專利名稱：電子式脫扣器以及具備電子式脫扣器的直流斷路器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子式脫扣器以及具備電子式脫扣器的直流斷路器。具體地，涉及一種用于通用型電子式脫扣器以及具備該通用型電子式脫扣器的直流斷路器，該通用型電子式脫扣器可以配合各種電流等級的直流斷路器，以提高斷路器的選擇性保護能力，提高供電連續性。
背景技術：
隨著電氣自動化的發展，直流斷路器已經成為一種廣泛應用于諸如直流電源、軌道交通和電力機車等直流配電系統中的電器。當電路中有任何異常故障(例如過載或者短路)，直流斷路器的脫扣器可以通過驅動機構將直流斷路器動觸頭與靜觸頭斷開從而斷開被保護的電路，這樣能夠使負載完全與直流電源隔離。但是傳統直流斷路器針對不同程度的故障的選擇性能力較差，在終端配電系統中經常出現越級動作，造成供電連續性不高的缺點所以，需要有一種選擇性保護高的直流斷路器，其能夠配合任意額定電流的直流微型斷路器，并可以根據應用場合設置脫扣電流門限值，延時時間等參數，從而具有電流檢測精度高、穩定性好、延時時間準確等特點，以使配電系統供電能夠穩定可靠。
發明內容
針對傳統直流斷路器選擇性能力較差的缺點和不足，本發明的目的就是通過可調整的短路、過載的短延時保護功能，提高直流微型斷路器的選擇性保護。根據本發明的用于直流斷路器的電子式脫扣器，包括電流檢測單元，串聯在直流斷路器的主回路中，用于測量主回路電流，并輸出代表主回路電流的電壓信號；測量信號處理單元，接收電流檢測單元輸出的電壓信號，并對該電壓信號進行預設的處理；電流參數處理比較單元，接收測量信號處理單元處理后的測量電壓信號，并將該處理后的測量電壓信號與預設的過載電流的脫扣門限值進行比較，以確定是否存在電流過載，當存在電流過載時，發出脫扣觸發信號；延時單元，從電流參數處理比較單元接收脫扣觸發信號，并將其延遲預設延遲時間后輸出；脫扣器驅動裝置，接收延遲后的脫扣觸發信號，進行脫扣驅動動作；供電單元，向測量信號處理單元、電流參數處理比較單元、延時單元和脫扣器驅動裝置提供工作電源和必要的基準電壓。其中，所述電子式脫扣器采用下列配置A、配置B以及配置C中的至少一種配置A 測量信號處理單元包括電壓信號處理裝置，對接收的電壓信號進行轉換、隔離和放大；和第一選擇開關，電耦接到電壓信號處理裝置，用來設置電壓信號處理裝置的放大倍數；配置B 電流參數處理比較單元包括電流參數設定/計算/比較單元，接收測量信號處理單元處理后的測量電壓信號，并將該處理后的測量電壓信號與以一脫扣電流門限值進行比較；和第二選擇開關，電耦接到電流參數設定/計算/比較單元， 用來在電流參數設定/計算/比較單元設置所述脫扣電流門限值；配置C 延時單元包括 延時環節，從電流參數處理比較單元的電流參數設定/計算/比較單元接收脫扣觸發信號；和第三選擇開關，電耦接到延時環節，用來設置該脫扣器的脫扣延時時間。其中電流檢測單元采用精密合金電阻器作為電流采集元件。其中電壓信號處理裝置采用比例放大器對采集到的電壓信號進行隔離放大。本發明還提供一種包括上述的電子式脫扣器的直流斷路器。根據本發明的上述技術方案，由于針對直流配電系統的不同故障類型提供了選擇性的保護方式，因此能夠保證供電的連續性。
通過下面結合附圖對示例實施例的詳細描述，將更好地理解本發明。應當清楚地理解，所描述的示例實施例僅僅是作為說明和示例，而本發明不限于此。本發明的精神和范圍由所附權利要求書的具體內容限定。下面描述附圖的簡要說明，其中圖1是根據本發明的用于直流斷路器的電子脫扣器的原理示意圖。
具體實施例方式現在參照附圖詳細介紹本發明的示例實施例。圖1是根據本發明的用于直流斷路器的電子脫扣器的原理示意圖。該脫扣器10包括了供電單元1、電流檢測單元2、測量信號處理單元3、電流參數處理比較單元4、延時單元5、脫扣器驅動裝置6。在本發明的脫扣器中，供電單元1為測量信號處理單元3、電流參數處理比較單元 4、延時單元5、脫扣器驅動裝置6提供工作電源和必要的基準電壓。電流檢測單元2串聯在直流斷路器的主回路中，用于測量主回路電流。傳統的電流互感器不能檢測直流電流，因而本發明采用一種精密合金電阻器作為電流采集元件。將主回路的電流信號轉換為可以測量計算的電壓信號，從而彌補了傳統電流互感器不能在直流場合下應用的缺陷，而且具有高精度、高可靠性、高過載能力、溫度系數小、熱電勢低、體積小、成本低等特點。測量信號處理單元3包括電壓信號處理裝置31和選擇開關32。電壓信號處理裝置31接收電流檢測單元2測量的代表主回路電流的電壓信號，并對該采集到的電壓信號進行轉換、隔離和放大。例如采用比例放大器對采集到的電壓信號進行隔離放大，通過調節比例放大器的放大倍數可以使其通用于直流微型短路器的所有電流等級。其中選擇開關32 電耦接到電壓信號處理裝置31，用來設置電壓信號處理裝置31的放大倍數。用戶可以通過調整選擇開關32，選擇所配合的直流微型斷路器的電流等級。電流參數處理比較單元4包括電流參數設定/計算/比較單元41和選擇開關42。 選擇開關42電耦接到電流參數設定/計算/比較單元41，用來在電流參數設定/計算/比較單元41精確設置該脫扣器的短路過載等的電流門限值。用戶通過調節選擇開關42配置過載電流的脫扣門限值。電流參數設定/計算/比較單元41接收測量信號處理單元3處理后的測量電壓信號，并將該處理后的測量電壓信號與所設置的過載電流的脫扣門限值進行比較，以確定是否存在電流過載，是否進行脫扣動作。當存在電流過載需要進行脫扣動作時，電流參數設定/計算/比較單元41發出脫扣觸發信號。延時單元5包括延時環節51和選擇開關52。選擇開關52電耦接到延時環節51，用來精確設置該脫扣器的脫扣延時時間。用戶可以通過調節選擇開關52設定過載脫扣延時時間。延時環節51從電流參數處理比較單元4的電流參數設定/計算/比較單元41接收脫扣觸發信號，該脫扣觸發信號延遲選擇開關52所設定的過載脫扣延時時間后輸出到脫扣器驅動裝置6，以觸發脫扣器驅動裝置6來使得直流斷路器動觸頭與靜觸頭斷開從而斷開被保護的直流電路。在圖1的電子脫扣器中，選擇開關32用來設置電壓信號處理裝置31的放大倍數； 選擇開關42用來在電流參數設定/計算/比較單元41精確設置該脫扣器的短路過載等的電流門限值；選擇開關52用來精確設置該脫扣器的脫扣延時時間。通過選擇開關32、42、 52的不同設置的組合，為用戶提供了脫扣器的關于檢測電流精度、過載電流等級以及脫扣延遲時間參數方面的多種選擇性。用戶可以根據實際情況在現場精確調試設置直流斷路器中的脫扣器，極大地方便了用戶，并能夠最大程度地保證供電的連續性。同樣，采用本發明的電子脫扣器的直流斷路器針對直流主回路的過載和短路保護，通過脫扣器的選擇開關32精確地設置了采集測量信號的放大倍數，從而能夠使故障電流的檢測精度大大提高，并通過選擇開關42、52，分別精確地設置過載電流的脫扣門限值以及過載脫扣延時時間，從而能夠配合不同電流等級的直流微型斷路器，并使動作可靠穩定。 各種直流斷路器均可以采用本發明的電子脫扣器。對于本領域普通技術人員而言，為了節省電子脫扣器以及相應的直流斷路器的成本，在保證供電的連續性的前提下，可以選用上述選擇開關32、42、52至少之一，以達到一定程度的選擇性。例如，在圖1中，若只采用選擇開關32，則僅可調節電子脫扣器以及相應的直流斷路器的關于檢測電流精度；若只采用選擇開關42，則僅可調節電子脫扣器以及相應的直流斷路器的過載電流的脫扣門限值，即調節過載電流等級；若只采用選擇開關52， 則僅可調節電子脫扣器以及相應的過載脫扣延時時間；若采用選擇開關32、42，則可調節電子脫扣器以及相應的直流斷路器的關于檢測電流精度以及過載電流的脫扣門限值。雖然已經圖示和描述了所考慮的本發明的示例實施例，但是本領域技術人員可以理解，隨著技術的進步，可以作出各種變更和修改并可以用等價物替換其元素而不背離本發明的真實范圍。
權利要求
1.一種用于直流斷路器的電子式脫扣器，包括電流檢測單元O)，串聯在直流斷路器的主回路中，用于測量主回路電流，并輸出代表主回路電流的電壓信號；測量信號處理單元(3)，接收電流檢測單元輸出的電壓信號，并對該電壓信號進行預設的處理；電流參數處理比較單元G)，接收測量信號處理單元C3)處理后的測量電壓信號，并將該處理后的測量電壓信號與預設的過載電流的脫扣門限值進行比較，以確定是否存在電流過載，當存在電流過載時，發出脫扣觸發信號；延時單元(5)，從電流參數處理比較單元(4)接收脫扣觸發信號，并將其延遲預設延遲時間后輸出；脫扣器驅動裝置(6)，接收延遲后的脫扣觸發信號，進行脫扣驅動動作， 供電單元(1)，向測量信號處理單元(3)、電流參數處理比較單元0)、延時單元(5)和脫扣器驅動裝置(6)提供工作電源和必要的基準電壓；其中，所述電子式脫扣器采用下列配置A、配置B以及配置C中的至少一種 配置A 測量信號處理單元C3)包括電壓信號處理裝置(31)，對接收的電壓信號進行轉換、隔離和放大；和第一選擇開關(3 ，電耦接到電壓信號處理裝置(31)，用來設置電壓信號處理裝置(31)的放大倍數；配置B:電流參數處理比較單元(4)包括電流參數設定/計算/比較單元(41)，接收測量信號處理單元C3)處理后的測量電壓信號，并將該處理后的測量電壓信號與以一脫扣電流門限值進行比較；和第二選擇開關0 ，電耦接到電流參數設定/計算/比較單元 (41)，用來在電流參數設定/計算/比較單元Gl)設置所述脫扣電流門限值；配置C:延時單元(5)包括延時環節(51)，從電流參數處理比較單元(4)的電流參數設定/計算/比較單元Gl)接收脫扣觸發信號；和第三選擇開關(5 ，電耦接到延時環節 (51)，用來設置該脫扣器的脫扣延時時間。
2.如權利要求1所述的電子式脫扣器，其中電流檢測單元(2)采用精密合金電阻器作為電流采集元件。
3.如權利要求1所述的電子式脫扣器，其中電壓信號處理裝置(31)采用比例放大器對采集到的電壓信號進行隔離放大。
4.一種直流斷路器，包括如權利要求1所述的電子式脫扣器。
5.如權利要求4所述的直流斷路器，其中電流檢測單元(2)采用精密合金電阻器作為電流采集元件。
6.如權利要求4所述的直流斷路器，其中電壓信號處理裝置(31)采用比例放大器對采集到的電壓信號進行隔離放大。
全文摘要
本發明提供用于直流斷路器的電子式脫扣器以及包括上述電子式脫扣器的直流斷路器。上述電子式脫扣器包括供電單元、電流檢測單元、測量信號處理單元、電流參數處理比較單元、延時單元、脫扣器驅動裝置。其中，電子式脫扣器采用下列配置A、B及C中的至少一種A測量信號處理單元包括電壓信號處理裝置和選擇開關，選擇開關用來設置電壓信號處理裝置的放大倍數；B電流參數處理比較單元包括電流參數設定/計算/比較單元和選擇開關，選擇開關用來在電流參數設定/計算/比較單元設置脫扣電流門限值；C延時單元包括延時環節和選擇開關，選擇開關用來設置該脫扣器的脫扣延時時間。
文檔編號H02H3/093GK102315620SQ20101021383
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月30日 優先權日2010年6月30日
發明者吳蔚, 姬曉華 申請人:施耐德電器工業公司