跟踪负载变化自动额定值断路器制造技术

本发明专利技术属高、低压电器技术领域，主要由动、静触头组件１，电动脱扣机构２，电动重合闸机构３，电子控制系统４，电流传感器Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３，漏电、接地传感器Ｌ４、Ｌ５组成，由负载电压检测电路、负载电流检测电路和负载电流的相位检测电路组成的信号采集处理系统作为主要信息来源，根据采集的负载电压与负载电流的变化作为判断与区分断路器工作状态和故障状态的主要依据，同时将采集的负载电流的相位及其计算获得的功率因数也作为判断与区分断路器工作状态和故障状态的重要依据；根据判断结果分别进入脱扣保护程序、额定值更新设定程序，从而获得高灵敏度、高精确性的保护特性，杜绝事故和火灾。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造属高、低压电器

技术介绍
现代社会离不开电能，在输配电中断路器占有极其重要的位置，市场占有率极高， 断路器主要有开关和保护两大功能，保护功能是断路器非常重要的使用功能。断路器的保护功能是基于额定值实现的，由负载电流In与额定值Ir比较，由比较 结果作出判断，然后选择是否进入过载、短路保护状态。一般出厂时已经订制好它的额定值 大小规格，用户按电流规格选用，不能定制它的电流规格大小。虽然有些断路器的额定电流 可以由用户做一些调整，但都是属于一次性整定，在运行中不能自动调整或改变，用户在选 择断路器时，只能按预期最大负载电流In选择断路器的额定值Ir。近些年知名电气公司虽然采用现代的电子技术和计算机技术开发设计了一些新 型的智能化断路器，如通用电器GE公司的M-PACT InsCn空气断路器，西门子公司的3WT万 能式断路器；ABB公司的Emax空气断路器；施耐德公司的EasyPact NS断路器等，其基本原 理和功能并没有重大突破性改变。人们使用断路器的基本原则是根据预期最大的负载电流In来选择断路器的额定 值Ir，然而，根据断路器安全负载电流计算公式，如果负载电流In小于额定值Ir的81%以 下，断路器的过载保护将失控，如果负载电流In小于额定值Ir的67%以下，断路器将失去 短路保护性能，由此将引发人身设备事故和火灾。由于断路器的额定电流在运行中不能根据负载变化而改变，导致用户负载减轻 时，断路器失去有效的保护作用，造成极大的安全隐患，甚至直接引发事故和火灾。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种跟踪负载变化自动额定值断路器，使断路器的额定值能 跟踪负载变化而自动改变，以达到安全、有效保护负载设备和用电线路安全的目的。跟踪负 载变化自动额定值断路器的额定值一般不需要人工设定，而由其电子控制系统4通过其单 片机ICl的软件程序自动完成，使断路器的额定电流Ir始终跟踪负载变化而适时变换至最 佳值，从而使跟踪负载变化自动额定值断路器具有安全、可靠保护用电设备和用电线路安 全的能力。跟踪负载变化自动额定值断路器以单片机ICl或其它计算机为控制核心，配有显 示器、键盘及相应控制软件构成电子控制系统4，因此，跟踪负载变化自动额定值断路器是 具有人工智能的断路器，电子控制系统4通过其A/D转换将采集的电流传感信号、电源电压 和负载电压信号及其他传感信号，并将其运算、存储和处理，控制电动脱扣机构2，实现跟踪 负载变化自动整定额定值，以达到安全、可靠保护用电设备和用电线路安全的目的，在A/D 转换和各个传感器之间设有信号调理电路，以完成传感信号的预处理。电子控制系统4根据采集的传感信息，经过其单片机ICl运算、记忆存储、数据处理后控制是否执行预报警和脱扣保护。电动脱扣机构2和重合闸机构3是电子控制系统4 的外部执行部件，分别完成跟踪负载变化自动额定值断路器脱扣保护动作和重合闸动作。跟踪负载变化自动额定值断路器的运算、记忆存储、数据处理和保护控制功能是 通过电子控制系统4来完成，电子控制系统4由于采用以单片机ICl为核心的硬件结构，主 要由带有A/D转换器、时钟发生器、程序存储器、数据存储器和多个外部端口、通讯端口的 单片机及键盘、显示器等构成。软件程序主要由初始化程序、信号采集处理程序、记忆存储 程序，运行控制程序、更新显示程序、报警及驱动控制程序、键盘设定程序等组成，此外，电 子控制系统4的软件程序还包括过载保护、短路保护、接地保护、漏电保护等保护功能程序 和进行网络连接的通讯端口和现场总线接口。跟踪负载变化自动额定值断路器的电源电压、负载电压、负载电流In和负载电流 In的相位及功率因数的参数和过载、短路、接地、漏电的保护参数可以由键盘人工设定或修 改，并且可以通过其通讯功能由远程终端监控和设定。此外，跟踪负载变化自动额定值断 路器还可以设置成上电或复位时是停机前的状态，也可以设置成上电或复位时进入设定状 态。跟踪负载变化自动额定值断路器的判断方法还可以根据负载电流In的增加、负 载电流In的相位及功率因数等参数，判断正常的负载增加与过载故障，并且根据负载增加 或负载减小后的实际负载自动整定或修改断路器的额定值Ir，以达到根据不同的负载大小 变换不同额定值Ir的目的，实现根据负载变化自动变换至最佳额定值的效果，使断路器的 额定值Ir始终与用电负载相匹配，获得最佳额定值Ir的跟踪保护效果，断路器的额定值Ir 除通过自动记忆存储外，也可以由用户根据实际负载通过键盘进行设定和修正，以获得额 定值Ir跟踪负载电流In的变化而改变的最佳保护特性，灵敏、安全、可靠的保护负载设备 和用电线路的安全，杜绝各种原因可能引发的电气火灾。为了设定或修改额定值、漏电保护参数、接地保护参数、电压保护参数及其他参 数，本专利技术配备有键盘设定程序，以便通过键盘设定或修改额定值及其它设定值参数。显示程序用以显示负载电流In、额定值Ir及其它参数，报警及输出控制程序用以 完成断路器的脱扣保护、预报警控制，信号采集处理程序用以采集第一 第三电流传感器 L1、L12、L3，漏电传感器L4和接地传感器L5的输入信息，过载保护、短路保护程序是本专利技术 断路器的基本保护功能程序，他们均以额定值Ir为计算基准。通过键盘的数字键与功能键的配合，除可以对额定值Ir进行设定和修正外，还可 以对漏电保护设定值、接地保护设定值、电压保护设定值及其他参数进行设定，具体可参见 键盘功能表。跟踪负载变化自动额定值断路器的电子控制系统4当采集的任意一路传感信号 大于设定值时，通过运算、处理后发出执行指令，经驱动控制使电动脱扣机构2完成脱扣保 护动作。电子控制系统4还设有预报警电路。跟踪负载变化自动额定值断路器提高了断路器安全保护用电设备的能力和可靠 性，能根据实际负载变化自动适时修改额定值Ir，把额定值Ir切换到最佳值上，其跟踪保 护的设定功能不仅省去了繁琐的额定值整定工作，而且记忆存储和自动变换的额定值Ir 更符合实际运行的工作参数，更科学地反映实际负载的变化，对过载保护和短路保护具有 高灵敏度的精确保护能力，无论是对用电设备还是对输电线路都能提供高灵敏度、高可靠性、高安全性能的最佳保护。跟踪负载变化自动额定值断路器的原理方法在于至少根据采集的负载电压与 负载电流In的变化作为判断与区分断路器工作状态与故障状态的依据，或将采集的负载 电流In的相位及其计算获得的功率因数作为判断与区分断路器工作状态与故障状态的依 据；或同时将采集的负载电流In、负载电压、负载电流In的相位及其通过运算获得的功率 因数作为判断与区分断路器工作状态与故障状态的依据；跟踪负载变化自动额定值断路器的初始状态设定为额定值Ir为最大标称电流 值或最大框架电流值，短路电压设定为最大短路电流下的负载端电压，一般可设定在额定 电源电压下的一个较低的电压值或者为零，负载的相位及负载的功率因数为正常负载下的 负载各相电流相位及负载功率因数；跟踪负载变化自动额定值断路器的额定值Ir的自动设定由电子控制系统4的单 片机ICl的程序存储器内相应的软件程序在对负载电压、负载电流In、负载电流In的相位 进行运算分析结果的记忆存储，并将记忆存储的结果对额定值Ir的替换完成；跟踪负载变化自动额定值断本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种跟踪负载变化自动额定值断路器，主要由动、静触头组件（１），电动脱扣机构（２），电动重合闸机构（３），电子控制系统（４），电流传感器（Ｌ１、Ｌ１２、Ｌ３），漏电传感器（Ｌ４）和接地传感器（Ｌ５），组成，其电子控制系统（４）的控制核心由单片机或数字信号处理器（ＩＣ１）组成，电子控制系统（４）的外围电路包括信号调理电路、相位检测电路、电压检测电路以及显示器和键盘，跟踪负载变化自动额定值断路器除具有基本的过载保护、短路保护功能外，还有进行网络连接的通讯端口和现场总线接口，其特征在于：跟踪负载变化自动额定值断路器至少有负载电流（Ｉｎ）的检测电路作为采集处理系统作为主要信息来源，或由负载电压检测电路、负载电流（Ｉｎ）的相位检测电路组成的采集处理系统作为信息来源；跟踪负载变化自动额定值断路器至少根据采集的负载电压与负载电流（Ｉｎ）的变化作为判断与区分断路器工作状态与故障状态的依据，或将采集的负载电流（Ｉｎ）的相位及其计算获得的功率因数作为判断与区分断路器工作状态与故障状态的依据；或同时将采集的负载电流（Ｉｎ）、负载电压、负载电流（Ｉｎ）的相位及其通过运算获得的功率因数作为判断与区分断路器工作状态与故障状态的依据；跟踪负载变化自动额定值断路器的初始状态设定为：额定值（Ｉｒ）为最大标称电流值或最大框架电流值，短路电压设定为最大短路电流下的负载端电压，一般设定在额定电源电压下的一个较低的电压值或者为零，负载电流（Ｉｎ）的相位及负载的功率因数为正常负载下的负载各相电流相位及负载功率因数；跟踪负载变化自动额定值断路器的额定值（Ｉｒ）的自动设定由电子控制系统（４）的单片机（ＩＣ１）的程序存储器内相应的软件程序在对负载电压、负载电流（Ｉｎ）、负载电流（Ｉｎ）的相位进行运算分析结果的记忆存储，并将记忆存储的结果对额定值（Ｉｒ）的替换完成；...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张世兴，
申请(专利权)人：张世兴，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]