一種具有遠程監控功能的自動低壓斷路器控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及低壓電路安全領域，尤其涉及一種具有遠程監控功能的自動低壓斷路器控制裝置。
【背景技術】
[0002]“十二五”期間，隨著智能電網建設的推進以及低壓電器生產技術的不斷發展，以智能化、模塊化、可通信為主要特征的新一代低壓電器將成為市場主流產品。第一代產品將于2010年退出市場，第二代產品將成為低端產品，第三代產品和部分第二代產品將成為中端產品。2011年至2015年，智能電網將在輸電、變電、配電、通信等七大方面進入全面建設階段，在智能電網建設方面的投資總額將接近2萬億元。2011年初，國務院決定實施新一輪農村電網改造升級工程。新一輪的農村電網改造工程將給低壓電器行業帶來重要的發展機遇期。從各項經濟政策和機構分析預測來看，未來幾年內電力系統基礎建設將繼續保持較大投資規模，因此低壓電器行業也將處于平穩發展階段，但國內、國際市場競爭趨于激烈。
[0003]隨著智能電網在國內外引起的研究熱點，低壓電器的“智能化”和“可通信”最終將向智能電網方向發展，形成智能電網的低壓用戶端產業。智能電網的目標是實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全，智能電網的低壓用戶端同樣具有可靠、安全、經濟、高效等特點，要打造智能電網離不開作為電網基礎的低壓配電系統與低壓電器元件的智能化和可通信，其起到控制與保護作用的核心器件包括萬能式斷路器、塑殼斷路器等，這些器件的智能化和可通信自然成了低壓電器產業發展的趨勢。
[0004]低壓斷路器是一種不僅可以接通和分斷正常負荷電流和過負荷電流，還可以接通和分斷短路電流的開關電器。低壓斷路器在電路中除起控制作用外，還具有一定的保護功能，如過負荷、短路、欠壓和漏電保護等。
[0005]低壓斷路器是既有手動開關作用，又能自動進行失壓、欠壓、過載、和短路保護的電器。它可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機，對電源線路及電動機等實行保護，當它們發生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當于熔斷器式開關與過欠熱繼電器等組合。而且在分斷故障電流后一般不需要變更零部件，已獲得了廣泛的應用。低壓斷路器廣泛應用于低壓配電系統各級饋出線，各種機械設備的電源控制和用電終端的控制和保護。
[0006]低壓斷路器是低壓開關柜中的主要元件，其所有保護功能均由其中樞控制部件脫扣器來實現。
[0007]早期的脫扣器是電磁式過電流脫扣器，其功能簡單，只能完成瞬時保護。在此基礎上后來又逐步出現了帶有過載延時、短路延時功能的脫扣器，以及采用熱雙金屬片的熱式脫扣器。
[0008]20世紀70年代開始出現了電子式脫扣器，90年代逐步推出了智能型脫扣器。由于采用了計算機技術、數字電子技術、控制理論、傳感器技術和通信技術等，智能脫扣器的功能日益強大，現已在低壓配電系統中得到了廣泛應用。目前，具有代表性的產品國外有施耐德公司的M和MT系列、三菱公司的AE系列、西門子公司的3WN6系列、ABB公司的F2系列，國內主要是DW45系列。
[0009]相比較而言，國外的產品功能較為強大，有些甚至可與中壓微機保護產品相媲美，但價格普遍偏高；國內的產品價格低廉，更貼近中國市場購買力，但功能稍弱。
[0010]現有技術中，例如CN201345533公開了一種低壓斷路器的電子式欠、過壓保護裝置，包括有采集斷路器進線端A、B、C、N各相的電壓互感器、精密運算放大器、電子選通開關、單片機、繼電器和自動轉換開關的執行機構；所述的A、B、C三相電壓互感器將電壓信號輸入到所述的精密運算放大器的各輸入端口 ；精密運算放大器將處理后的信號經電子選通開關輸入到所述的單片機的I/O端口 ；所述單片機在對每相信號進行測量及與邏輯程序中的合格范圍值進行比較，若有一相信號不合格，則單片機通過I/O端口輸出一個信號給所述的繼電器；所述繼電器的常閉節點接入所述的斷路器的分閘執行機構。由于該保護裝置結構較為簡單，采用單片機的控制能力較弱，僅能實現欠壓、過壓斷路保護的功能，有待改進。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型的目的是為了克服現有技術中功能單一的技術缺陷，實現同時具備多路低壓輸電線路的斷相、反相、欠壓、過壓、不平衡保護、逆功率保護和接地保護功能的低壓斷路器控制裝置，并實現遠程監控，即提供一種功能全面、具有遠程監控功能的低壓斷路器控制裝置。
[0012]具體的，本實用新型通過如下技術方案實現:
[0013]首先，本實用新型提供了一種具有遠程監控功能的自動低壓斷路器控制裝置，其特征在于，該裝置包括:模擬信號采集單元、數據處理單元、人機交互單元、脫扣執行單元、遠程通信單元和供電電源。
[0014]具體的，模擬信號采集單元用于采集輸電線路中的電流和電壓信號，從硬件上講，包括:羅哥夫斯基線圈、電流采樣電路、電壓采樣變換電路、模擬信號調理電路、模擬多路開關。
[0015]其中，羅哥夫斯基線圈即羅氏線圈(Rogowski Coil)，是一個均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環形線圈。輸出信號是電流對時間的微分。通過一個對輸出的電壓信號進行積分的電路，就可以真實還原輸入電流。該線圈具有電流可實時測量、響應速度快、不會飽和、幾乎沒有相位誤差的特點，故其可應用于繼電保護，可控硅整流，變頻調速，電阻焊等信號嚴重畸變以及電爐、短路測試、雷電信號采集等大電流的場合。基于上述解釋，無需將羅哥夫斯基線圈的結構做進一步限定本領域技術人員即可實現。
[0016]羅哥夫斯基線圈和電流采樣電路將電流信號輸入模擬信號調理電路，電壓采樣變換電路將電壓信號輸入模擬信號調理電路，模擬信號調理電路將模擬信號輸入模擬多路開關轉換為數字信號輸入數據處理單元。
[0017]數據處理單元將輸入的數字信號與預設的閾值進行比較，判斷輸電線路的狀態，如有故障產生，能夠根據由電壓、電流等直接測量的模擬量轉換而來的數字量進行判斷，所屬故障處理為斷相、反相、欠壓、過壓、不平衡保護、逆功率保護還是接地保護，從而給出相應指令信號至脫扣執行單元。
[0018]從硬件上講，數據處理單元包括微處理器、外圍可編程器件、晶振時鐘模塊、看門狗電路，其中微處理器處理所輸入的數字信號、并判斷和/或輸出相應的脫扣信號至脫扣執行單元，微處理器與外圍可編程器件連接以調取存儲數據和指令，晶振時鐘模塊包括晶振電路、實時時鐘電路，用于提供時鐘信號；看門狗電路的設置在程序跑飛時，可以在1.6s內產生低電平復位信號，讓系統重新初始化執行，增強裝置的抗干擾性。
[0019]脫扣執行單元包括驅動電路、永磁脫扣執行元件、繼電器輸出，其中驅動電路將脫扣信號輸入永磁脫扣執行元件以完成脫扣操作。該部分可以采用本領域中已有的現有技術，可以實現脫扣操作。
[0020]供電電源包括交流電源電路、速飽和電源電路、直流電源電路，提供+5V、+12V、-12V和隔離+5V電源。
[0021]為方便用戶根據不同的電路供電需求設置不同脫扣閾值，人機交互單元包括顯示屏、鍵盤、指示燈、串行通信接口，其中，顯示屏、指示燈分別與微處理器相應輸出端口連接，鍵盤、串行通信接口分別與微處理器相應輸入端口連接。
[0022]為實現遠程監控、集中管理，遠程通信單元與微處理器的相應通信端口連接，遠程通信單元包括通信模塊，根據各地應用推廣和通信信號的覆蓋情況，通信模塊選自無線通信模塊、GSM通信模塊、3G通信模塊或4G通信模塊中的一種。在發生電路故障時，微處理器同時將設備所在地理位置、故障原因等信息通過通信模塊傳輸至集控臺。
[0023]根據需要，為進一步提供溫度信息，所述具有遠程監控功能的自動低壓斷路器控制裝置還包括溫度測量電路，與微處理器相應輸入端口連接。
[0024]本實用新型相比于現有技術中具有遠程監控功能的自動低壓斷路器控制裝置具有以下技術效果:
[0025](I)功能全面，實現同時具備多路低壓輸電線路的斷相、反相、欠壓、過壓、不平衡保護、逆功率保護和接地保護功能的低壓斷路器控制裝置，即提供一種功能全面、成本較低的低壓斷路器控制裝置。
[0026](2)通用性強，具備人機交互單元包括顯示屏、鍵盤、指示燈、串行通信接口，其中，顯示屏、指示燈分別與微處理器相應輸出端口連接，鍵盤、串行通信接口分別與微處理器相應輸入端口連接，方便用戶根據不同的電路供電需求設置不同脫扣閾值，降低了電路改造過程中對低壓斷路器的更換成本。
[0027](3)便于遠程監控。通信模塊的引入，有利于工程管理、安全監控等部門在第一時間獲知故障發生位置及故障原因，便于做出維修決策，尤其是無人值守的遠端低壓線路，能夠最大限度的降低巡檢成本