带有电能质量监控功能的固态动作断路器制造技术

本发明专利技术公开带有电能质量监控功能的固态动作断路器，包括依次连接的固态断路器和电能质量检测及执行模块；电能质量检测及执行模块用于进行电路信号采集并生成断开信号；固态断路器基于断开信号对电路进行开关控制；电能质量检测及执行模块包括电源模块、核心处理模块、检测模块、无线通信模块、屏幕显示模块；电源模块用于供电，还用于采集电路的电压信号；检测模块用于采集电路电流和电路剩余电流；核心处理模块基于电路电流、电路剩余电流和电压信号生成断开信号；功率开关基于开关信号完成电路的开关控制。本发明专利技术拓展了固态断路器的应用场景，能够保证电路一直工作在电能质量良好的情况下。的情况下。的情况下。

【技术实现步骤摘要】
带有电能质量监控功能的固态动作断路器


[0001]本专利技术涉及电能质量监控
，特别是涉及带有电能质量监控功能的固态动作断路器。

技术介绍

[0002]随着直流微网的推广，电路保护装置需要面临越来越多的直流或交直流场合。传统机械断路器采用机械关断的方法，反应速度慢、使用寿命低，且在直流环境下易产生电弧。固态断路器使用半导体开关器件做开关动作，开关速度快、使用寿命高，且无直流拉弧现象。现有的固态断路器多集中在使用晶闸管、IGBT等器件作为开关器件，而碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料，具有开关速度快、导通电阻低、导热性能良好等优点，可以极大的提升固态断路器的性能。
[0003]目前市场上常见的断路器基本只是实现电路的保护功能，并不附带有其他功能。
[0004]电力电子技术在各个领域广泛的应用给电网带来了许多的电能质量问题，大量非线性负荷使得供电电压不对称加剧，导致电压、电流波形畸变，这些影响电能质量的因素可能造成电网经济的巨大损失。电能质量问题可以归纳为暂升、暂降、脉冲、振荡和谐波等问题，其中90％以上的电能质量问题是由电压暂降造成的，电压暂降也称电压凹陷，是指供电电压的均方根值在短时间内突然下降又回升恢复的现象。典型的电压暂降与短路、雷击、开关操作、变压器及电容的投切等均会引起电压暂降现象，其中主要原因是输配电系统单相接地短路故障。因此，有必要提供一种带有电能质量监控功能的固态动作断路器，在电能质量监控的同时能够对配电系统进行安全防护。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供带有电能质量监控功能的固态动作断路器，以解决现有技术的问题，拓展了固态断路器的应用场景，能够保证电路一直工作在电能质量良好的情况下。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供带有电能质量监控功能的固态动作断路器，包括：依次连接的固态断路器和电能质量检测及执行模块；
[0007]所述电能质量检测及执行模块用于进行电路信号采集，并基于所述电路信号生成断开信号发送至所述固态断路器；
[0008]所述固态断路器基于所述断开信号对所述电路进行开关控制；
[0009]所述电能质量检测及执行模块包括电源模块、核心处理模块、检测模块、无线通信模块、屏幕显示模块；
[0010]所述电源模块用于为所述固态断路器和所述电能质量检测及执行模块供电，还用于采集所述电路的电压信号；
[0011]所述检测模块用于采集电路电流和电路剩余电流；
[0012]所述核心处理模块基于所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号生成断开信号并发送至所述固态断路器；
[0013]所述无线通信模块用于对所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号进行外传；
[0014]所述屏幕显示模块用于对所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号进行实时显示，还用于对所述电路的开关状态进行实时显示；
[0015]所述固态断路器包括开关控制单元和若干个功率开关，所述开关控制单元与若干个所述功率开关连接；
[0016]所述开关控制单元基于所述断开信号、所述功率开关的故障信号和手动控制信号生成开关信号；
[0017]所述功率开关基于所述开关信号完成所述电路的开关控制。
[0018]优选地，所述电源模块包括整流稳压电路、隔离变压电路、核心供电电路、采样供电电路和电压采样电路，所述整流稳压电路、电压采样电路与所述固态断路器的进线端连接，所述隔离变压电路分别与所述整流稳压电路、核心供电电路和采样供电电路连接，所述电压采样电路与所述采样供电电路连接；
[0019]所述整流稳压电路还与所述开关控制单元、所述无线通信模块连接，用于进行电压转换后为所述开关控制单元、所述无线通信模块供电；
[0020]所述隔离变压电路用于进行电压变换；
[0021]所述核心供电电路分别与所述核心处理模块、所述屏幕显示模块连接，用于进行电压转换后为所述核心处理模块、所述屏幕显示模块供电；
[0022]所述采样供电电路用于进行电压转换后为所述电压采样电路供电；
[0023]所述电压采样电路与所述核心处理模块连接，用于采集所述电路的电压信号并传送至所述核心处理模块。
[0024]优选地，所述检测模块包括电流检测单元和剩余电流检测单元，所述电流检测单元和剩余电流检测单元分别用于采集电路电流和电路剩余电流。
[0025]优选地，所述核心处理模块包括依次连接的剩余电流信号处理电路、单片机电路和无线通信开关电路；所述剩余电流信号处理电路与所述剩余电流检测单元连接；所述单片机电路与所述电流检测单元、所述剩余电流检测单元和所述电压采样电路连接；所述无线通信开关电路与所述无线通信模块连接；
[0026]所述剩余电流信号处理电路用于对所述电路剩余电流进行信号处理；
[0027]所述单片机电路用于对所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号进行信号处理，将信号处理后的所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号传送至所述无线通信模块、屏幕显示模块；所述单片机电路还基于所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号生成断开信号，发送至所述固态断路器；所述单片机电路还用于生成开关机控制信号，所述开关机控制信号用于控制所述无线通信模块的开机和关机；
[0028]所述无线通信开关电路用于对所述开关机控制信号进行信号处理，并基于信号处理后的所述开关机控制信号控制所述整流稳压电路与所述无线通信模块的连接或断开。
[0029]优选地，所述无线通信模块还连接有基站和/或云端服务器，用于将所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号传送至所述基站和/或云端服务器进行转发和/或存储。
[0030]优选地，所述开关控制单元包括依次连接的手动开关、信号处理电路和供电电路；
[0031]所述供电电路与所述电源模块和所述功率开关连接，用于对所述电源模块提供的电压进行转换后为所述信号处理电路和所述功率开关供电；
[0032]所述手动开关用于发送手动控制信号至所述信号处理电路；
[0033]所述信号处理电路还与所述核心处理模块和所述功率开关连接，基于所述功率开关的故障信号、所述核心处理模块发送的断开信号和所述手动开关发送的手动控制信号生成开关信号，并发送至所述功率开关；所述开关信号用于控制所述功率开关的开通和关断。
[0034]优选地，所述信号处理电路包括依次连接的逻辑电路和D触发器，所述逻辑电路与所述核心处理模块和所述功率开关连接，所述D触发器与所述手动开关连接；
[0035]所述逻辑电路基于所述功率开关的故障信号和所述核心处理模块发送的断开信号生成高电平或低电平，并传送至所述D触发器的触发输入端；
[0036]所述手动开关与所述D触发器的置位和复位端连接，用于将所述手动控制信号发送至所述D触发器；
[0037]所述D触发器基于所述逻辑电路发送的高电平或低电平以及所述手动开关发送的手动控制信号生成所述开关信号。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.带有电能质量监控功能的固态动作断路器，其特征在于，包括：依次连接的固态断路器和电能质量检测及执行模块；所述电能质量检测及执行模块用于进行电路信号采集，并基于所述电路信号生成断开信号发送至所述固态断路器；所述固态断路器基于所述断开信号对所述电路进行开关控制；所述电能质量检测及执行模块包括电源模块、核心处理模块、检测模块、无线通信模块、屏幕显示模块；所述电源模块用于为所述固态断路器和所述电能质量检测及执行模块供电，还用于采集所述电路的电压信号；所述检测模块用于采集电路电流和电路剩余电流；所述核心处理模块基于所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号生成断开信号并发送至所述固态断路器；所述无线通信模块用于对所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号进行外传；所述屏幕显示模块用于对所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号进行实时显示，还用于对所述电路的开关状态进行实时显示；所述固态断路器包括开关控制单元和若干个功率开关，所述开关控制单元与若干个所述功率开关连接；所述开关控制单元基于所述断开信号、所述功率开关的故障信号和手动控制信号生成开关信号；所述功率开关基于所述开关信号完成所述电路的开关控制。2.根据权利要求1所述的带有电能质量监控功能的固态动作断路器，其特征在于，所述电源模块包括整流稳压电路、隔离变压电路、核心供电电路、采样供电电路和电压采样电路，所述整流稳压电路、电压采样电路与所述固态断路器的进线端连接，所述隔离变压电路分别与所述整流稳压电路、核心供电电路和采样供电电路连接，所述电压采样电路与所述采样供电电路连接；所述整流稳压电路还与所述开关控制单元、所述无线通信模块连接，用于进行电压转换后为所述开关控制单元、所述无线通信模块供电；所述隔离变压电路用于进行电压变换；所述核心供电电路分别与所述核心处理模块、所述屏幕显示模块连接，用于进行电压转换后为所述核心处理模块、所述屏幕显示模块供电；所述采样供电电路用于进行电压转换后为所述电压采样电路供电；所述电压采样电路与所述核心处理模块连接，用于采集所述电路的电压信号并传送至所述核心处理模块。3.根据权利要求2所述的带有电能质量监控功能的固态动作断路器，其特征在于，所述检测模块包括电流检测单元和剩余电流检测单元，所述电流检测单元和剩余电流检测单元分别用于采集电路电流和电路剩余电流。4.根据权利要求3所述的带有电能质量监控功能的固态动作断路器，其特征在于，所述核心处理模块包括依次连接的剩余电流信号处理电路、单片机电路和无线通信开关电路；
所述剩余电流信号处理电路与所述剩余电流检测单元连接；所述单片机电路与所述电流检测单元、所述剩余电流检测单元和所述电压采样电路连接；所述无线通信开关电路与所述无线通信模块连接；所述剩余电流信号处理电路用于对所述电路剩余电流进行信号处理；所述单片机电路用于对所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号进行信号处理，将信号处理后的所述电路电流、所述电路剩余电流和所述电压信号传送至所述无线通信模块、屏幕显示模块；所述单片机电路还基于所述电路电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪飞，邬扬杰，袁定琨，陈全，沈超越，张子彦，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：