一种高精度测量的低压电器用智能控制器制造技术

一种高精度测量的低压电器用智能控制器，包括传感器单元、电源供给单元、测量计算单元、电源电路单元、控制脱扣电路单元驱动脱扣执行单元在故障出现时产生脱扣动作的高级微处理器和信号处理单元，其信号输入端与传感器单元的信号输出端、测量计算单元的信号输入端并联连接，其信号输出端与高级微处理器的第二ADC转换器的输入端连接。高级微处理器的电路保护数据的处理与交互包括：在预先设定的上电初始时间段t内处理由其第二ADC转换器输入的数据，在上电初始时间段t结束后处理由测量计算单元输入的数据，并且在数据处理过程中按预置程序在各接口之间进行数据交互。既可保证控制器上电时各电流保护所需的速度，又可保证上电完成后测量的高精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及低压电器领域，具体涉及一种低压电器用智能控制器，特别是一种低压断路器的高精度测量的低压电器用智能控制器。
技术介绍
随着智能电网技术的快速发展及安全用电管理要求的日益提高，作为配电领域的低压断路器的自动化控制技术发展迅猛，而低压断路器的智能控制器是配电自动化控制技术中使用最为广泛的核心器件。低压电器领域的智能控制器的发展经历了三个阶段，早先问世的第一阶段的控制器，采用如电阻、电容、二极管、三极管、运算放大器等模拟器件构建电源、信号、执行等电路，控制器通过对电流互感器的电流信号进行处理及比较，实现长延时和瞬时两段保护功能。第二阶段的控制器采用以8位或16位单片机为核心，外围扩展A/D转换器、EEPROM存储器、I/O接口芯片、信号处理电路、电源电路等集成电路构成控制电路，控制器通过对电流互感器采样及信号处理，经过A/D转换输入到单片机，单片机对转换后的数据进行计算及处理，可以实现长延时、短延时、瞬时、接地四段保护功能，同时控制器还可以实现电流及时间显示、整定值设定及数据存储等功能。第三阶段的控制器，采用16位单片机或双处理单元为核心，外围扩展EEPROM存储器、信号处理电路、电源电路、显示电路等构成控制电路，控制器通过对电流互感器采样及信号处理，输入到单片机进行A/D转换、计算及处理，不仅可实现长延时、短延时、瞬时、接地四段保护功能，同时还可实现过压、欠压、电压不平衡、过频、欠频、相序、逆功率等保护功能，并且控制器可以测量电流、电压、功率、频率、功率因数、电能等电力参数，实现更多保护及扩展功能。现有的断路器用电子式控制器在实际使用中由于测量计算单元的运行速度需要一个过程，导致出现上电时瞬时保护、短延时保护、接地保护所需的响应速度不能满足要求的问题。现有的测量计算单元通常采用电能计量芯片，它是由数字积分器、ADC转换器和DSP数据处理器集成的通用芯片，它将传感器单元采集到的三相电的电流及电压信号经ADC转换器转换成数字信号后，再由DSP处理器进行处理计算出各种电力参数，如电流有效值、电压有效值、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、相位、相序、电能、谐波等，由于采用24位及以上ADC转换器，测量计算单元测量动态范围达到1000:1，测量精度可以达到0.1％，大大超越现有电子式控制器以往各种方式的测量精度。但获得高精度的测量计算需要较长的运行时间，由此拖累了控制器的保护响应速度。如果同时提高上电时的保护响应速度和提高电力参数的测量精度，则由于受技术和成本的限制，因此在现阶段如进一步提升电能计量芯片的运行速度是不现实的，二者难以兼得。此外，在控制器的上电初始时间段，即由停电到恢复供电的过程中，控制器由失电转换为得电的最初时间段，由于测量计算单元的运行速度不够快，所以微处理器在上电初始时间段内采用的来自测量计算单元的电力参数很可能不是当前的实际电力参数，由此在上电初始时间段内微处理器所获得的电力参数很可能是不准确的，这无疑将对微处理器的工作稳定性和可靠性产生不利影响。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种高精度测量的低压电器用智能控制器，将电路保护数据依据预先设定的上电初始时间段之内和该上电初始时间段之后的两种不同的时间段分别进行采集，实现了在上电时保护响应的高速度和正常运行时电力参数测量的高精度两者兼得的效果，并且能有效保证在控制器的上电初始时间段电力参数测量的准确性和电路保护的稳定性、可靠性。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案。一种高精度测量的低压电器用智能控制器，包括：传感器单元1，从主电路感应电信号并将该电信号从其输出端输出；与主电路耦合并从主电路取电的电源供给单元2；测量计算单元3，根据从传感器单元1的输出端采集到的电信号测量计算出电力参数数据；电源电路单元7，其输入端与所述的电源供给单元2的输出端连接，并以多个不同电压等级的方式提供直流电源；还包括：高级微处理器4，用于电力参数的测量和电路保护数据的处理与交互，并控制所述的控制器的脱扣电路单元8驱动脱扣执行单元9在故障出现时产生脱扣动作；信号处理单元10，它的信号输入端与传感器单元1的信号输出端、测量计算单元3的信号输入端并联连接，其信号输出端与高级微处理器4的第二ADC转换器41的输入端连接，用于将传感器单元1输出的电信号处理成高级微处理器4能采用的数据信号；所述的高级微处理器4的电路保护数据的处理与交互包括：在预先设定的上电初始时间段t内处理由所述的第二ADC转换器41输入的数据，在上电初始时间段t结束后处理由所述的测量计算单元3输入的数据，并且在数据处理过程中按预置程序在各接口之间进行数据交互。根据本技术的又一种实施方式：所述的传感器单元1包括分别与三相四线制主电路感应耦合的A相空芯互感器13、B相空芯互感器14、C相空芯互感器15和N相空芯互感器16，它们的信号输出端分别与测量计算单元3的信号输入端、信号处理单元10的信号输入端并联连接；所述的测量计算单元3包括数字积分器30、第一ADC转换器31和电能计量芯片专用微处理器32，所述的电力参数数据通过所述的测量计算单元3的信号输入端的电信号经数字积分器30、第一ADC转换器31和电能计量芯片专用微处理器32测量计算后形成，该数据以SPI或I2C总线方式输出给所述的高级微处理器4的SPI或I2C接口42；所述的信号处理单元10包括积分器100和放大器101，信号处理单元10的信号输入端的电信号经积分器100和放大器101处理成电流/电压信号后，输出给所连接的高级微处理器4的第二ADC转换器41。根据本技术的另一种实施方式：所述的传感器单元1包括分别与三相四线制主电路感应耦合的A相铁芯互感器130、B相铁芯互感器140、C相铁芯互感器150和N相铁芯互感器160，它们的信号输出端分别与测量计算单元3的信号输入端、信号处理单元10的信号输入端并联连接；所述的测量计算单元3包括第一ADC转换器31和电能计量芯片专用微处理器32，所述的电力参数数据通过所述的测量计算单元3的信号输入端的电信号经第一ADC转换器31和电能计量芯片专用微处理器32测量计算后形成，该数据以SPI或I2C总线方式输出给所述的高级微处理器4的SPI或I2C接口42；所述的信号处理单元10包括积分器100和放大器101，信号处理单元10的信号输入端的电信号经积分器100和放大器101处理成电流/电压信号后，输出给所连接的高级微处理器4的第二ADC转换器41。...

【技术保护点】
一种高精度测量的低压电器用智能控制器，包括：传感器单元(1)，从主电路感应电信号并将该电信号从其输出端输出；与主电路耦合并从主电路取电的电源供给单元(2)；测量计算单元(3)，根据从传感器单元(1)的输出端采集到的电信号测量计算出电力参数数据；电源电路单元(7)，其输入端与所述的电源供给单元(2)的输出端连接，并以多个不同电压等级的方式提供直流电源；其特征在于：高级微处理器(4)，用于电力参数的测量和电路保护数据的处理与交互，并控制所述的控制器的脱扣电路单元(8)驱动脱扣执行单元(9)在故障出现时产生脱扣动作；信号处理单元(10)，它的信号输入端与传感器单元(1)的信号输出端、测量计算单元(3)的信号输入端并联连接，其信号输出端与高级微处理器(4)的第二ADC转换器(41)的输入端连接，用于将传感器单元(1)输出的电信号处理成高级微处理器(4)能采用的数据信号；所述的高级微处理器(4)的电路保护数据的处理与交互包括：在预先设定的上电初始时间段t内处理由所述的第二ADC转换器(41)输入的数据，在上电初始时间段t结束后处理由所述的测量计算单元(3)输入的数据，并且在数据处理过程中按预置程序在各接口之间进行数据交互。...

【技术特征摘要】
1.一种高精度测量的低压电器用智能控制器，包括：传感器单元(1)，从主电路感应电
信号并将该电信号从其输出端输出；与主电路耦合并从主电路取电的电源供给单元(2)；测
量计算单元(3)，根据从传感器单元(1)的输出端采集到的电信号测量计算出电力参数数据；
电源电路单元(7)，其输入端与所述的电源供给单元(2)的输出端连接，并以多个不同电压
等级的方式提供直流电源；其特征在于：
高级微处理器(4)，用于电力参数的测量和电路保护数据的处理与交互，并控制所述的
控制器的脱扣电路单元(8)驱动脱扣执行单元(9)在故障出现时产生脱扣动作；
信号处理单元(10)，它的信号输入端与传感器单元(1)的信号输出端、测量计算单元(3)
的信号输入端并联连接，其信号输出端与高级微处理器(4)的第二ADC转换器(41)的输入端
连接，用于将传感器单元(1)输出的电信号处理成高级微处理器(4)能采用的数据信号；
所述的高级微处理器(4)的电路保护数据的处理与交互包括：在预先设定的上电初始时
间段t内处理由所述的第二ADC转换器(41)输入的数据，在上电初始时间段t结束后处理
由所述的测量计算单元(3)输入的数据，并且在数据处理过程中按预置程序在各接口之间进
行数据交互。
2.根据权利要求1所述的高精度测量的低压电器用智能控制器，其特征在于：
所述的传感器单元(1)包括分别与三相四线制主电路感应耦合的A相空芯互感器(13)、B
相空芯互感器(14)、C相空芯互感器(15)和N相空芯互感器(16)，它们的信号输出端分别与
测量计算单元(3)的信号输入端、信号处理单元(10)的信号输入端并联连接；
所述的测量计算单元(3)包括数字积分器(30)、第一ADC转换器(31)和电能计量芯片专
用微处理器(32)，所述的电力参数数据通过所述的测量计算单元(3)的信号输入端的电信号
经数字积分器(30)、第一ADC转换器(31)和电能计量芯片专用微处理器(32)测量计算后形
成，该数据以SPI或I2C总线方式输出给所述的高级微处理器(4)的SPI或I2C接口(42)；
所述的信号处理单元(10)包括积分器(100)和放大器(101)，信号处理单元(10)的信号输
入端的电信号经积分器(100)和放大器(101)处理成电流/电压信号后，输出给所连接的高级
微处理器(4)的第二ADC转换器(41)。
3.根据权利要求1所述的高精度测量的低压电器用智能控制器，其特征在于：
所述的传感器单元(1)包括分别与三相四线制主电路感应耦合的A相铁芯互感器(130)、
B相铁芯互感器(140)、C相铁芯互感器(150)和N相铁芯互感器(160)，它们的信号输出端

\t分别与测量计算单元(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖磊，陈建余，章龙，马世刚，
申请(专利权)人：浙江正泰电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33