向断路器控制单元智能供电的控制装置制造方法及图纸

一种向断路器控制单元智能供电的控制装置，包括电流互感器和辅助电源，分别经电源器向电子控制器提供电能；电子控制器对信号采集器检测的电流信号处理后由信息处理单元根据故障电流信号经执行驱动单元发出控制指令，驱动断路器跳闸动作。电源器包括分别与互感器、辅助电源连接的主回路电流检测电路和辅助电源检测电路，主回路电流检测电路的输出端、辅助电源检测电路的输出端分别与信息处理单元的信号输入端连接，电源器通电后首先向电子控制器提供基本保护功能所需的电能，并根据自生电源的电流检测信号和根据辅助电源是否接通的检测信号，分级向电子控制器提供辅助保护功能所需的电能，使所述电子控制器自动实现低功耗和高功耗两种工作模式之间的转换。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于配电线路中的断路器的电力控制的控制装置，特别是用于为从电流互感器获取电源的智能型断路器的控制器提供低功耗和快速启动电源的控制直O
技术介绍
随着国民经济飞速发展，用户对电力的需求也快速增长，对电网稳定性与可靠性要求越来越高。智能型开关电器，是实现智能化低压配电系统终端的重要器件，满足了智能电网配电系统的发展需求，可广泛应用于重要的办公建筑、百货大楼、住宅等对用电安全性、可靠性要求较高的场所和隔离用电设备。智能型断路器是智能化低压配电系统中的一种终端开关电器，其特点是采用了以微处理器或单片机为核心的智能脱扣器。随着智能电网配电系统的选择性保护、信息化管理等需求的快速发展，智能型断路器的保护控制功能越来越多，在众多的保护控制功能中，包括基本保护功能和辅助功能两大部分。基本保护功能需要在断路器一旦进入工作状态后就必须始终具备的最基本的必要保护功能，这些功能如过载、短路等脱扣保护功能、监测诊断功能等。辅助功能允许在断路器进入工作状态后不一定始终具备，甚至有些功能还可以默认空缺，这些功能如通信或定时显示电路中各电器参数等信息化功能等。随着多样化保护控制功能的增多，对于为断路器控制器(各信号和保护控制电路的统称)提供电源的控制装置的要求越来越高。首先是要求提供电源的回路装置具有低功耗，以满足智能型开关电器节能的要求；其次是要求缩短提供电源的控制装置的启动时间，启动时间是指断路器实现保护控制功能所需电源的建立时间，使控制器尽早开始工作，并且在主回路电流很低的条件下即可启动断路器的保护控制功能；第三是要求提供电源的控制装置具有高可靠性，断路器一旦进入工作状态就必须保证始终对断路器的控制器的低功耗供电。智能型开关电器的控制器是实现智能电网配电系统全选择性保护、信息化等需求的基础，控制器的可靠性在很大程度上决定了智能型开关电器的可靠性， 而断路器控制器的可靠性依赖于为其提供电源的控制装置的可靠性。通常的断路器控制器只有过载、短路保护功能，而随着断路器的智能化需求的快速发展，要求断路器在保留原有的基本保护功能的基础上，更多地扩展新功能，即辅助功能，这些辅助功能主要包括高级安全保护功能和智能化管理功能。其中高级安全保护功能如信息处理单元的失效(MCU死机和程序跑飞)安全保护、信号采集器(6a，6b，6c)的失效(二次绕组输出端开路)及信号调理电路的失效安全保护、电磁脱扣器和执行驱动单元的失效安全保护等。其中智能化管理功能如辅助通讯功能、辅助控制功能、提示警报功能等。这些通过电子电路来实现的辅助功能都需要电源提供电能，所以辅助功能越多则需要电源的功率越大。现有的断路器控制器用的电源通常采用自生电源，即从电流互感器获取电源，以满足断路器的控制器需长时间供电的要求，自生电源的工作原理是众所周知的，由于它是通过安装在断路器输入侧的电流互感器从主回路汲取电力，所以当流过断路器主电路的电流较小时，自生电源所汲取的电力很少，不能保证控制器的正常工作，不能满足快速启动的要求。为了解决这一问题，传统的断路器的解决办法之一是依靠自生电源供电，并结合采用低功耗的低性能微处理器作为控制器的微处理器的方案，以满足快速上电的要求，但由于微处理器功耗低、性能低，这种已有方案无法适应智能电网对断路器控制器的多功能、多任务要求。另一种解决办法是采用比过去具备更多的功能以及更强的处理能力的微处理器，以满足智能电网的需求，但采用多功能微处理器的控制器的功耗也更高，因此自生电源有可能出现因功耗不匹配而造成控制器无法正常工作的现象，甚至导致作为电器保护和控制设备的智能断路器失去保护功能。还有一种解决办法的典型代表如公开号为CN201185350Y的中国技术专利，采用蓄电池作为供电电源，电流互感器从主电路汲取的电力先充入蓄电池，再由蓄电池和电流互感器共同构成的回路控制装置向断路器的控制器供电，当流过断路器的电流较大时由电流互感器供电，当流过断路器的电流较小时由蓄电池供电。但蓄电池的容量和体积较大，不符合产品的小型化设计要求。公开号为 CN101562354A的专利技术专利也采用了电池供电的方法，为减小电能消耗及延长电池寿命，对于键区和其他非必要的功能单元，仅当有按键触发时才对键区及其他功能单元供电。但上述办法都存在功耗高的问题，蓄电池或电池的使用寿命有限，所以会提高断路器的使用成本，并且对环境可能造成污染。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种向断路器控制单元智能供电的控制装置，通过电路运行参数的检测，采用本技术的控制装置的智能型断路器可自动选择是否和何时接入除自生电源以外的辅助电源，大幅度缩短控制器基本保护功能所需的启动时间，通过分级驱动的方式，使得在主回路电流较小的情况下也能全面对系统进行保护，功耗低、启动快、可靠性高。为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案。电流互感器2和所述电流互感器2以外的辅助电源，用于分别经电源器3向电子控制器4提供电能；信号采集器6a，6b，6c，设置在配电线路1的主回路A，B，C上，用于将检测的主回路A，B, C的相电流信号输送到电子控制器4 ；电子控制器4，通过信号调理电路7 对信号采集器6输入的电流信号进行处理，并由信息处理单元8根据故障电流信号经执行驱动单元9发出控制指令，驱动断路器本体11的致动器10执行跳闸动作；以及电源器3包括主回路电流检测电路6、辅助电源检测电路14和两个独立的电源1和电源2，主回路电流检测电路6的输入端S+，S-与信号采集器6a，6b，6c的输出端或电流互感器2的输出端连接，辅助电源检测电路14的输入端P+，P-与辅助电源输入接口 5连接，主回路电流检测电路6的输出端601、辅助电源检测电路14的输出端145分别与电子控制器4的信息处理单元8的信号输入端131，132连接，所述的电源器3响应主回路电流检测电路6的通电信号， 通过电源1向电子控制器4提供基本保护功能所需的电能，以及在主回路电流检测电路6 的输入信号或者辅助电源检测电路14的输入信号超过设定的阈值时，所述的电源器3通过电源2自动向电子控制器4提供辅助保护功能所需的电能，使所述电子控制器4自动实现低功耗和高功耗两种工作模式之间的转换。所述的电子控制器4的信息处理单元8包含有第一微处理CPUl的低功耗信息处理单元19和含有第二微处理器CPU2的全速信息处理单元20，所述的电源器3电源1包括第一电源输出模块31、电源2包括第二电源输出模块17，电源器3还包括含有辅助电源输入接口 5的电源输入模块30 ；其中第一电源输出模块31的输出端Vl与低功耗信息处理单元19及其第一微处理器CPUl的电源输入端130连接，第一微处理器CPUl的第一控制输出端133与第二电源输出模块17的控制输入端EN连接，第二电源输出模块17的输出端V2 与全速信息处理单元20及其第二微处理器CPU2的电源输入端150连接；所述低功耗信息处理单元19的信号输入端与信号调理电路7的输出端连接，低功耗信息处理单元19的输出端和全速信息处理单元20的输出端分别与执行驱动单元9的输入端连接。所述的辅助电源检测电路14包括第一电阻141、光耦142、第二电阻143。光耦142 的输入端的正极与第一电阻141的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种向断路器控制单元智能供电的控制装置，包括：电流互感器（２）和所述电流互感器（２）以外的辅助电源，用于分别经电源器（３）向电子控制器（４）提供电能；信号采集器（６ａ，６ｂ，６ｃ），设置在配电线路（１）的主回路（Ａ，Ｂ，Ｃ）上，用于将检测的主回路（Ａ，Ｂ，Ｃ）的相电流信号输送到电子控制器（４）；电子控制器（４），通过信号调理电路（７）对信号采集器（６）输入的电流信号进行处理，并由信息处理单元（８）根据故障电流信号经执行驱动单元（９）发出控制指令，驱动断路器本体（１１）的致动器（１０）执行跳闸动作；以及电源器（３）包括主回路电流检测电路（６）、辅助电源检测电路（１４）和两个独立的电源１和电源２，主回路电流检测电路（６）的输入端（Ｓ＋，Ｓ－）与信号采集器（６ａ，６ｂ，６ｃ）的输出端或电流互感器（２）的输出端连接，辅助电源检测电路（１４）的输入端（Ｐ＋，Ｐ－）与辅助电源输入接口（５）连接，主回路电流检测电路（６）的输出端（６０１）、辅助电源检测电路（１４）的输出端（１４５）分别与电子控制器（４）的信息处理单元（８）的信号输入端（１３１，１３２）连接，所述的电源器（３）响应主回路电流检测电路（６）的通电信号，通过电源１向电子控制器（４）提供基本保护功能所需的电能，以及在主回路电流检测电路（６）的输入信号或者辅助电源检测电路（１４）的输入信号超过设定的阈值时，所述的电源器（３）通过电源２自动向电子控制器（４）提供辅助保护功能所需的电能，使所述电子控制器（４）自动实现低功耗和高功耗两种工作模式之间的转换。...

【技术特征摘要】
1.一种向断路器控制单元智能供电的控制装置，包括电流互感器⑵和所述电流互感器O)以外的辅助电源，用于分别经电源器(3)向电子控制器⑷提供电能；信号采集器(6a，6b，6c)，设置在配电线路⑴的主回路(A，B, C)上，用于将检测的主回路(A，B，C)的相电流信号输送到电子控制器(4)；电子控制器G)，通过信号调理电路(7)对信号采集器(6)输入的电流信号进行处理， 并由信息处理单元(8)根据故障电流信号经执行驱动单元(9)发出控制指令，驱动断路器本体(U)的致动器(10)执行跳闸动作；以及电源器C3)包括主回路电流检测电路(6)、辅助电源检测电路(14)和两个独立的电源 1和电源2，主回路电流检测电路(6)的输入端(S+，S-)与信号采集器(6a，6b，6c)的输出端或电流互感器⑵的输出端连接，辅助电源检测电路(14)的输入端(P+，P_)与辅助电源输入接口(5)连接，主回路电流检测电路(6)的输出端(601)、辅助电源检测电路(14)的输出端(145)分别与电子控制器⑷的信息处理单元⑶的信号输入端(131，132)连接，所述的电源器⑶响应主回路电流检测电路(6)的通电信号，通过电源1向电子控制器⑷ 提供基本保护功能所需的电能，以及在主回路电流检测电路(6)的输入信号或者辅助电源检测电路(14)的输入信号超过设定的阈值时，所述的电源器(3)通过电源2自动向电子控制器(4)提供辅助保护功能所需的电能，使所述电子控制器自动实现低功耗和高功耗两种工作模式之间的转换。2.根据权利要求1所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的电子控制器的信息处理单元(8)包含有第一微处理CPUl的低功耗信息处理单元(19)和含有第二微处理器CPU2的全速信息处理单元00)，所述的电源器(3)电源1包括第一电源输出模块(31)、电源2包括第二电源输出模块 (17)，电源器C3)还包括含有辅助电源输入接口( 的电源输入模块(30)；其中第一电源输出模块(31)的输出端Vl与低功耗信息处理单元(19)及其第一微处理器CPUl的电源输入端(130)连接，第一微处理器CPUl的第一控制输出端(13 与第二电源输出模块(17) 的控制输入端EN连接，第二电源输出模块(17)的输出端V2与全速信息处理单元00)及其第二微处理器CPU2的电源输入端(150)连接；所述低功耗信息处理单元(19)的信号输入端与信号调理电路(7)的输出端连接，低功耗信息处理单元(19)的输出端和全速信息处理单元00)的输出端分别与执行驱动单元 (9)的输入端连接。3.根据权利要求1所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的辅助电源检测电路(14)包括第一电阻(141)、光耦(142)、第二电阻(143)； 光耦(142)的输入端的正极与第一电阻(141)的一端连接，第一电阻(141)的另一端P+为辅助电源检测电路(14)的输入端(P+，P-)的正极，它与辅助电源输入接口(5)的正极连接；光耦(142)的输入端的负极P-为辅助电源检测电路(14)的输入端(P+，P_)的负极，它与辅助电源输入接口(5)的负极连接；光耦(142)的输出端的负极接地，光耦(142)的输出端的正极与第二电阻(143)的一端、第一微处理器CPUl的第二信号输入端(13 并联连接，第二电阻(143)的另一端与第一电源输出模块(31)的正极Vl连接；当辅助检测电路(14)的输入端(P+，P_)输入的信号大于设定的阈值时，辅助电源检测电路(14)通过输出端(14 向第一微处理CPUl的第二信号输入端(13 输出控制信号，第一微处理器CPUl通过第一控制输出端(133)向第二电源输出模块(17)的控制输入端EN输入高电平信号，第二电源输出模块(17)的输出端V2向第二微处理器CPU2输出工作电压。4.根据权利要求1所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的主回路电流检测电路(6)包括至少一个采集模块(60)和一个ADC转换模块(63)；当主回路电流检测电路(6)的输入端(S+，S-)输入的信号大于设定的阈值时，主回路电流检测电路(6)通过输出端(601)向第一微处理器CPUl的第一信号输入端(131)输出控制信号，第一微处理器CPUl通过第一控制输出端(133)向第二电源输出模块(17)的控制端EN输入高电平信号，第二电源输出模块(17)的输出端V2向第二微处理器CPU2输出工作电压。5.根据权利要求2所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的电源输入模块(30)包括辅助电源输入接口(5)、辅助电源整流电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：江红，张佳，柴爱军，徐泽亮，
申请(专利权)人：上海诺雅克电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31