gè)（l~n)電壓互感器：采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，用于采集相電壓、線電壓、電容器 電壓等參數(shù)可以作為判斷電壓過零及計(jì)算電容器損耗的依據(jù)。
[0033] 12)開關(guān)驅(qū)動電路：此模塊為一般開關(guān)電路，當(dāng)主控MCU發(fā)出控制信號指令時(shí)，經(jīng) 工作電源模塊提供12V的直流電壓供給開關(guān)電路使用，使得開關(guān)電路閉合，這些開關(guān)電路 為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0034] 如圖1-1所示，是圖1中沒有安裝485通訊模塊的電路原理框圖。本實(shí)用新型可 以不安裝485通訊模塊，此時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)就不具有485通訊模塊功能，但本實(shí)用新型 還能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，只是不能通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)了。
[0035] 如圖1-2所示，是圖1中沒有安裝溫度采集模塊的電路原理框圖。本實(shí)用新型可 以不安裝溫度采集模塊，此時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)就不具有溫度采集模塊功能，但本實(shí)用新 型還能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，只是不具有溫度報(bào)警功能以及防止電容器溫度過高，出現(xiàn) 爆裂或燒毀等故障。
[0036] 如圖1-3所示，是圖1中沒有安裝備用磁保持繼電器的電路原理框圖。本實(shí)用新型 可以不安裝備用磁保持繼電器，此時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)就不具有備用磁保持繼電器功能， 但本實(shí)用新型還能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，只是不具有強(qiáng)行斷開多個(gè)（Γη)備用磁保持繼 電器，防止電容器溫度過高，出現(xiàn)爆裂或燒毀等故障的功能。
[0037] 如圖2所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的多功能編碼器的電壓過零閉合及行 程時(shí)間曲線圖，其中h為主控MCU首次發(fā)出的閉合指令的時(shí)刻點(diǎn)，t 2為磁保持繼電器驅(qū)動 電路接收閉合指令且磁保持繼電器真正閉合的時(shí)刻點(diǎn)，Λ h為磁保持繼電器閉合的行程時(shí) 間（單位ms), Ta為首次檢測到的電壓過零的時(shí)刻點(diǎn)，由于工頻交流電源的周期是20ms,在 一個(gè)工頻周期里，電源電壓過零會出現(xiàn)2次過零時(shí)刻，因此Ta+ΙΟ為第二次檢測到的電壓過 零的時(shí)刻點(diǎn)（單位ms )，?\為第二次檢測到電壓過零時(shí)刻點(diǎn)，即主控MCU發(fā)出磁保持繼電器 的閉合指令的時(shí)刻點(diǎn)。
[0038] 如圖3所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例的本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器的 電流過零斷開及行程時(shí)間曲線圖，其中t 3為主控MCU首次發(fā)出的斷開指令的時(shí)刻點(diǎn)，t4為 磁保持繼電器驅(qū)動電路接收斷開指令且磁保持繼電器真正斷開的時(shí)刻點(diǎn)，Λ t2為磁保持繼 電器斷開的行程時(shí)間（單位ms)，Tb為首次檢測到的電流過零的時(shí)刻點(diǎn)，由于工頻交流電源 的周期是20ms，在一個(gè)工頻周期里，電源電流過零會出現(xiàn)2次過零時(shí)刻，Tb+ΙΟ為第二次檢 測到的電流過零的時(shí)刻點(diǎn)（單位ms)，T 2為第二次檢測到電流過零時(shí)，主控MCU發(fā)出磁保持 繼電器的斷開指令的時(shí)刻點(diǎn)。
[0039] 結(jié)合圖1、圖2、圖3所示，為了計(jì)算出磁保持繼電器閉合的行程時(shí)間即Λ h、磁保 持繼電器斷開的行程時(shí)間即Λ t2、主控MCU發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令時(shí)刻點(diǎn)?\以及主 控MCU發(fā)出磁保持繼電器的斷開指令的時(shí)刻點(diǎn)Τ 2。若主控MCU發(fā)出控制閉合指令驅(qū)動開關(guān) 驅(qū)動電路閉合磁保持繼電器，在這個(gè)過程中數(shù)據(jù)存儲器存儲主控MCU發(fā)出控制閉合指令的 時(shí)刻點(diǎn)h，數(shù)據(jù)存儲器存儲磁保持繼電器閉合時(shí)刻點(diǎn)t 2。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲器存儲完h和t2后， 主控MCU計(jì)算出的磁保持繼電器閉合的行程時(shí)間即Λ Wh，此時(shí)數(shù)據(jù)存儲器繼續(xù)存儲 主控MCU計(jì)算出的磁保持繼電器閉合的行程時(shí)間Λ h。當(dāng)交流采集模塊檢測到第一次電壓 過零時(shí)刻點(diǎn)Ta后，主控MCU開始計(jì)算發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令時(shí)刻點(diǎn)TfTa+lO- Λ &， 主控MCU控制在?\時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令驅(qū)動電器驅(qū)動電路進(jìn)行閉合動作， 確保磁保持繼電器在Ta+ΙΟ該時(shí)刻點(diǎn)過零投切。數(shù)據(jù)存儲器存儲常量Λ h和變量?\作為 閉合磁保持繼電器的計(jì)算參數(shù)，以便本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器進(jìn)行閉合磁保 持繼電器時(shí)使用。若主控MCU發(fā)出控制斷開指令驅(qū)動開關(guān)驅(qū)動電路斷開磁保持繼電器，在 這個(gè)過程中數(shù)據(jù)存儲器存儲主控MCU發(fā)出控制斷開指令的時(shí)刻點(diǎn)t 3，數(shù)據(jù)存儲器存儲磁保 持繼電器斷開時(shí)刻點(diǎn)t4。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲器存儲完t3和t 4后，主控MCU計(jì)算出的磁保持繼電器 斷開的行程時(shí)間即At2=t4-t 3，此時(shí)數(shù)據(jù)存儲器繼續(xù)存儲主控MCU計(jì)算出的磁保持繼電器 斷開的行程時(shí)間Λ t2。當(dāng)交流采集模塊檢測到第一次電流過零時(shí)刻點(diǎn)Tb后，主控MCU開始 計(jì)算發(fā)出磁保持繼電器的斷開指令時(shí)刻點(diǎn)T 2=Tb+10- Λ t2，主控MCU控制在T2時(shí)刻時(shí)發(fā)出 磁保持繼電器的斷開指令驅(qū)動電器驅(qū)動電路進(jìn)行斷開動作，確保磁保持繼電器在Tb+ΙΟ該 時(shí)刻點(diǎn)過零投切。數(shù)據(jù)存儲器存儲常量Λ t2和變量T2作為斷開磁保持繼電器的計(jì)算參數(shù)， 以便本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器進(jìn)行斷開磁保持繼電器時(shí)使用。
[0040] 當(dāng)本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器中的交流采集模塊檢測到電壓過零 點(diǎn)時(shí)刻Ta且需要閉合磁保持繼電器時(shí)，主控MCU調(diào)用數(shù)據(jù)存儲器存儲的常量Λ 和變 量1\作為閉合磁保持繼電器的計(jì)算參數(shù)，計(jì)算出此時(shí)檢測到電壓過零投入時(shí)的時(shí)刻點(diǎn)為 TfTa+lO- Λ &，主控MCU將控制在?\時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令驅(qū)動電器驅(qū)動電 路進(jìn)行閉合動作。當(dāng)交流采集模塊檢測到電流過零點(diǎn)時(shí)刻Tb且需要斷開磁保持繼電器時(shí)， 主控MCU調(diào)用數(shù)據(jù)存儲器存儲的常量Λ t2和變量T2作為斷開磁保持繼電器的計(jì)算參數(shù)，計(jì) 算出此時(shí)檢測到電壓過零斷開時(shí)的時(shí)刻點(diǎn)為T 2=Tb+10- Λ t2。主控MCU將控制在Τ2時(shí)刻時(shí) 發(fā)出磁保持繼電器的斷開指令驅(qū)動電器驅(qū)動電路進(jìn)行斷開動作。
[0041] 如圖4所示，是本實(shí)用新型所述實(shí)施例的本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器 的工作原理框圖。其中Α線、Β線、C線、Ν線分別通過銅導(dǎo)線連接至本實(shí)用新型所述的新型 的多功能編碼器A、B、C、N端口，工作電源模塊將采集的交流220V作為電源輸入，經(jīng)過電源 模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供給個(gè)電路模塊使用，其中主控MCU、數(shù)據(jù)存儲器，485通訊模塊 工作電源為3. 3V直流電壓，交流采集模塊工作電源為5V直流電壓，投切開關(guān)控制模塊工作 電源為12V直流電壓。
[0042] 如圖5所示，是本實(shí)用新型所述實(shí)施例的本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器 的保護(hù)電路工作原理框圖，為了保證設(shè)備可靠安全運(yùn)行，為了加強(qiáng)電力電容器的使用壽命， 本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器增加了多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器作為保護(hù)開關(guān) 使用。當(dāng)本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器正常工作時(shí)，多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器 處于常閉狀態(tài)，電容器的投切是通過控制多個(gè)（l~n)磁保持繼電器的通斷實(shí)現(xiàn)。當(dāng)溫度采 集模塊實(shí)時(shí)采集電容器的溫度值超出預(yù)置的參數(shù)時(shí)(參數(shù)可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境設(shè)置)，主控 MCU分析比較后通過I/O 口發(fā)出邏輯控制信號，經(jīng)開關(guān)驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動多個(gè)（l~n) 備用磁保持繼電器動作能力的控制信號中，強(qiáng)行斷開多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器，防止電 容器溫度過高，出現(xiàn)爆裂或燒毀等故障。當(dāng)交流采集模塊中的多個(gè)（1~η)電流互感器實(shí)時(shí) 采集的電容器投入時(shí)電流值超出電容器額定電流2倍時(shí)，主控MCU分析比較后通過I/O 口 發(fā)出邏輯控制信號，經(jīng)開關(guān)驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器動作能 力的控制信號中，強(qiáng)行斷開多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器，保護(hù)多個(gè)（Γη)磁保持繼電器的 可靠動作。當(dāng)設(shè)備切除電容時(shí)，交流采集模塊中的多個(gè)（1~η)電流互感器實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)開 關(guān)通道的電流值，若還存在投入時(shí)的電流值時(shí)，即判定多個(gè)（1~η)磁保持繼電器出現(xiàn)吸合的 故障，此時(shí)主控MCU通過I/O 口發(fā)出邏輯控制信號，經(jīng)開關(guān)驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動多個(gè) (Γη)備用磁保持繼電器動作能力的控制信號中，強(qiáng)行斷開多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器避 免電容器長期處于投入狀態(tài)。因此通過增加多個(gè)（1~η)備用磁保持繼電器來作為保護(hù)開關(guān)， 能夠提高本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器運(yùn)行的安全性、可靠性。
[0043] 結(jié)合圖4、圖5所示，當(dāng)Α線、Β線、C線、Ν線及電容器分別接入本實(shí)用新型所述 的新型的多功能編碼器的相應(yīng)的接線端子上時(shí)，本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器中 的交流采集模塊實(shí)時(shí)采集線路電壓、電流和電容器運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過其信號處理電路調(diào)理后 送入電能計(jì)量芯片，主控MCU通過SPI通信總線控制電能計(jì)量芯片（數(shù)據(jù)采集模塊芯片）對 該信號做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，以便獲得相電壓、線電壓、電容電壓、投入電流等信息， 再通過SPI通信總線將相電壓、線電壓、電容電壓、投入電流等信息定時(shí)傳送給主控MCU，主 控MCU把計(jì)算出合適的投切策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制信號，經(jīng)開關(guān)驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換為具有 驅(qū)動磁保持繼電器動作能力的控制信號，驅(qū)動相應(yīng)通道的磁保持繼電器通斷。由于每個(gè)磁 保持繼電器的閉合和斷開的行程時(shí)間各異，為了保證磁保持繼電器在接點(diǎn)的動作時(shí)刻點(diǎn)準(zhǔn) 確，本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器將通過主控MCU準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)磁保持繼電器的 斷開和閉合行程時(shí)間，并存儲在數(shù)據(jù)存儲器中。當(dāng)本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器 的交流采集模塊檢測到電壓過零點(diǎn)時(shí)刻Ta且需要閉合磁保持繼電器時(shí)，主控MCU調(diào)用數(shù)據(jù) 存儲器存儲的常量Λ A和變量?\作為閉合磁保持繼電器的計(jì)算參數(shù)，計(jì)算出此時(shí)檢測到電 壓過零投入時(shí)的時(shí)刻點(diǎn)為TfTa+lO- Λ h，主控MCU將控制在?\時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器 的閉合指令開關(guān)驅(qū)動電路進(jìn)行閉合動作。當(dāng)交流采集模塊檢測到電流過零點(diǎn)時(shí)刻Tb且需 要斷開磁保持繼電器時(shí)，主控MCU調(diào)用數(shù)據(jù)存儲器存儲的常量Λ t2和變量T2作為斷開磁保 持繼電器的計(jì)算參數(shù)，計(jì)算出此時(shí)檢測到電壓過零斷開時(shí)的時(shí)刻點(diǎn)為T 2=Tb+10-Λ t2。主 控MCU將控制在T2時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的斷開指令開關(guān)驅(qū)動電路進(jìn)行斷開動作。同 時(shí)主控MCU將根據(jù)磁保持繼電器實(shí)際閉合與斷開的情況由I/O 口發(fā)出控制信號，經(jīng)LED指 示燈顯示模塊電路控制LED指示燈的顯示狀態(tài)，來指示本實(shí)用新型所述的新型的多功能編 碼器的工作狀態(tài)以及電容器投切狀態(tài)。本實(shí)用新型所述的新型的多功能編碼器的交流采 集模塊連接了多個(gè)（l~n)電流互感器和多個(gè)（l~n)電壓互感器，可以實(shí)時(shí)采集線路的相電 壓、線電壓，電容器的電容電壓及投切電流等信息反饋至主控MCU，通過采集的這些信息，可 以認(rèn)為的計(jì)算出電容器實(shí)際運(yùn)行后的損耗。若經(jīng)交流采集模塊采集的電容電壓為U，線電 壓為"，U CA，電容器投切電流IAB，IBC，ICA，則可以計(jì)算電容實(shí)際的投入容量Q c=UabXIab +UBCXIBC+UCAXICA。根據(jù)電容器額定容量Qe可以知道，電容器未出現(xiàn)損耗時(shí)的投入量 Qcl=QeX (U/Ue)2,(其中U是采集的電容電壓，Ue是電力電容器的額定電壓)，這樣可以計(jì)算 出損耗系數(shù)β =QC/Qa。由于當(dāng)電容器損耗值達(dá)到1/3時(shí)，電容器的利用率降低，在成套裝置 中利用電容器作為補(bǔ)償?shù)男Ч陆?，?dāng)電容器損耗值達(dá)到2/3時(shí)，電容器的輸出電流加大， 電容器的發(fā)熱量高，電容器容易出現(xiàn)安全隱患，因此在檢測電容器的損耗系數(shù)β具有發(fā)明 創(chuàng)造意義。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型的多功能編碼器，包括主控MCU、磁保持繼電器、備用磁保持繼電器、工作 電源模塊、數(shù)據(jù)存儲器、溫度采集模塊、LED指示燈顯示模塊、485通訊模塊、交流采集模塊、 電流互感器、電壓互感器和開關(guān)驅(qū)動電路，所述主控MCU完成傳輸與控制、并發(fā)出控制信號 驅(qū)動磁保持繼電器進(jìn)行投切動作，其特征在于，所述的工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲器、溫度采 集模塊、LED指示燈顯示模塊和485通訊模塊分別與主控MCU連接，主控MCU通過一開關(guān)驅(qū) 動電路連接磁保持繼電器，主控MCU通過另一開關(guān)驅(qū)動電路連接備用磁保持繼電器，主控 MCU通過交流采集模塊分別與電流互感器和電壓互感器連接。
【文檔編號】H02J3/18GK203839956SQ201420011446
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】易智勇, 傅宇宏, 郭毓斌, 王功焰 申請人:福建陽谷智能技術(shù)有限公司