三相電源自動重合閘保護器的製作方法
2023-10-23 09:43:47 1
專利名稱：三相電源自動重合閘保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種三相用電保護器，具體涉及ー種可自動重合閘的三相電源保護器。
背景技術：
目前在電カ行業和電信等領域所用的智能三相用電保護器主要用於做三相電路中的保護開關。其整機由於採用了微電腦控制，能實時、準確、在線監控供電線路的運行情況，一旦線路出現漏電、過載、短路、過壓、欠壓等情況，用電保護器能立刻啟動保護程序，發出指令切斷供電線路，防患於未然，並且提醒當前事故類型，當供電線路故障排除後，用電保護器又重新恢復供電。現在市場上的三相用電保護器的結構主要由繼電器或者磁保持繼電器和控制電路構成。從實用角度上考慮，如此設計可以用來彌補漏電開關、空氣開關上的不足，但卻不能完全替代它們，因為，一旦出現產品失效的問題，後果將不堪設想。所以它在正常使用情況下，還必須配合空氣開關一起使用，這樣，它的應用範圍在很大程度上受到了限制。
發明內容本實用新型目的在於提供ー種三相分體式自動重合閘保護器，其採用漏電斷路器和斷路器執行機構配合控制處理單元的形式，不但能實時、準確、在線監控供電線路的運行情況，而且一旦線路出現漏電、過載、短路、過壓、欠壓時，保護器能立刻啟動漏電斷路器進行分斷，切斷供電線路，當供電線路故障排除後，微電腦控制斷路器執行機構帶動閘刀合閘，又重新恢復供電。如此，即使電路失效，採用的漏電斷路器可以有效保護用電線路短路的故障，起到和傳統保護開關一祥的作用。為了解決現有技術中的這些問題，本實用新型提供的技術方案是ー種三相電源自動重合閘保護器，它包括控制處理單元、漏電斷路器以及斷路器執行機構，所述的控制處理單元包括採樣單元與微電腦控制單元，所述的採樣單元採集交流電參量數據並送至微電腦控制單元處理運算，所述的微電腦處理控制單元控制漏電斷路器與斷路器執行機構，保護器的分斷動作通過漏電斷路器完成，所述的合閘動作通過斷路器執彳了機構完成。詳細的技術方案是ー種三相電源自動重合閘保護器，它包括控制處理單元、漏電斷路器以及斷路器執行機構，所述的控制處理單元包括採樣單元與微電腦控制單元，所述的採樣單元採集交流電參量數據並送至微電腦控制單元處理運算，所述的微電腦處理控制單元控制漏電斷路器與斷路器執行機構，保護器的分斷動作通過漏電斷路器完成，所述的合閘動作通過斷路器執行機構完成，所述的採樣單元包括三相電壓採樣模塊、三相電流採樣模塊、漏電流採樣模塊與模擬運算模塊，所述的三相電壓採樣模塊、三相電流採樣模塊、 漏電流採樣模塊分別接入模擬運算模塊，所述的模擬運算模塊用於對採集得到的三相電壓數據、三相電流數據以及漏電流數據進行模擬運算，並發送至微電腦控制單元，所述的三相
3電源自動重合閘保護器還包括用戶輸入単元，所述的微電腦控制単元內設有用戶接ロ處理単元，所述的三相電源自動重合閘保護器外部設有總線接ロ，所述的用戶輸入単元接入總線接ロ，所述的用戶接ロ處理單元用於對總線接ロ的管理，所述的三相電源自動重合閘保護器還包括多個狀態顯示燈，所述的狀態顯示燈設於保護器的面板上，每個狀態顯示燈對應顯示系統運行狀態、分合閘狀態以及分閘故障類型，所述的狀態顯示燈接入總線接ロ並且受用戶接ロ處理單元控制，所述的三相電源自動重合閘保護器還包括顯示單元，所述的顯示單元與微電腦控制單元相連，用於顯示三相電壓值以及出現各類型故障的次數，所述的三相分體式自動重合閘保護器包括一通訊單元，所述的通訊單元用於保護器與上位機的信息交流，所述的三相分體式自動重合閘保護器包括ー電源管理単元，所述的電源管理單元為所述的斷路器執行機構、微電腦控制單元以及通訊單元分別供電，用於保證系統各部分用電正常，三相分體式自動重合閘保護器包括一數據存儲単元，所述的數據存儲単元與微電腦控制單元相連，用於存儲各種參數，斷路器執行機構上設有手動/自動切換旋鈕，所述的手動/自動切換旋鈕用於切換保護器的控制方式和狀態。相比於現有技術中的解決方案，本實用新型優點是I.本實用新型所提供的三相電源自動重合閘保護器採用了全新的設計理念，利用電カ行業中業已成熟的漏電斷路器作為執行元件，徹底解決了原先利用繼電器或磁保持繼電器分斷能力小的弊端，精心設計的執行機構能在電動操作和手動操作之間任意切換，全新設計的檢測電路和控制電路能實時、準確、在線監控供電線路的運行情況。一旦線路出現漏電、過載、短路、過壓、欠壓時，保護器立刻啟動相應的保護動作，通過對應的指令切斷後端的供電並指示。當供電線路故障排除後，保護器重新恢復供電；2.本實用新型在斷路器執行機構上所設置的手動/自動旋鈕可使保護器在自動狀態與手動狀態下進行切換，自動切換下有微電腦控制器對斷路器執行機構夠與漏電斷路器進行集中控制，而手動狀態下則可以進行人工手動合閘或分閘，由於採用的是漏電斷路器作為執行元件，因而即使是在手動狀態下，保護器仍具有熱脫扣和短路分斷的能力；3. 綜上，產品可替代傳統的空氣開關和漏電斷路器，更是替換傳統空氣開關和自動合閘組合的換代產品。
以下結合附圖
及實施例對本實用新型作進ー步描述圖I為本實用新型的結構原理框圖；圖2為本實用新型中微電腦控制單元在斷路器執行機構一端的控制電路原理圖；其中1、微電腦控制單元；2、斷路器執行機構；3、漏電斷路器；4、三相電壓採樣模塊；5、三相電流採樣模塊；6、漏電流採樣模塊；8、用戶接ロ處理單元；9、顯示燈；10、用戶輸入單元；11、顯示單元；12、通訊單元；13、電源管理單元；14、數據存儲單元。
具體實施方式
以下結合具體實施例對上述方案做進ー步說明。應理解，這些實施例是用於說明本發明而不限於限制本發明的範圍。實施例中採用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進ー步調整，未註明的實施條件通常為常規實驗中的條件。實施例本實施例所描述的三相電源自動重合閘保護器，如圖I所示，它包括控制處理單元、漏電斷路器3以及斷路器執行機構2，所述的控制處理單元包括採樣單元與微電腦控制単元1，所述的採樣單元採集交流電參量數據並送至微電腦控制單元I處理運算，所述的微電腦處理控制單元控制漏電斷路器3與斷路器執行機構2，保護器的分斷動作通過漏電斷路器3內的分勵脫扣器或者執行機構完成，所述的合閘動作通過斷路器執行機構2完成，所述的採樣單元包括三相電壓採樣模塊4、三相電流採樣模塊5、漏電流採樣模塊6與模擬運算模塊7，所述的三相電壓採樣模塊4、三相電流採樣模塊5、漏電流採樣模塊6分別接入模擬運算模塊7，所述的模擬運算模塊7用於對採集得到的三相電壓數據、三相電流數據以及漏電流數據進行模擬運算，並發送至微電腦控制單元1，所述的三相電源自動重合閘保護器還包括用戶輸入単元10，所述的微電腦控制単元I內設有用戶接ロ處理單元8，所述的三相電源自動重合閘保護器外部設有總線接ロ，所述的用戶輸入単元10接入總線接ロ，所述的用戶接ロ處理單元8用於對總線接ロ的管理，所述的三相電源自動重合閘保護器還包括多個狀態顯示燈9，所述的狀態顯示燈9設於保護器的面板上，每個狀態顯示燈9對應顯示系統運行狀態、分合閘狀態以及分閘故障類型，所述的狀態顯示燈9接入總線接ロ並且受用戶接ロ處理單元8控制，所述的三相電源自動重合閘保護器還包括顯示單元11，所述的顯示単元11與微電腦控制單元I相連，用於顯示三相電壓值以及出現各類型故障的次數，所述的三相分體式自動重合閘保護器包括一通訊單元12，所述的通訊單元12用於保護器與上位機的信息交流，所述的三相分體式自動重合閘保護器包括ー電源管理単元13，所述的電源管理単元13為所述的斷路器執行機構2、微電腦控制單元I以及通訊單元12分別供電，用於保證系統各部分用電正常，三相分體式自動重合閘保護器包括一數據存儲単元14， 所述的數據存儲単元14與微電腦控制單元I相連，用於存儲微電腦控制單元I所接收到的數據信息以及指令信息，斷路器執行機構2上設有手動/自動切換旋鈕，所述的手動/自動切換旋鈕用於切換保護器的控制狀態。本保護器採用三相四線式工作模式，直接將三相交流電轉化為內部工作電源，得到相獨立的三種電源，分別送往斷路器執行機構2、微電腦控制單元I以及通訊單元12為其供電。三相分體式自動重合閘保護器的分閘、合閘動作分別由漏電斷路器3內的分勵脫扣器和斷路器執行機構2來完成，通過內部邏輯電路控制繼電器的吸合，繼而控制執行器件運動。電路設計上兩種執行単元均採用AC220V相電壓供電，為了保證缺相能夠正常エ 作，在啟動分合閘動作吋，實時地根據電壓採樣值來判定ABC三相電到底有無缺相故障，根據判定結果能夠及時的切換使用任意一相電。但是三相電的切換會存在線電壓短路的風險，也就是說如果控制電路發生邏輯故障或者硬體故障，同時打開兩相的繼電器，這兩相電之間會形成的短路，因而在控制電路中設計切換電路的互鎖，杜絕這種現象的發生，微電腦控制模塊在斷路器執行機構2 —端的控制電路原理圖如圖2所示。為了防止萬一可能出現的故障問題，在繼電器的輸出端，分別串接入保險絲(F4、F5、F6)，防止三相電線短路燒毀印製板。分勵脫扣器控制電路的設計注意兩要點1、脫扣器通電時間不能過長，否則分勵脫扣器線圈會發熱燒毀，控制線路上就需要判定位置檢測信號，一旦脫扣成功，立即切斷脫扣器控制繼電器電源，這也保證在微電腦控制單元發生死機的故障也不會發生燒毀脫扣器線圈；2、保護器正常合閘狀態，同時三相四線斷電，電容C16中的電量將強制啟動脫扣器，將保護器分閘。微電腦控制單元I的內核控制電源為DC12V和DC5V，DC12V用於邏輯驅動12V繼電器，而DC5V用於微電腦控制単元I及相關晶片。這兩種電壓輸入共電電源，在高低壓之間邏輯轉化電路的處理上注意兩者的隔離。這部分電路設計上需要考慮兩個問題，ー是EMC 抗幹擾的處理；ニ是缺相故障發生時能夠正常工作。該部分電源直接從三相四線制供電去電，通過三個變壓器，分別使用相電壓降壓，降壓後整流後再並聯，得到脈動的直流。然後通過開關型DC-DC轉換分別得到穩定的DC12V、DC5V輸出。這樣既能夠保證電源設計EMC的需求，也能夠保證只要有任一相相電壓正常，也能夠給內核電路供電。這種設計下，通過合適的變壓器變比，能夠保證AC供電相電壓在AC120V1C290V之間都能得到穩定的DC12V、 DC5V，而且兩路直流之間也基本獨立。採用開關型降壓DC-DC模式，也大大提高了電源轉換的效率，減少了電源轉換過程中損耗產生的熱量，也減少了電源電路的體積。考慮本保護器實際的工作環境，RS485通信線上極有可能受到雷擊等高壓的衝擊、 幹擾。這部分電路必須和內核隔離，使用一個單獨5V電源供電，我們採用隔離電壓保護值達到3000V以上的隔離型DC-DC模塊來實現。本保護器採用交流採樣，即採樣頻率為被測信號頻譜中最高頻率的2倍以上，這就要求硬體處理電路能提供高的採樣速度和數據處理速度。本保護器中需要採樣處理的交流電量有三相電壓值、三相電流值和剰餘電流值三種。根據保護的要求不同，它們的採樣範圍和精度保證範圍各不相同，其中三相電壓的採樣範圍為120V 290V，精度保證範圍為 120V 290V、剩餘電流採樣範圍為OmAlOOmA,精度保證範圍為50mT400mA、三相電流採樣範圍為0A 400A，精度保證範圍為70A 400A，三相電壓的採樣，使用差分模式直接從三相變壓器的二次側採樣。而一般交流電壓採樣有兩種模式，I、直接從交流電路採樣；2、使用PT 隔離採樣。這ー採樣模式與傳統從交流電路採樣相比較，可實現與エ頻AC380V的完全隔離，性能上也能滿足保護器要求，價格比採用PT採樣模式降低了很多。上述實例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人是能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求1.ー種三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，它包括控制處理單元、漏電斷路器以及斷路器執行機構，所述的控制處理單元包括採樣單元與微電腦控制單元，所述的採樣單元採集交流電參量數據並送至微電腦控制單元處理運算，所述的微電腦處理控制單元控制漏電斷路器與斷路器執行機構，保護器的分斷動作通過漏電斷路器完成，所述的合閘動作通過斷路器執行機構完成。
2.根據權利要求I所述的三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，所述的採樣單元包括三相電壓採樣模塊、三相電流採樣模塊、漏電流採樣模塊與模擬運算模塊，所述的三相電壓採樣模塊、三相電流採樣模塊、漏電流採樣模塊分別接入模擬運算模塊，所述的模擬運算模塊用於對採集得到的三相電壓數據、三相電流數據以及漏電流數據進行模擬運算，並發送至微電腦控制單元。
3.根據權利要求I所述的三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，所述的三相電源自動重合閘保護器還包括用戶輸入単元，所述的微電腦控制単元內設有用戶接ロ處理單元，所述的三相電源自動重合閘保護器外部設有總線接ロ，所述的用戶輸入単元接入總線接ロ，所述的用戶接ロ處理單元用於對總線接ロ的管理。
4.根據權利要求I或3所述的三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，所述的三相電源自動重合閘保護器還包括多個狀態顯示燈，所述的狀態顯示燈設於保護器的面板上，每個狀態顯示燈對應顯示系統運行狀態、分合閘狀態以及分閘故障類型，所述的狀態顯示燈接入總線接ロ並且受用戶接ロ處理單元控制。
5.根據權利要求I所述的三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，所述的三相電源自動重合閘保護器還包括顯示單元，所述的顯示單元與微電腦控制單元相連，用於顯示三相電壓值以及出現各類型故障的次數。
6.根據權利要求I所述的三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，所述的三相分體式自動重合閘保護器包括一通訊單元，所述的通訊單元用於保護器與上位機的信息交流。
7.根據權利要求I或6所述的三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，所述的三相分體式自動重合閘保護器包括ー電源管理単元，所述的電源管理単元為所述的斷路器執行機構、微電腦控制單元以及通訊單元分別供電，用於保證系統各部分用電正常。
8.根據權利要求I所述的三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，所述的三相分體式自動重合閘保護器包括一數據存儲単元，所述的數據存儲単元與微電腦控制單元相連， 用於存儲各種參數。
9.根據權利要求I所述的三相電源自動重合閘保護器，其特徵在於，所述的斷路器執行機構上設有手動/自動切換旋鈕，所述的手動/自動切換旋鈕用於切換保護器的控制方式和狀態。
專利摘要本實用新型所提供的三相電源自動重合閘保護器採用了全新的設計理念，利用電力行業中業已成熟的漏電斷路器作為執行元件，徹底解決了原先利用繼電器或磁保持繼電器分斷能力小的弊端，精心設計的執行機構能在電動操作和手動操作之間任意切換，全新設計的檢測電路和控制電路能實時、準確、在線監控供電線路的運行情況。一旦線路出現漏電、過載、短路、過壓、欠壓時，保護器立刻啟動相應的保護動作，通過對應的指令切斷後端的供電並指示。當供電線路故障排除後，保護器重新恢復供電。
文檔編號H02H3/06GK202353172SQ201120355030
公開日2012年7月25日 申請日期2011年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者胡進, 阮海波 申請人:蘇州工業園區新宏博通訊科技有限公司