一种断路器电子式控制器制造技术

一种断路器电子式控制器，包括用于采集电能信息的传感器单元；与传感器单元耦合的测量计算电能参数的测量计算单元；与测量计算单元耦合的处理器单元；与处理器单元耦合的用于控制断路器动作的脱扣单元；为电子式控制器提供工作电源的电源单元；所述测量计算单元为电能计量芯片，对传感器单元传输过来电能信息进行测量计算得出数字化的电能参数；所述处理器单元从测量计算单元中读取测量计算后电能参数，进行逻辑处理后操控所述脱扣单元实现电路保护。测量计算单元采用电能计量芯片专职负责数据的采集和计算，提高电量测量的时效性及精度，处理器单元无需对数据进行复杂的计算，提升了电路保护的判断速度，同时降低了开发难度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及低压电器配电领域，更具体的说，涉及一种断路器电子式控制器。
技术介绍
目前低压电器领域电子式控制器经历了三个阶段:第一阶段: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。第一阶段电子式控制器质量不稳定，保护性能不好，目前基本已经不再米用。第二阶段: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，数据存储等功能。第二阶段电子式控制器为现在断路器主导产品，实现基本四段保护功能，但功能比较单一，不能实现其他电力参数的测量及保护，满足不了智能电网电力监控的需求。针对上述电子控制器的不足，目前各大厂商都在开发测量参数更多，如电流、电压、频率、功率、功率因素、谐波等电能参数，能实现全选择性保护的新一代控制器，包括长延时、短延时、瞬时、接地、区域联锁、负载监控、漏电等保护功能。随着测量参数的增加以及控制功能的增加，造成开发难度大、开发周期长、开发成本高，并且软件设计复杂，对处理器的运算速度要求较高，使得现有的新一代产品测量精度及保护精度无法保证。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种保护更全面、并且测量精度和保护精度更高的、开发难度低的断路器电子式控制器。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种断路器电子式控制器，包括:用于采集电能信息的传感器单元；与传感器单元耦合的测量计算电能参数的测量计算单元；与测量计算单元耦合的处理器单元；与处理器单元耦合的用于控制断路器动作的脱扣单元；为电子式控制器提供工作电源的电源单元；所述测量计算单元为电能计量芯片，对传感器单元传输过来电能信息进行测量计算得出数字化的电能参数；所述处理器单元从测量计算单元中读取测量计算后电能参数，进行逻辑处理后操控所述脱扣单元实现电路保护。优选的，所述传感器单元包括电流采集模块、电压采集模块、温度传感器和漏电流互感器；所述测量计算单元包括运算模块，与运算模块耦合的第二模/数转换模块，所述电流采集模块和电压采集模块通过第二模/数转换模块与所述采集运算模块耦合；所述温度传感器和漏电流互感器与处理器单元的第一模/数转换模块耦合。优选的，所述传感器单元包括电流采集模块、电压采集模块、温度传感器和漏电流互感器；所述测量计算单元包括运算模块，与运算模块耦合的第二模/数转换模块，所述电流采集模块、电压采集模块、温度传感器和漏电流互感器通过第二模/数转换模块与所述采集运算模块耦合。优选的，所述测量计算单元包括电流有效值计算模块、电压有效值计算模块、频率计算模块、有功功率计算模块、无功功率计算模块、视在功率计算模块、功率因数计算模块、相位计算模块、相序计算模块、电能计算模块和谐波计算模块。测量计算单元对采集上来的电能、温度等信息进行综合分析，并计算出具体参数供处理器单元进行分析判断，大幅简化了处理器单元的负担，提高处理器单元的决策能力，进一步提高测量精度和保护精度。优选的，所述处理器单元包括四段电流保护模块、电压保护模块、频率保护模块、漏电保护模块、区域联锁模块、负载监控模块、相序保护模块、逆功率保护模块和参数设置模块。优选的，所述断路器电子式控制器还包括用于提供数据存储、时钟信号、外部通信、信号输入/输出的外围电路单元；用于数据显示、状态显示、数据输入的人机接口单元；所述外围电路单元和人机接口单元与处理器单元的接口电路耦合。优选的，所述电源单元包括提供电源的电源供给单元，与电源供给单元连接进行电源转换提供可输出不同等级直流电源的电源电路单元；所述电源供给单元包括并联的共同给电子式控制器提供电源的变压器和三相速饱和互感器；所述电源供给单元包括依次连接的整流电路、稳压电路、DC-DC降压电路。优选的，所述脱扣单元包括耦合连接的脱扣电路单元和脱扣执行单元；所述脱扣电路单元受处理器单元操控驱动脱扣执行单元对断路器进行脱扣动作；所述脱扣电路单元包括与处理器单元耦合的脱扣驱动电路和断线检测电路，与电流采集模块耦合的MCR处理电路；脱扣执行单元包括磁通变换器和执行机构，磁通变换器一端跟脱扣驱动模块和断线检测模块耦合，另一端跟执行机构耦合。优选的，所述电流采集模块包括空心互感器，所述测量计算单元还包括数字积分器，所述空心互感器通过所述数字积分器跟所述第二模/数转换模块耦合。优选的，所述测量计算单元通过SPI或I2C总线与所述处理器单元耦合。本技术采用测量计算单元和处理器单元的架构，测量计算单元采用电能计量芯片专职负责数据的采集和计算，提供完善的电能参数数据，处理器单元对测量计算单元提供的数据进行逻辑判断，然后驱动脱扣电路单元作出相应的动作，提供更全面的选择性保护。测量计算单元由专业的厂商研发制作，电量测量的时效性及精度更高，也减低了控制器的开发难度；而处理器单元无需对数据进行复杂的计算，仅对数据进行逻辑判断，提升了决策判断速度，降低了开发难度。附图说明图1是本技术实施例一的原理示意图；图2是本技术实施例二的原理示意图；图3是本技术人机接口单元示意图；其中:100、处理器单元；110、第一模/数转换模块；200、测量计算单元；210、第二模/数转换模块；220、运算模块；300、传感器单元；310、电流采集模块；320、电压采集模块；330、漏电流互感器；340、温度传感器；400、电源供给单元；500、电源电路单元；600、脱扣电路单元；700、脱扣执行单元；800、人机接口单元；900、外围电路单元；901、液晶模块；902、LED状态指示模块；903、键盘输入模块。具体实施方式本技术提供了一种断路器，所述断路器包括一种断路器电子式控制器，该断路器电子式控制器包括:用于采集电能信息的传感器单元；与传感器单元耦合的测量计算电能参数的测量计算单元；与测量计算单元耦合的处理器单元；与处理器单元耦合的用于控制断路器动作的脱扣单元；为电子式控制器提供工作电源的电源单元；所述测量计算单元为电能计量芯片，对传感器单元传输过来电能信息进行测量计算得出数字化的电能参数；所述处理器单元从测量计算单元中读取测量计算后电能参数，进行逻辑处理后操控所述脱扣单元实现电路保护。本技术采用测量计算单元和处理器单元的架构，测量计算单元专职采用电能计量芯片负责数据的采集和计算，提供完善的电能参数数据，处理器单元对测量计算单元提供的数据进行逻辑判断，然后驱动脱扣电路单元作出相应的动作，提供更全面的选择性保护。测量计算单元由专业的厂商研发制作，电量测量的时效性及精度更高，也减低了控制器的开发难度；而处理器单元无需对数据进行复杂的计算，仅对数据进行逻辑判断，提升了决策判断速度，降低了开发难度。以下结合附图和较佳的实施例对本技术作进一步说明。实施例一如图1所示、所述断路器电子式控制器包括处理器单元100、测量计算单元200、传感器单元300本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种断路器电子式控制器，其特征在于，包括：?用于采集电能信息的传感器单元；与传感器单元耦合的测量计算电能参数的测量计算单元；与测量计算单元耦合的处理器单元；与处理器单元耦合的用于控制断路器动作的脱扣单元；为电子式控制器提供工作电源的电源单元；?所述测量计算单元为电能计量芯片，对传感器单元传输过来电能信息进行测量计算得出数字化的电能参数；所述处理器单元从测量计算单元中读取测量计算后电能参数，进行逻辑处理后操控所述脱扣单元实现电路保护。

【技术特征摘要】

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