集成高壓交流斷路器控制器的制造方法

集成高壓交流斷路器控制器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種集成高壓交流斷路器控制器，包括控制器主體、前置器和行程檢測電路，所述控制器主體包括第一微處理器電路和分合閘控制電路；所述控制器主體通過電連接線與其外部的電源、配電電壓互感器、斷路器負載的電流互感器及設置于斷路器中的分合閘操作組件相連接；所述控制器主體通過通信通道與前置器連接；所述行程檢測電路與第一微處理器電路相連接；所述第一微處理器電路與分合閘控制電路相連接；所述控制器主體與斷路器的分合閘操作組件相連接；所述控制器主體發出分閘指令信號或合閘指令信號，啟動分合閘操作組件控制斷路器的分閘操作或合閘操作。本發明功能齊全、抗電磁干擾強、在負載短路故障時可靠保護，對斷路器能夠精確控制。
【專利說明】集成高壓交流斷路器控制器
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力【技術領域】，具體為一種集成高壓交流斷路器控制器。
【背景技術】
[0002]目前國內在工業現場用作配電或電機保護的控制單元，基本達到了國際九十年代水平，可對各種信號進行實時處理，實現多種保護特性和眾多的輔助功能。斷路器是配電系統中主要的保護電器之一，也是功能最完善的保護電器。近年來，斷路器的小型化已成為一種趨勢，但更為重要的是，為了適應智能電網的發展需求，斷路器的智能化水平不斷升級。作為斷路器大腦的智能控制器，其功能越來越豐富，越來越復雜。特別是保護功能，不僅實現了傳統的三段保護和接地故障保護，還實現了電流不平衡保護、需用電流保護、過欠電壓保護、逆功率保護等多種保護功能，能很好地滿足各種場合的應用。
[0003]現有的斷路器控制器主要缺點是結構設計不合理、電路設計也不盡合理，斷路器的集成效果不理想，存在抗強電磁干擾能力差，在負載端發生短路故障時產生的大電流可能使智能保護功能失效而擴大故障范圍；功能不完備，應用于斷路器后，斷路器的實用性差；自動控制性能不完善，不能對斷路器的動觸頭運動進行精確控制，因此不能實現電流速切選相分閘和選相重合閘，導致電流速切分閘、重合閘對電網、負載和設備本身造成嚴重沖擊、危害。
[0004]因此，市場上缺乏一種功能齊全、抗電磁干擾能力強、在發生負載短路故障時可靠保護，并且對斷路器開關動觸頭運動能夠精確控制的集成高壓交流斷路器控制器。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種功能齊全、抗電磁干擾能力強、在發生負載短路故障時可靠保護，并且對斷路器開關動觸頭運動能夠精確控制的集成高壓交流斷路器控制器。
[0006]為實現上述技術目的，本發明提供的技術方案為:一種集成高壓交流斷路器控制器，包括控制器主體、前置器和行程檢測電路，所述控制器主體包括第一微處理器電路和分合閘控制電路；
[0007]所述控制器主體通過電連接線與其外部的電源、配電電壓互感器、斷路器負載的電流互感器及設置于斷路器中的分合閘操作組件相連接；
[0008]所述控制器主體通過通信通道與前置器相連接；所述行程檢測電路與第一微處理器電路相連接；所述第一微處理器電路與分合閘控制電路相連接；所述控制器主體與斷路器的分合閘操作組件相連接；
[0009]所述控制器主體發出分閘指令信號或合閘指令信號，啟動分合閘操作組件控制斷路器的分閘操作或合閘操作。
[0010]進一步地，所述控制器主體還包括三相交流電壓相位檢測電路、電流預處理電路、電流后備保護電路、工作電源電路、備用工作電源電路和或門性質電路；
[0011 ] 所述三相交流電壓相位檢測電路、電流預處理器電路和電流后備保護電路通過電連接線分別與第一微處理器電路相連接；
[0012]所述電流預處理電路經由第一微處理器電路通過分合閘控制電路與所述分合閘操作組件相連接；
[0013]所述電流后備保護電路通過分合閘控制電路與所述分合閘操作組件相連接；
[0014]所述外部的電源與工作電源電路相連接，配電電壓互感器與備用工作電源電路相連接；所述工作電源電路和備用工作電源電路通過或門性質電路與所述微處理電路相連接；所述三相交流電壓相位檢測電路的輸入端與外部配電電壓互感器相連接，輸出端與微處理器電路相連接；
[0015]所述電流預處理電路和電流后備保護電路分別與電流互感器相連接。
[0016]進一步地，所述前置器還設置有第二微處理器電路和第二電氣隔離器件；所述控制器主體內設置有第一電氣隔離器件；
[0017]所述通信通道通過第一電氣隔離器件與第一微處理器電路相連接；所述通信通道通過第二電氣隔離器件與第二微處理器電路相連接。
[0018]更進一步地，所述前置器還包括前置器用前面板和前置器用后面板；
[0019]所述前置器用前面板上設置有液晶觸摸屏、功能壓板、人體紅外感應傳感器、分合閘操作按鈕、遠方與本體操作轉換開關、一個以上的指示燈和第一溫濕度傳感器；所述前置器用后面板上設置有第二溫濕度傳感器；
[0020]所述液晶觸摸屏、功能壓板、人體紅外感應傳感器、分合閘操作按鈕、遠方與本體操作轉換開關、一個以上的指示燈、第一溫濕度傳感器、第二溫濕度傳感器分別與第二微處理器電路相連接。
[0021 ] 進一步地，所述前置器上還設置有GPRS通信模塊和RF射頻通信模塊；
[0022]所述GPRS通信模塊和RF射頻通信模塊分別與第二微控制器電路相連接；
[0023]所述人體紅外感應傳感器感應到人體靠近后，第二微處理電路控制液晶觸摸屏顯示，人體離開后，第二微處理器電路控制液晶觸摸屏延時關閉。
[0024]進一步地，所述分合閘操作組件包括第一分合閘狀態接點、第二分合閘狀態接點、分閘線圈、合閘線圈、分合閘電源、合閘控制出口器件、分閘控制出口器件、分合閘控制驅動電路、第一防跳繼電器和第二防跳繼電器；
[0025]所述分合閘控制驅動電路、分閘控制出口器件、第二防跳繼電器、第一分合閘狀態接點、分閘線圈與分合閘電源構成分閘回路；
[0026]所述分合閘控制驅動電路與分閘控制出口器件的控制端相連接；所述分閘控制出口器件、第二防跳繼電器、分閘狀態接點、分閘線圈和分合閘電源依次相連接；
[0027]所述分合閘控制驅動電路、合閘控制出口器件、第一防跳繼電器、第二分合閘狀態接點、合閘線圈與分合閘電源構成合閘回路；
[0028]所述分合閘控制驅動電路與合閘控制出口器件的控制端相連接；所述合閘控制出口器件、第一防跳繼電器、合閘狀態接點、合閘線圈和分合閘電源依次相連接；
[0029]合閘控制出口器件和分閘控制出口器件為可關斷電力電子器件。
[0030]更進一步地，所述電力電子器件為IGBT管或MOS管或大功率三極管或可關斷晶閘管；
[0031]所述合閘回路上設置有第一通斷檢測電路，所述第一通斷檢測電路和第一光電隔離器件相連接；
[0032]所述分閘回路上設置有第二通斷檢測電路，所述第二通斷檢測電路和第二光電隔離器件相連接；
[0033]所述第一光電隔離器件和第二光電隔離器件的輸出端分別與第一微處理器電路相連接。
[0034]進一步地，所述第一微處理器電路發出分閘指令信號，所述分閘指令信號經分合閘控制驅動電路接收后驅動分閘控制出口器件，從而控制分閘線圈，使斷路器分閘，所述第一分合閘狀態接點將分閘狀態信號送至第一微處理器電路；
[0035]所述第一微處理器電路發出合閘指令信號，經分合閘控制驅動電路接收后驅動合閘控制出口器件，從而控制合閘線圈，使斷路器合閘，所述第二分合閘狀態接點將合閘狀態信號送至第一微處理器電路。
[0036]進一步地，所述分合閘操作組件還包括用于監測分合閘過程中分閘線圈或合閘線圈電流值的電流檢測電路；
[0037]所述電流檢測電路設置于分閘回路和合閘回路的匯合點與分合閘電源之間；
[0038]所述電流檢測電路與所述第一微處理器電路相連接。
[0039]更進一步地，當所述斷路器負載端發生短路故障時，電流互感器將檢測到的電流信號經電流預處理電路傳送至第一微處理器電路，所述第一微處理器電路將分閘指令信號傳送至分合閘控制電路，控制分合閘操作組件的分閘線圈，使斷路器分閘。
[0040]進一步地，所述電流后備保護電路包括第一電位器、第二電位器、第三電位器、第一光電隔離器件、第二光電隔離器件、第三光電隔離器件、工作電源和電流試驗連接件；
[0041]所述第一光電隔離器件經由第一電位器與斷路器的負載端的電流互感器相連接；所述第二光電隔離器件經由第二電位器與斷路器的負載端的電流互感器相連接；所述光電隔離器件經由第三電位器與斷路器的負載端的電流互感器相連接；
[0042]所述第一電位器、第二電位器、第三電位器分別與電流試驗連接件相連接；
[0043]所述第一光電隔離器件、第二光電隔離器件、第三光電隔離器件的輸出端分別與工作電源、第一微處理器電路和分合閘控制電路相連接。
[0044]進一步地，所述控制器主體外設置有電磁屏蔽裝置和電連接線，
[0045]所述電磁屏蔽裝置包括四圍面板、電磁屏蔽裝置用前面板、電磁屏蔽裝置用后面板；所述電磁屏蔽裝置用前面板和電磁屏蔽裝置用后面板分別與四圍面板通過固定件相連接；
[0046]所述四圍面板、電磁屏蔽裝置用前面板和電磁屏蔽裝置用后面板為雙層或雙層以上的金屬板；
[0047]所述電磁屏蔽裝置上設置有抗震連接件和線路板；
[0048]所述線路板為母板和插板；所述母板和插板上設置有接插件；所述插板通過接插件與母板相適配；所述電磁屏蔽裝置用后面板上設置有線纜孔，所述電連接線通過線纜孔后直接與母板相連接。
[0049]更進一步地，所述金屬板為雙層，內層為鋁板，外層為鐵板；
[0050]所述分合閘電源中設置有電容器；
[0051]所述電連接線為具有金屬屏蔽層的線纜，所述線纜的屏蔽層經由母板接地層與電磁屏蔽裝置相連接。
[0052]本發明的一種集成高壓交流斷路器控制器的電流后備保護電路，所述電流后備保護電路包括第一電位器、第二電位器、第三電位器、第一光電隔離器件、第二光電隔離器件、第三光電隔離器件、工作電源和電流試驗連接件；
[0053]所述第一光電隔離器件經由第一電位器與斷路器的負載端的電流互感器相連接；所述第二光電隔離器件經由第二電位器與斷路器的負載端的電流互感器相連接；所述光電隔離器件經由第三電位器與斷路器的負載端的電流互感器相連接；
[0054]所述第一電位器、第二電位器、第三電位器分別與電流試驗連接件相連接；
[0055]所述工作電源、第一微處理器電路和分合閘控制電路分別與第一光電隔離器件、第二光電隔離器件、第三光電隔離器件的輸出端相連接。
[0056]進一步地，所述第一光電隔離器件的A極經由第一電位器與分合閘操作組件的負載端的電流互感器的A端相連接，所述第一光電隔離器件的K極與所述電流互感器的N端相連接；
[0057]所述第二光電隔離器件的A極經由第二電位器與斷路器的負載端電流互感器的B端相連接，所述第二光電隔離器件的K極與所述電流互感器的N端相連接；
[0058]所述第三光電隔離器件的A極經由第三電位器與斷路器的負載端電流互感器的C端相連接，所述第三光電隔離器件的K極與所述電流互感器的N端相連接。
[0059]本發明的一種電流后備保護電路的工作方法，包括以下步驟:
[0060]( I)所述電流互感器檢測電流信號；
[0061](2)所述電流互感器檢測到的電流信號輸出至電流后備保護電路；
[0062](3)當檢測的電流信號超出所述電流后備保護電路的保護啟動電流值時，所述電流后備保護電路將信號輸出至分合閘控制電路；
[0063](4)所述分合閘控制電路控制斷路器中的分合閘操作組件中的分閘線圈，使斷路器分閘。
[0064]本發明的一種選相分閘和選相重合閘的工作方法，包括以下步驟:
[0065](I)當單相接地或者二相短路時，電流預處理器電路、電壓相位檢測電路檢測短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號；
[0066](2)所述短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號傳送至第一微處理器電路，所述第一微處理器電路對短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號進行分析，判斷所發生短路的相別和故障電壓的過零點；
[0067](3)所述行程檢測電路對斷路器的分合閘時間進行檢測，得到分合閘時間信號；
[0068](4)所述分合閘時間信號傳送至第一微處理器電路，所述第一微處理器電路對分合閘操作組件進行控制，使斷路器開關分合閘點處于短路故障相交流電壓的過零點，進行選相分閘操作和選相重合閘操作。
[0069]本發明的有益效果:本發明結構簡單，使用方便、功能齊全、抗電磁干擾能力強、在發生負載短路故障時可靠保護，并且對斷路器的開關動觸頭運動能夠精確控制。根據斷路器的開關動觸頭位移檢測電路測得的斷路器分、合閘時間，控制斷路器開關分、合閘，使斷路器開關分、合閘的時間點正好在短路故障相交流電壓的過零點，實現電流型故障保護選相分閘和故障選相重合閘，與現有技術相比，大大降低了電流型故障分閘與重合閘對電網、負載和設備本身造成的嚴重沖擊和危害，斷路器控制器實現斷路器的主要電路部件在線監測，提早發現故障，及時處理，避免電網事故的發生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0070]圖1是本發明電路的概略示意圖；
[0071]圖2是本發明的斷路器電路的示意圖；
[0072]圖3是本發明的電流后備保護電路的示意圖；
[0073]圖4是本發明的外殼的結構示意圖；
[0074]圖5是本發明的前置器上的紅外感應探測電路；
[0075]圖6是本發明的前置器上的光纖通信接收電路；
[0076]圖7是本發明的前置器上的光纖通信發送電路；
[0077]其中:1控制器本體；2前置器；3第一微處理器電路；4分合閘控制電路；5行程檢測電路；6第一電氣隔離電路；7電流后備保護電路；8備用工作電源電路；9工作電源電路；10分合閘操作組件；11第一分合閘狀態接點；12分閘線圈；13合閘線圈；14或門性質電路；15電源；16配電電壓互感器；17三相交流電壓相位檢測電路；18第二微處理器電路；19第二電氣隔離電路；20液晶觸摸屏；21功能壓板；22人體紅外感應傳感器；23第一溫濕度傳感器；24電流互感器；25電流預處理器電路；26合閘控制出口器件；27分閘控制出口器件；28第一防跳繼電器；29第二防跳繼電器；30電流檢測電路；31分合閘控制驅動電路；32第一光電隔離器件；33第二光電隔離器件；34第一通斷檢測電路；35第二通斷檢測電路；36第一電位器；37第二電位器；38第三電位器；39第一光電隔離器件；40第二光電隔離器件；41第三光電隔離器件；42電源電路；43電流試驗連接件；44電磁屏蔽裝置用前面板；45電磁屏蔽裝置用后面板；46鐵板；47鋁板；48抗震連接件；49母板；50四圍面板；51接插件；52線纜；53通信通道；54第二溫濕度傳感器；55GPRS通信模塊；56RF射頻通信模塊；57匯合點；58插板；59工作電源；60第二分合閘狀態接點；61第二濾波電路；62反饋電路；63信號處理電路；64輸出電路；65光纖接收頭；66第一濾波電路；67第一放大電路；68第一信號調理電路；69第一中央處理器通信口 ；70第二中央處理器通信口 ；71第二放大電路；72第二信號調理電路；73驅動電路；74光纖發射頭。
【具體實施方式】
[0078]為了闡明本發明的技術方案及技術目的，下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明做進一步的介紹。
[0079]實施例1
[0080]如圖1至圖4所示，本發明的一種集成高壓交流斷路器控制器，包括控制器主體1、前置器2和行程檢測電路5，所述控制器主體I包括第一微處理器電路3和分合閘控制電路
4；
[0081]所述控制器主體I通過電連接線與其外部的電源15、配電電壓互感器16、斷路器負載的電流互感器24及設置于斷路器中的分合閘操作組件10相連接；
[0082]所述控制器主體I通過通信通道53與前置器2相連接；所述行程檢測電路5與第一微處理器電路3相連接；所述第一微處理器電路3與分合閘控制電路4相連接；所述控制器主體I與斷路器的分合閘操作組件10相連接；
[0083]所述控制器主體I發出分閘指令信號或合閘指令信號，啟動分合閘操作組件10控制斷路器的分閘操作或合閘操作。所述控制器主體I裝入斷路器，與斷路器電連接線的連線短、抗干擾性強，前置器2裝于安全和便于觀察、操作的地方進行人機聯系，行程檢測電路5裝于斷路器開關的動觸頭驅動桿上，用于監測斷路的機械運動參數，電氣隔離電路、屏蔽線纜、屏蔽外殼等措施用于增強電磁兼容性，克服了現有產品中存在的抗干擾能力差，導致在負載端發生短路故障時智能保護功能失效而發生電網安全事故的問題。
[0084]所述控制器主體I還包括三相交流電壓相位檢測電路17、電流預處理電路25、電流后備保護電路7、工作電源電路9、備用工作電源電路8和或門性質電路14 ;或門性質電路14輸出作為控制器主體I中電路的工作電源，備用工作電源電路8和工作電源電路9都正常或者其中一個故障時或門性質電路14均有輸出，從而使控制器主體I的電源可靠性得到提高，如原來為99%，提高到99.99%。
[0085]所述三相交流電壓相位檢測電路17、電流預處理器電路25和電流后備保護電路7通過電連接線分別與第一微處理器電路3相連接；
[0086]所述電流預處理電路25經由第一微處理器電路3通過分合閘控制電路4與所述分合閘操作組件10相連接；
[0087]所述電流后備保護電路7通過分合閘控制電路4與所述分合閘操作組件10相連接；
[0088]所述外部的電源15與工作電源電路9相連接；配電電壓互感器16與備用工作電源電路8相連接；
[0089]所述工作電源電路9和備用工作電源電路8通過或門性質電路14與所述微處理電路3相連接；
[0090]所述三相交流電壓相位檢測電路17的輸入端與外部配電電壓互感器16相連接，輸出端與微處理器電路3相連接；
[0091]所述電流預處理電路25和電流后備保護電路7分別與電流互感器24相連接。
[0092]斷路器的行程檢測電路5測得的斷路器的分合閘時間，控制斷路器的開關分合閘，使斷路器開關分合閘的時間點處于短路故障相交流電壓的過零點，實現電流型故障保護選相分閘和故障選相重合閘，電路簡單、算法簡單，大大降低了電流型故障分閘與重合閘對電網、負載和設備本身造成的嚴重沖擊、危害。
[0093]電流后備保護電路7由非智能元件構成，抗干擾性強，不受故障時特大電流的干擾，因而極大地提高了電路保護的可靠性。
[0094]所述前置器2還設置有第二微處理器電路18和第二電氣隔離器件19 ;所述控制器主體I內設置有第一電氣隔離器件6 ；
[0095]所述通信通道53通過第一電氣隔離器件6與第一微處理器電路3相連接；所述通信通道53通過第二電氣隔離器件19與第二微處理器電路18相連接。
[0096]所述前置器2還包括前置器用前面板和前置器用后面板；
[0097]所述前置器用前面板上設置有液晶觸摸屏20、功能壓板21、人體紅外感應傳感器22、分合閘操作按鈕、遠方與本體操作轉換開關、一個以上的指示燈和第一溫濕度傳感器23 ;所述前置器用后面板上設置有第二溫濕度傳感器54 ；[0098]所述液晶觸摸屏20、功能壓板21、人體紅外感應傳感器22、分合閘操作按鈕、遠方與本體操作轉換開關、一個以上的指示燈、第一溫濕度傳感器23、第二溫濕度傳感器54分別與第二微處理器電路18相連接。
[0099]所述前置器2上還設置有GPRS通信模塊55和RF射頻通信模塊56 ；
[0100]所述GPRS通信模塊55和RF射頻通信模塊56分別與第二微控制器電路18相連接；所述GPRS通信模塊55實現了產品的無線遠方管理，RF射頻通信模塊56用于產品應用時與具有RF射頻通信功能的成套設備聯機，省掉很多的轉接裝置。
[0101]所述紅外人體紅外感應傳感器22感應到人體靠近后，第二微處理電路18控制液晶觸摸屏20顯示，人體離開后，第二微處理器電路18控制液晶觸摸屏20延時關閉。克服了前置器2因液晶觸摸屏20工作壽命短的可靠性問題。
[0102]前置器2 —般安裝于開關柜的柜面上，安裝于前置器2前面板的第一溫濕度傳感器23用于監測柜外環境，安裝于前置器2后面板的第二溫濕度傳感器54則用于監測柜內環境，附加電路不多，減少了產品應用時成套設備的數量。液晶觸摸屏20用于信息顯示和設置操作鍵盤，功能壓板21用于現場直觀、方便地設置或撤銷前置器2的重要功能，避免出現錯誤，產生嚴重后果。
[0103]前置器2的功能模塊包括信息顯示功能模塊、控制功能模塊、統計功能模塊和診斷功能模塊。所述信息顯示功能模塊包括:
[0104](I)電流，電壓，功率，功率因數等電氣量信息顯示；(2)溫度，濕度，開關位置，儲能位置等非電氣量信息顯示；(3)觸頭溫度顯示；(4) 一次接線圖狀態顯示；(5)電壓，電流，功率，功率因數曲線顯示；(6)保護信息顯示和報警信息顯示；
[0105]所述控制功能模塊包括:
[0106](I)本地、遠方控制；(2)手車進退控制；(3)分、合閘控制；(4)門鎖控制:控制柜門的電磁鎖；(5)加熱，風扇控制:根據設定的溫度范圍自動進行柜內恒溫控制；
[0107]所述統計功能模塊包括:
[0108](I)合閘、分閘事件統計:記錄分、合閘時刻，線圈電流，分、合閘時間，分、合閘速度，分、合閘次數；(2 )手車進退事件統計:記錄手車操作時刻，運動時間，運動電流，運動次數；(3)地刀分、合閘事件統計:記錄地刀動作時刻，動作時間，電機電流，運動速度，運動次數；(4)報警事件統計:與設置限值相比較超標報警時刻和當時的值；(5)用電量統計:電能計量功能，分為峰、谷、平時段計量；
[0109]所述診斷功能模塊包括:
[0110](I)斷路器特性診斷:判斷斷路器特性是否正常；(2)綜合自動化系統診斷:判斷斷路器控制器功能是否正常；(3)成套裝置診斷:判斷柜內測控裝置是否正常；(4)配電與負荷診斷:判斷回路是否正常；(5)分、合閘事件錄波:記錄分、合閘瞬間電流，電壓，動觸頭行程曲線；
[0111]所述參數設置功能包括:
[0112](I)系統參數設置:設置系統時鐘，通訊規約，速率等；(2)成套參數設置:設置溫濕度報警限值；(3)保護參數設置:設置過壓，欠壓，速斷，過流，壓板等參數；(4)報警參數設置:設置機構電氣特性報警限值；(5)聯鎖操作參數設置:設置斷路器的聯鎖操作邏輯關系O[0113]如圖5所示，為本發明的前置器2上的紅外感應探測電路，前置器2感知人體信號，打開液晶顯示器，供操作者使用，人離開后輸出電路64關閉，降低功耗，節約電能，保護液晶顯示屏，延長使用壽命。人體紅外感應傳感器22接受到人體紅外波信號后轉換成電信號，經過第二濾波電路61濾波后送信號處理電路63進行處理，為了提高系統的穩定性，增加了反饋電路62，只接收特定范圍波長的信號，最后通過輸出電路64輸出一個驅動信號，接通液晶觸摸屏20的電源。
[0114]如圖6和圖7所示，前置器2的上的光纖通信電路包括以下組成部分:
[0115]光纖通信接收電路:
[0116]光纖接收頭65經第一濾波電路66濾波，消除可見光干擾，濾波后的信號經第一放大電路67放大后,傳輸給第一信號調理電路68,所述第一信號調理電路68的輸出端與第一中央處理器通信口 69連接；為了提高通信的穩定性，以及提高通信速率，使用光纖作為通信介質，具有強抗干擾能力，提高系統的抗干擾性能。
[0117]光纖通信發送電路:
[0118]第二中央處理器通信口 70將發送信號經第二放大電路71放大之后傳輸給第二信號調理電路72，第二信號調理電路72將調理后的信號發送過驅動電路73，驅動電路73將電壓信號轉換成電流信號，再經過光纖發射頭74將電信號轉換成光信號，經過光纖線進行傳輸。
[0119]所述分合閘操作組件10包括第一分合閘狀態接點11、第二分合閘狀態接點60、分閘線圈12、合閘線圈13、分合閘電源42、合閘控制出口器件26、分閘控制出口器件27、分合閘控制驅動電路31、第一防跳繼電器28和第二防跳繼電器29 ；
[0120]所述分合閘控制驅動電路31、分閘控制出口器件27、第二防跳繼電器29、第一分合閘狀態接點11、分閘線圈12與分合閘電源42構成分閘回路；
[0121]所述分合閘控制驅動電路31與分閘控制出口器件27的控制端相連接；所述分閘控制出口器件27、第二防跳繼電器29、分閘狀態接點11、分閘線圈12和分合閘電源42依次相連接；
[0122]所述分合閘控制驅動電路31、合閘控制出口器件26、第一防跳繼電器28、第二分合閘狀態接點60、合閘線圈13與分合閘電源42構成合閘回路；
[0123]所述分合閘控制驅動電路31與合閘控制出口器件26的控制端相連接；所述合閘控制出口器件26、第一防跳繼電器28、合閘狀態接點60、合閘線圈13和分合閘電源42依次相連接；
[0124]合閘控制出口器件26和分閘控制出口器件27為可關斷電力電子器件。使用可關斷電力電子器件，可以縮短和精確控制分合閘時間，使得分合閘時間從現有技術的IOOms降低至40ms，使得分閘時間從現有技術的60ms降低至15ms，實現準確的故障選相分閘和
選相重合閘。
[0125]所述電力電子器件為IGBT管或MOS管或大功率三極管或可關斷晶閘管；
[0126]所述合閘回路上設置有第一通斷檢測電路34，所述第一通斷檢測電路34和第一光電隔離器件32相連接；
[0127]所述分閘回路上設置有第二通斷檢測電路35，所述第二通斷檢測電路35和第二光電隔離器件33相連接；[0128]所述第一光電隔離器件32和第二光電隔離器件33的輸出端分別與第一微處理器電路3相連接。
[0129]所述第一微處理器電路3發出分閘指令信號，所述分閘指令信號經分合閘控制驅動電路31接收后驅動分閘控制出口器件27，從而控制分閘線圈12，使斷路器分閘，所述第一分合閘狀態接點11將分閘狀態信號送至第一微處理器電路3 ；
[0130]所述第一微處理器電路3發出合閘指令信號，經分合閘控制驅動電路31接收后驅動合閘控制出口器件26，從而控制合閘線圈13，使斷路器合閘，所述第二分合閘狀態接點60將合閘狀態信號送至第一微處理器電路3。
[0131]所述分合閘操作組件10還包括用于監測分合閘過程中分閘線圈12或合閘線圈13電流值的電流檢測電路30 ；
[0132]所述電流檢測電路30設置于分閘回路和合閘回路的匯合點57與分合閘電源42之間；
[0133]所述電流檢測電路30與所述第一微處理器電路3相連接。微處理器電路3對分閘線圈12和合閘線圈13的通斷監測，及分閘過程中的分閘線圈12的電流和合閘過程中的合閘線圈13的電流進行測量診斷并上傳，電路簡單、邏輯合理，實現斷路器主要電路部件在線監測，提早發現故障，及時處理，避免電網事故的發生。
[0134]當所述斷路器負載端發生短路故障時，電流互感器24將檢測到的電流信號經電流預處理電路25傳送至第一微處理器電路3，所述第一微處理器電路3將分閘指令信號傳送至分合閘控制電路4，控制分合閘操作組件10的分閘線圈12，使斷路器分閘。
[0135]所述電流后備保護電路7包括第一電位器36、第二電位器37、第三電位器38、第一光電隔離器件39、第二光電隔離器件40、第三光電隔離器件41、工作電源59和電流試驗連接件43 ；
[0136]所述第一光電隔離器件39經由第一電位器36與斷路器的負載端的電流互感器24相連接；所述第二光電隔離器件40經由第二電位器37與斷路器的負載端的電流互感器24相連接；所述光電隔離器件41經由第三電位器38與斷路器的負載端的電流互感器24相連接；
[0137]所述第一電位器36、第二電位器37、第三電位器38分別與電流試驗連接件43相連接；
[0138]所述第一光電隔離器件39、第二光電隔離器件40、第三光電隔離器件41的輸出端分別與工作電源59、第一微處理器電路3和分合閘控制電路4相連接。
[0139]所述控制器主體I外設置有電磁屏蔽裝置和電連接線，
[0140]所述電磁屏蔽裝置包括四圍面板50、電磁屏蔽裝置用前面板44、電磁屏蔽裝置用后面板45 ;所述電磁屏蔽裝置用前面板44和電磁屏蔽裝置用后面板45分別與四圍面板50通過固定件相連接；
[0141]所述四圍面板50、電磁屏蔽裝置用前面板44和電磁屏蔽裝置用后面板45為雙層或雙層以上的金屬板；
[0142]所述電磁屏蔽裝置上設置有抗震連接件48和線路板；
[0143]所述線路板為母板49和插板58 ;所述母板49和插板58上設置有接插件51 ;所述插板58通過接插件51與母板49相適配；所述電磁屏蔽裝置用后面板45上設置有線纜孔，所述電連接線通過線纜孔后直接與母板49相連接。
[0144]所述金屬板為雙層，內層為鋁板47，外層為鐵板46 ;所述鋁板47的厚度不小于3mm ;外層為鐵板46,所述鐵板46的厚度為不小于Imm ;鐵板46對磁場有很強的屏蔽作用，鋁板47對電場干擾有很強的屏蔽作用，二者具有一定厚度并結合，使控制器主體I具有良好的電磁兼容性，確保在負載短路等情況能夠可靠工作。
[0145]所述分合閘電源42中設置有電容器；電容器用于儲能，以此減小外部電源15的容量和提高工作電源電路9的穩定度，使分合閘時間點控制精確的更加精確。
[0146]所述電連接線為具有金屬屏蔽層的線纜52，所述線纜52的屏蔽層經由母板49接地層與電磁屏蔽裝置相連接。金屬屏蔽線纜52用于防止干擾信號的引入，提高電磁兼容性；本發明的整體結構簡單，安裝、調試、維修也很方便。
[0147]本發明的一種集成高壓交流斷路器控制器的電流后備保護電路，所述電流后備保護電路7包括第一電位器36、第二電位器37、第三電位器38、第一光電隔離器件39、第二光電隔離器件40、第三光電隔離器件41、工作電源59和電流試驗連接件43 ；
[0148]所述第一光電隔離器件39經由第一電位器36與斷路器的負載端的電流互感器24相連接；所述第二光電隔離器件40經由第二電位器37與斷路器的負載端的電流互感器24相連接；所述光電隔離器件41經由第三電位器38與斷路器的負載端的電流互感器24相連接；
[0149]所述第一電位器36、第二電位器37、第三電位器38分別與電流試驗連接件43相連接；
[0150]所述工作電源59、第一微處理器電路3和分合閘控制電路4分別與第一光電隔離器件39、第二光電隔離器件40、第三光電隔離器件41的輸出端相連接。
[0151]所述第一光電隔離器件39的A極經由第一電位器36與分合閘操作組件10的負載端的電流互感器24的A端相連接，所述第一光電隔離器件39的K極與所述電流互感器24的N端相連接；
[0152]所述第二光電隔離器件40的A極經由第二電位器37與斷路器的負載端電流互感器24的B端相連接，所述第二光電隔離器件40的K極與所述電流互感器24的N端相連接；
[0153]所述第三光電隔離器件41的A極經由第三電位器38與斷路器的負載端電流互感器24的C端相連接，所述第三光電隔離器件41的K極與所述電流互感器24的N端相連接。
[0154]本發明的一種電流后備保護電路的工作方法，包括以下步驟:
[0155](I)所述電流互感器24檢測電流信號；
[0156](2)所述電流互感器24檢測到的電流信號輸出至電流后備保護電路7 ;
[0157](3)當檢測的電流信號超出所述電流后備保護電路7的保護啟動電流值時，所述電流后備保護電路7將信號輸出至分合閘控制電路4;
[0158](4)所述分合閘控制電路4控制斷路器中的分合閘操作組件10中的分閘線圈12，使斷路器分閘。
[0159]本發明的一種選相分閘和選相重合閘的工作方法，包括以下步驟:
[0160](I)當單相接地或者二相短路時，電流預處理器電路25、電壓相位檢測電路17檢測短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號；[0161](2)所述短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號傳送至第一微處理器電路3，所述第一微處理器電路3對短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號進行分析，判斷所發生短路的相別和故障電壓的過零點；
[0162](3)所述行程檢測電路5對斷路器的分合閘時間進行檢測，得到分合閘時間信號；
[0163](4)所述分合閘時間信號傳送至第一微處理器電路3，所述第一微處理器電路(3)對分合閘操作組件10進行控制，使斷路器開關分合閘點處于短路故障相交流電壓的過零點，進行選相分閘操作和選相重合閘操作。
[0164]實施例2
[0165]本實施例同實施例1的區別在于，所述合閘回路在A2點通過電連接線與第一通斷檢測電路34和第一光電隔離器件32相連接。
[0166]所述分閘回路在B2點通過電連接線與第二通斷檢測電路35和第二光電隔離器件33相連接。
[0167]所述電力電子器件為大功率三極管或可關斷晶閘管或MOS管。
[0168]實施例3
[0169]本實施例同實施例1的區別在于，所述合閘回路在A2點通過電連接線與第一通斷檢測電路34和第一光電隔離器件32相連接。所述分閘回路在BI點通過電連接線與第二通斷檢測電路35和第二光電隔離器件33相連接。所述電力電子器件為可關斷晶閘管或MOS管。
[0170]實施例4
[0171]本實施例同實施例1的區別在于，所述合閘回路在Al點通過電連接線與第一通斷檢測電路34和第一光電隔離器件32相連接。所述分閘回路在B2點通過電連接線與第二通斷檢測電路35和第二光電隔離器件33相連接。所述電力電子器件為大功率三極管。
[0172]本發明結構簡單，使用方便、功能齊全、抗電磁干擾能力強、在發生負載短路故障時可靠保護，并且對斷路器的開關動觸頭運動能夠精確控制。根據斷路器的開關動觸頭位移檢測電路測得的斷路器分、合閘時間，控制斷路器開關分、合閘，使斷路器開關分、合閘的時間點正好在短路故障相交流電壓的過零點，實現電流型故障保護選相分閘和故障選相重合閘，與現有技術相比，大大降低了電流型故障分閘與重合閘對電網、負載和設備本身造成的嚴重沖擊和危害，斷路器控制器實現斷路器的主要電路部件在線監測，提早發現故障，及時處理,避免電網事故的發生。
[0173]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，本發明要求保護范圍由所附的權利要求書、說明書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種集成高壓交流斷路器控制器，包括控制器主體(1)、前置器(2)和行程檢測電路(5)，其特征在于:所述控制器主體(1)包括第一微處理器電路(3)和分合閘控制電路(4)； 所述控制器主體(1)通過電連接線與其外部的電源(15)、配電電壓互感器(16)、斷路器負載的電流互感器(24)及設置于斷路器中的分合閘操作組件(10)相連接； 所述控制器主體(1)通過通信通道(53 )與前置器(2 )相連接；所述行程檢測電路(5 )與第一微處理器電路(3)相連接；所述第一微處理器電路(3)與分合閘控制電路(4)相連接；所述控制器主體(1)與斷路器的分合閘操作組件(10)相連接； 所述控制器主體(1)發出分閘指令信號或合閘指令信號，啟動分合閘操作組件(10)控制斷路器的分閘操作或合閘操作。
2.根據權利要求1所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述控制器主體(1)還包括三相交流電壓相位檢測電路(17)、電流預處理電路(25)、電流后備保護電路(7)、工作電源電路(9)、備用工作電源電路(8)和或門性質電路(14); 所述三相交流電壓相位檢測電路(17)、電流預處理器電路(25)和電流后備保護電路(7)通過電連接線分別與第一微處理器電路(3)相連接； 所述電流預處理電路(25)經由第一微處理器電路(3)通過分合閘控制電路(4)與所述分合閘操作組件(10)相連接； 所述電流后備保護電路(7)通過分合閘控制電路(4)與所述分合閘操作組件(10)相連接； 所述外部的電源(15)與工作電源`電路(9)相連接；配電電壓互感器(16)與備用工作電源電路(8)相連接； 所述工作電源電路(9 )和備用工作電源電路(8 )通過或門性質電路(14 )與所述微處理電路(3)相連接； 所述三相交流電壓相位檢測電路(17)的輸入端與外部配電電壓互感器(16)相連接，輸出端與微處理器電路(3)相連接； 所述電流預處理電路(25)和電流后備保護電路(7)分別與電流互感器(24)相連接。
3.根據權利要求1所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于: 所述前置器(2)還設置有第二微處理器電路(18)和第二電氣隔離器件(19);所述控制器主體(1)內設置有第一電氣隔離器件(6)； 所述通信通道(53 )通過第一電氣隔離器件(6 )與第一微處理器電路(3 )相連接；所述通信通道(53)通過第二電氣隔離器件(19)與第二微處理器電路(18)相連接。
4.根據權利要求3所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述前置器(2)還包括前置器用前面板和前置器用后面板； 所述前置器用前面板上設置有液晶觸摸屏(20)、功能壓板(21)、人體紅外感應傳感器(22)、分合閘操作按鈕、遠方與本體操作轉換開關、一個以上的指示燈和第一溫濕度傳感器(23);所述前置器用后面板上設置有第二溫濕度傳感器(54)； 所述液晶觸摸屏(20)、功能壓板(21)、人體紅外感應傳感器(22)、分合閘操作按鈕、遠方與本體操作轉換開關、一個以上的指示燈、第一溫濕度傳感器(23)、第二溫濕度傳感器(54)分別與第二微處理器電路(18)相連接。
5.根據權利要求4所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述前置器(2)上還設置有GPRS通信模塊(55)和RF射頻通信模塊(56)；所述GPRS通信模塊(55)和RF射頻通信模塊(56)分別與第二微控制器電路(18)相連接；所述紅外人體紅外感應傳感器(22)感應到人體靠近后，第二微處理電路(18)控制液晶觸摸屏(20)顯示，人體離開后，第二微處理器電路(18)控制液晶觸摸屏(20)延時關閉。
6.根據權利要求1所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述分合閘操作組件(10)包括第一分合閘狀態接點(11)、第二分合閘狀態接點(60)、分閘線圈(12)、合閘線圈(13 )、分合閘電源(42 )、合閘控制出口器件(26 )、分閘控制出口器件(27)、分合閘控制驅動電路(31)、第一防跳繼電器(28)和第二防跳繼電器(29)； 所述分合閘控制驅動電路(31)、分閘控制出口器件(27)、第二防跳繼電器(29)、第一分合閘狀態接點(11)、分閘線圈(12)與分合閘電源(42)構成分閘回路； 所述分合閘控制驅動電路(31)與分閘控制出口器件(27)的控制端相連接；所述分閘控制出口器件(27)、第二防跳繼電器(29)、分閘狀態接點(11)、分閘線圈(12)和分合閘電源(42)依次相連接； 所述分合閘控制驅動電路(31)、合閘控制出口器件(26)、第一防跳繼電器(28)、第二分合閘狀態接點(60)、合閘線圈(13)與分合閘電源(42)構成合閘回路； 所述分合閘控制驅動電路(31)與合閘控制出口器件(26)的控制端相連接；所述合閘控制出口器件(26)、第一防跳繼電器(28)、合閘狀態接點(60)、合閘線圈(13)和分合閘電源(42)依次相連接；` 合閘控制出口器件(26)和分閘控制出口器件(27)為可關斷電力電子器件。
7.根據權利要求6所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述電力電子器件為IGBT管或MOS管或大功率三極管或可關斷晶閘管； 所述合閘回路上設置有第一通斷檢測電路(34)，所述第一通斷檢測電路(34)和第一光電隔離器件(32)相連接； 所述分閘回路上設置有第二通斷檢測電路(35)，所述第二通斷檢測電路(35)和第二光電隔離器件(33)相連接； 所述第一光電隔離器件(32)和第二光電隔離器件(33)的輸出端分別與第一微處理器電路(3)相連接。
8.根據權利要求3所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述第一微處理器電路(3)發出分閘指令信號，所述分閘指令信號經分合閘控制驅動電路(31)接收后驅動分閘控制出口器件(27)，從而控制分閘線圈(12)，使斷路器分閘，所述第一分合閘狀態接點(11)將分閘狀態信號送至第一微處理器電路(3 ); 所述第一微處理器電路(3)發出合閘指令信號，經分合閘控制驅動電路(31)接收后驅動合閘控制出口器件(26)，從而控制合閘線圈(13)，使斷路器合閘，所述第二分合閘狀態接點(60 )將合閘狀態信號送至第一微處理器電路(3 )。
9.根據權利要求6所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述分合閘操作組件(10)還包括用于監測分合閘過程中分閘線圈(12)或合閘線圈(13)電流值的電流檢測電路(30)； 所述電流檢測電路(30)設置于分閘回路和合閘回路的匯合點(57)與分合閘電源(42)之間； 所述電流檢測電路(30)與所述第一微處理器電路(3)相連接。
10.根據權利要求2所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:當所述斷路器負載端發生短路故障時，電流互感器(24)將檢測到的電流信號經電流預處理電路(25)傳送至第一微處理器電路(3)，所述第一微處理器電路(3)將分閘指令信號傳送至分合閘控制電路(4)，控制分合閘操作組件(10)的分閘線圈(12)，使斷路器分閘。
11.根據權利要求2所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述電流后備保護電路(7)包括第一電位器(36)、第二電位器(37)、第三電位器(38)、第一光電隔離器件(39)、第二光電隔離器件(40)、第三光電隔離器件(41)、工作電源(59)和電流試驗連接件(43)； 所述第一光電隔離器件(39)經由第一電位器(36)與斷路器的負載端的電流互感器(24)相連接；所述第二光電隔離器件(40)經由第二電位器(37)與斷路器的負載端的電流互感器(24)相連接；所述光電隔離器件(41)經由第三電位器(38)與斷路器的負載端的電流互感器(24)相連接； 所述第一電位器(36)、第二電位器(37)、第三電位器(38)分別與電流試驗連接件(43)相連接； 所述第一光電隔離器件(39)、第二光電隔離器件(40)、第三光電隔離器件(41)的輸出端分別與工作電源(59)、第一微處理器電路(3)和分合閘控制電路(4)相連接。
12.根據權利要求1所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述控制器主體(1)外設置有電磁屏蔽裝置和電連接線， 所述電磁屏蔽裝置包括四圍面板(50)、電磁屏蔽裝置用前面板(44)、電磁屏蔽裝置用后面板(45);所述電磁屏蔽裝置用前面板(44)和電磁屏蔽裝置用后面板(45)分別與四圍面板(50)通過固定件相連接； 所述四圍面板(50)、電磁屏蔽裝置用前面板(44)和電磁屏蔽裝置用后面板(45)為雙層或雙層以上的金屬板； 所述電磁屏蔽裝置上設置有抗震連接件(48)和線路板； 所述線路板為母板(49)和插板(58);所述母板(49)和插板(58)上設置有接插件(51);所述插板(58)通過接插件(51)與母板(49)相適配；所述電磁屏蔽裝置用后面板(45)上設置有線纜孔，所述電連接線通過線纜孔后直接與母板(49)相連接。
13.根據權利要求12所述的集成高壓交流斷路器控制器，其特征在于:所述金屬板為雙層，內層為鋁板(47)，外層為鐵板(46)； 所述分合閘電源(42)中設置有電容器； 所述電連接線為具有金屬屏蔽層的線纜(52)，所述線纜(52)的屏蔽層經由母板(49)接地層與電磁屏蔽裝置相連接。
14.一種集成高壓交流斷路器控制器的電流后備保護電路，其特征在于:所述電流后備保護電路(7)包括第一電位器(36)、第二電位器(37)、第三電位器(38)、第一光電隔離器件(39)、第二光電隔離器件(40)、第三光電隔離器件(41)、工作電源(59)和電流試驗連接件(43)； 所述第一光電隔離器件(39)經由第一電位器(36)與斷路器的負載端的電流互感器(24)相連接；所述第二光電隔離器件(40)經由第二電位器(37)與斷路器的負載端的電流互感器(24)相連接；所述光電隔離器件(41)經由第三電位器(38)與斷路器的負載端的電流互感器(24)相連接； 所述第一電位器(36)、第二電位器(37)、第三電位器(38)分別與電流試驗連接件(43)相連接； 所述工作電源(59)、第一微處理器電路(3)和分合閘控制電路(4)分別與第一光電隔離器件(39)、第二光電隔離器件(40)、第三光電隔離器件(41)的輸出端相連接。
15.根據權利要求14所述的電流后備保護電路，其特征在于:所述第一光電隔離器件(39)的A極經由第一電位器(36)與分合閘操作組件(10)的負載端的電流互感器(24)的A端相連接，所述第一光電隔離器件(39)的K極與所述電流互感器(24)的N端相連接； 所述第二光電隔離器件(40)的A極經由第二電位器(37)與斷路器的負載端電流互感器(24)的B端相連接，所述第二光電隔離器件(40)的K極與所述電流互感器(24)的N端相連接； 所述第三光電隔離器件(41)的A極經由第三電位器(38)與斷路器的負載端電流互感器(24)的C端相連接，所述第三光電隔離器件(41)的K極與所述電流互感器(24)的N端相連接。
16.一種電流后備保護電路的工作方法，其特征在于包括以下步驟: (1)所述電流互感器(24)檢測電流信號； (2)所述電流互感器(24)檢測到的電流信號輸出至電流后備保護電路(7)； (3)當檢測的電流信號超出所述電`流后備保護電路(7)的保護啟動電流值時，所述電流后備保護電路(7)將信號輸出至分合閘控制電路(4); (4)所述分合閘控制電路(4)控制斷路器中的分合閘操作組件(10)中的分閘線圈(12)，使斷路器分閘。
17.一種選相分閘和選相重合閘的工作方法，其特征在于包括以下步驟: (O當單相接地或者二相短路時，電流預處理器電路(25)、電壓相位檢測電路(17)檢測短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號； (2)所述短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號傳送至第一微處理器電路(3)，所述第一微處理器電路(3)對短路的相別的信號與故障的電壓過零點的信號進行分析，判斷所發生短路的相別和故障電壓的過零點； (3)所述行程檢測電路(5)對斷路器的分合閘時間進行檢測，得到分合閘時間信號； (4)所述分合閘時間信號傳送至第一微處理器電路(3)，所述第一微處理器電路(3)對分合閘操作組件(10)進行控制，使斷路器開關分合閘點處于短路故障相交流電壓的過零點，進行選相分閘操作和選相重合閘操作。
【文檔編號】H02H3/08GK103779965SQ201410013943
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】宋玉鋒, 姚衛東, 沈衛峰, 丁菊, 顧曹新, 顧明鋒, 孟領剛, 王春華, 王新明, 單金明, 朱永書, 徐曉嫻, 夏武, 王春生, 周江 申請人:江蘇現代電力科技股份有限公司