可帶電插拔控制器的斷路器及其控制器插拔、更換方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種斷路器，尤其涉及一種可帶電插拔控制器的斷路器，屬于低壓電氣技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著配電智能化得不斷發展，低壓斷路器的智能化程度也不斷提高，帶智能控制器的斷路器越來越廣泛地應用到各個領域。智能控制器作為斷路器實現各種測量、保護等功能的核心部件，其重要性不言而喻，因此，在智能斷路器長期運行過程中，需定期對智能控制器進行全面的檢查、維護，以保證智能控制器可靠工作。另外，當智能控制器出現性能下降或工作異常時，也應及時檢修、更換。目前，維護、更換智能控制器時斷路器必須先切斷主回路電流，避免在卸下智能控制器時因操作不當引起斷路器誤動作，及避免互感器二次側開路時產生高壓，導致設備損壞，嚴重時還會危及操作人員的人身安全。
[0003]目前一些廠家推出了可帶電更換控制器的斷路器，利用特殊設計的插拔連接件，實現控制器與斷路器其他部分的可插拔電連接，可在不切斷主回路電流的情況下進行控制器的更換。要實現這一功能，需要解決以下幾方面問題:第一、在控制器的插拔過程中，應避免控制器向分閘執行機構發出錯誤的脫扣信號，從而導致分閘執行機構誤操作，影響主回路的正常供電。第二、目前大量的智能斷路器均使用電流互感器從主回路中提取電能來供給控制器使用，在控制器插拔過程中，電流互感器二次側開路時產生高壓可能會對設備乃至人身安全產生影響，因此需要避免這種情況產生。此外，對于某些斷路器，其利用分壓電阻等與主回路直接接觸的電路進行電壓采樣檢測，也應防止控制器插拔過程中，電壓檢測電路所產生的高電壓對設備或人身安全的影響。
[0004]現有技術解決上述問題時均是通過特殊設計的機械結構，在控制器拔出過程中，先使得分閘執行機構回路斷開，然后使得電流互感器與互感器保護裝置接通，最后斷開所有二次回路；反之，在插入控制器過程中，先接通所有二次回路，然后使得電流互感器與互感器保護裝置斷開，最后再使分閘執行機構回路接通。上述方案固然可以實現控制器的帶電安全更換，但也存在一些不足。從上述分析可知，為了防止控制器插拔過程中可能產生的分閘機構誤動作，現有技術是通過在控制器拔、插過程中，將分閘執行機構回路斷開/接通，這種方式必然需要在分閘執行機構回路中設置可控開關部件以及相應的線路連接，這樣，一方面增加的開關部件及相應的接線會降低整個斷路器系統的安全可靠性；另一方面，也會帶來斷路器成本的增加以及所占用的空間的增大。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種可帶電插拔控制器的斷路器，其結構更簡單，實現成本更低，且安全可靠性更好。
[0006]本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題:
本發明可帶電插拔控制器的斷路器，包括:取能電路、電壓檢測電路、控制器、脫扣單元、接插部件；所述取能電路用于從斷路器所保護的主回路提取電能供給控制器，所述電壓檢測電路用于對主回路的電壓進行檢測，所述脫扣單元用于依據控制器所發出的脫扣信號完成脫扣動作；取能電路、電壓檢測電路、脫扣驅動電路經由所述接插部件與控制器實現可插拔的電連接；該斷路器還包括用于設置控制器處于正常模式或插拔模式的工作模式設置單元；所述控制器被配置為在正常模式下可實現完整的保護功能，而在插拔模式下，其脫扣信號輸出端口處于無法輸出脫扣信號的閉鎖狀態。
[0007]進一步地，所述斷路器還包括第一保護機構，所述第一保護機構可在控制器完全插入接插部件的狀態下令取能電路與控制器正常連接，而在控制器非完全插入接插部件的狀態下令取能電路短路。
[0008]更進一步地，所述斷路器還包括第二保護機構，可在控制器完全插入接插部件的狀態下令電壓檢測電路導通，而在控制器非完全插入接插部件的狀態下令電壓檢測電路斷路。
[0009]優選地，所述工作模式設置單元為與所述控制器連接的人機交互單元或模式選擇開關。
[0010]進一步地，所述斷路器還包括報警模塊，用于在所述控制器處于插拔模式下時發出報警信號。
[0011]如上任一技術方案所述斷路器的控制器插拔方法，包括以下步驟:
步驟1、通過工作模式設置單元將控制器設置為插拔模式；
步驟2、將控制器從所述接插部件中拔出；
步驟3、將控制器插入所述接插部件中；
步驟4、通過工作模式設置單元將控制器設置為正常模式。
[0012]如上任一技術方案所述斷路器的控制器更換方法，包括以下步驟:
步驟1、通過工作模式設置單元將控制器設置為插拔模式；
步驟2、將控制器從所述接插部件中拔出；
步驟3、將新控制器插入所述接插部件中，該新控制器被預先設置為插拔模式；
步驟4、通過工作模式設置單元將新控制器設置為正常模式。
[0013]相比現有技術，本發明具有以下有益效果:
本發明實現了斷路器控制器的帶電插拔，不需要斷開主回路電流，對下級負載無影響；
本發明通過對控制器內部的調整，從源頭上解決控制器插拔過程中可能產生的分閘機構誤動作，不需要增加額外的開關部件以及相應的接線，因此結構更簡單，實現成本更低，且安全可靠性更好。
【附圖說明】
[0014]圖1為現有脫扣單元的結構示意圖；
圖2為本發明的原理框圖；
圖3為本發明斷路器的一種具體結構；
圖4為控制器與基座的配合結構示意圖；
圖5為基座結構不意圖； 圖6為本實施例中的脫扣單元的電路原理圖；
圖7為取能電路中整流電路的電路原理圖；
圖8為通過人機交互單元設置工作模式的設置界面；
圖9為通過DIP開關設置工作模式的示意圖。
[0015]圖中各標號含義如下:
1、控制器，2、基座，3、斷路器本體，4、電流互感器，11、接觸部件，12、控制器連接插頭，13、控制器卡口，21、與電流互感器連接的插座及整流電路，22、與控制器連接的插座、23、轉接板，24、常閉微動開關、25、電壓檢測電路，26、常開微動開關，27、脫扣單元。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明:
本發明的思路是針對現有可帶電插拔控制器的斷路器進行改進，在控制器中增設一插拔模式，在該模式下控制器將脫扣信號輸出端口進行閉鎖，從而從源頭上防止控制器插拔過程中可能產生的脫扣器誤動作，一方面節省了電路元器件及斷路器內部空間，另一方面提尚了安全可靠性。
[0017]圖1顯示了現有脫扣單元的基本結構，如圖所示，其包括脫扣驅動電路、電源轉換電路以及與主回路連接的脫扣器。供電電源輸出電能經電源轉換電路轉換后供給脫扣驅動電路，當控制器向脫扣驅動電路發出脫扣信號時，脫扣驅動電路驅動脫扣器執行脫扣動作，從而實現主回路的斷開。在帶電插拔控制器時，為了避免插拔過程中脫扣器誤動作，現有技術是通過在脫扣單元的回路中連接一個與插拔過程聯動的開關來實現在更換控制器過程中脫扣執行回路保持斷開狀態，而在控制器完全插入后，脫扣執行回路導通。采用這種方案，需要在脫扣單元中增加至少一個開關部件，再加上相應的接線，一方面增加了占用空間和硬件成本，另一方面更多的部件及接線也帶來了可靠性的降低。
[0018]而本發明解決脫扣器誤動作問題的基本原理如圖2所示。除了可實現完整的保護功能的正常模式以外，為控制器增設一個插拔模式，在該模式下控制器的脫扣信號輸出端口處于閉鎖狀態，即該端口無法發出脫扣信號，而控制器的其他保護功能與正常模式下相同。這樣，只要在插拔過程中控制器處于插拔模式下，即可從源頭上保證脫扣單元不會誤動作，且不需要額外增加任何開關部件及相應連線。可利用工作模式設置單元來實現控制器兩種模式的轉換設置，工作模式設置單元可通過控制器自帶的人機交互單元(例如按鍵及顯示操作界面)設置，也可通過單獨配置的模式選擇開關來設置。
[0019]為了防止控制器插拔過程中取能電路、電壓檢測電路所產生的高壓對設備和人身安全造成影響，本發明進一步為取能電路和電壓檢測電路分別設置保護機構，取能電路的保護機構可在控制器完全插入接插部件的狀態下令取能電路與控制器正常連接，而在控制器非完全插入接插部件的狀態下令取能電路短路；而電壓檢測電路的保護機構可在控制器完全插入接插部件的狀態下令電壓檢測電路導通，而在控制器非完全插入接插部件的狀態下令電壓檢測電路斷路。
[0020]為了便于公眾理解，下面以一個優選實施例來對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0021]本實施例的斷路器如圖3所示，包括連接主回路的斷路器本體3、從主回路中獲取信號和電能的電流互感器4、與斷路器本體相連接的基座2、與基座相連接的智能控制器1。本實施例中的智能控制器包括MCU單元、顯