CN2363410Y - 智能化配电开关监控器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于各种型号配电开关的智能监控保护装置。可智能化地实现分闸、合闸、欠压闭锁、欠压保护、漏电闭锁、漏电保护、过流和短路保护等多种监控保护功能。以该实用新型和真空断路器相配套而构成的配电开关,可广泛应用于各种规格的供电线路中,作为供电系统的总开关、分支开关或大容量电机的不频繁起动开关,也可与移动变电站配套使用。特别是以该实用新型和真空断路为核心,极易构成隔爆型真空馈电开关。积极效果智能化、集成化、无触点化。

Description

智能化配电开关监控器

本实用新型是一种用于各种型号配电开关的智能监控保护装置。可智能化地实现分闸、合闸、欠压闭锁、欠压保护、漏电闭锁、漏电保护、过流和短路保护等多种监控保护功能。以该实用新型和真空断路器相配套而构成的配电开关，可广泛应用于各种规格的供电线路中，作为供电系统的总开关、分支开关或大容量电机的不频繁起动开关，也可与移动变电站配套使用。特别是以该实用新型和真空断路为核心，极易构成隔爆型真空馈电开关。

目前，国内现有的各种规格的真空断路器型配电开关，都是采用非智能化的继电器控制模式设计生产的。集成度较低，结构复杂，布局分散，制作、安装和调试都很困难，控制精度也不够理想。同时，这些采用较落后技术构成的配电保护装置一致性、通用性都较差，环境适用能力和抗干扰能力也较弱，并且故障率很高，可维修性很差。

针对当前现状，本实用新型旨在采用先进的微电子技术和计算机数控理论，通过创造性的设计，为配电监控领域提供一种集成度高、结构简单合理、性能优良、价格低廉、低故障率、高可靠性的智能化通用型配电开关监控器。

本实用新型采用模块化设计，各功能模块如下：

以微型计算机电路及监控软件作为智能核心模块；由负载电流数字化采样电路、漏电检测电路、电源电压检测电路和键控及状态输入电路等组成前向通道的四个功能模块；由真空断路器合闸线圈驱动电路、欠压线圈驱动电路、分励线圈驱动电路及状态指示电路等构成后向通道的四个功能模块。其中，单片微型计算机电路及监控软件是该实用新型的智能核心。

在前向通道中，负载电流采样电路的输入端与主供电回路相连，输出回路与单片微型计算机电路(以下简称单片机)相连，完成对主供电回路负载电流的监测。漏电检测电路的一端通过大地、漏电电阻与主供电回路相连，另一端通过光电隔离电路与单片机相连以完成对电网漏电状况的监测。电源电压检测电路的一端与电网相连，另一端接入单片机以实现对电网电压波动状况的监测。控制及状态输入电路(控制键、辅助触点等)通过I/O接口直接与单片机相连。

单片机通过输出接口与后向通道中的四个功能模块相连，以控制真空断路器实现各种想定动作及显示相应的工作状态。

首先，在监控程序的调度下，单片机对前向通道各功能模块所提供的包括负载电流、电源电压、漏电电阻、键控及状态等多种信息自动实时地进行采集、处理、计算和分析，从而自动生成控制结论。然后通过I/O接口，将这些结论性的控制信息指令输出至后向通道的各个功能模块，如，通过三个线圈驱动电路控制真空断路器完成合闸、分闸等各种动作，控制指示电路点亮相应状态的指示灯(发光LED)。最终实现合闸、分闸、欠压闭锁、欠压保护、漏电闭锁、漏电保护、过载和短路保护等各种监控保护功能。

本实用新型具有很多优点，主要表现在：

①智能化、集成化、无触点化。

②结构简单、布局合理、集中、制作安装调试操作简便。

③数控精度高、反应速度快、工作稳定可靠。

④环境适应能力及抗干扰能力强，具有很好的一致性和通用性。

⑤故障率低，平均无故障时间长，并具有极佳的可维修性。

⑥功耗低、性能价格比高。

本实用新型的硬件方框图见图1；软件(监控程序)流程图见图2；图3～图4为实用新型的电路原理图。

本实用新型的构成主要包括：微型计算机电路(及监控软件)(1)；负载电流数字化采样电路(2)；漏电检测电路(3)；电源电压检测电路(4)；键控及状态输入电路(5)；真空断路器合闸线圈驱动电路(6)；真空断路器欠压驱动电路(7)；真空断路器分励线圈驱动电路(8)；状态指示电路(9)。

微型计算机电路(1)，包含中央处理器UO1、地址锁存器U02、程序存贮器U03、数据存贮器U04、译码器U05、与非门U6：A、和U6：C等元器件。

在负载电流数字化采样电路(2)中，传感器(LH1a、LH1b、LH1c)将负载电流变换成等比例的交流50Hz的电压信号，再通过整流桥(Da、Db、Dc)及信号调理电路(RF1、W6、DW1、CF1、RF2、CF2、U12、RF3等)送入由U7等组成的A/D转换器，A/D转换后产生的与负载电流成比例的数字量经总线送入微型计算机。

在漏电检测电路(3)中，直流24V电源通过漏电电阻(RX)、主供电回路、三相电抗器SK、千欧表、电阻、二极管D等构成电阻测量回路，测量分压V21送入电压比较器U8：A和U8：B，两个比较器的比较结果(代表漏电状况)通过光电耦合器U9：A和U9：B送入微型计算机的中断输入口(P3.2)和I/O输入口(P1.5)。

在电源电压检测电路(4)中，电源电压经传感器B2、整流桥Dy变换成直流电压信号，再通过信号调理电路(RY1、RY2、DW2、CY1、CY2等)送入电压比较器U13：A和U13：B，两个比较器的比较结果(代表电源电压波动状态)分别送入微型计算机的I/O输入口P1.3和P1.4。

在键控及状态输入电路(5)中，合闸按钮K1将合闸控制信号通过I/O口(P1.0)送入微型计算机，而真空断路器的辅助常开触点ZKF3将状态信号送入P1.1口，复位/分闸按钮(K4)将复位/分闸控制信号送入复位端脚。

微型计算机根据前向通道传送回来的各种信息，进行处理、计算和分析，得出控制结论，再通过输出口将这些结论性控制指令传送给后向通道的各个模块。

微型计算机从P1.6口将合闸指令传送给真空断路器合闸线圈驱动电路。即“0”有效的合闸指令信号，通过与非门U11：C触发开关三极管T8导通，进而使功率开关(无触点继电器SSR)闭合，最终使合闸线圈Q1得电。

从微型计算机P1.7口输出的信号，用于控制真空断路器的欠压线圈驱动电路和分励线圈驱动电路。当P1.7输出“1”时，开关三极管T9截止而T10导通，进而使得功率场效应管T11导通而T12截止，最终使分励线圈Q3得电；当P1.7输出“0”时，则情况相反，三极管T9导通而T10截止，进而使得功率场效应管T11截止而T12导通，最终使欠压线圈Q2得电。

微型计算机将状态指示信息通过数据总线送给数据锁存器U10输入端D0～D7，再通过U10的输出端Q0～Q7输出控制开关三极管T0～T7的导通和截止，最终将LED0～LED7中的相关指示灯点亮。

该实用新型的工作过程详见监控软件流程图(附图2)。

框图、流程图、电原理图(见附图)。

本实用新型所采用的技术及设计构思，应在本实用新型所适用的领域内得到保护。

Claims (1)

1.智能化配电开关监控器其特征在于：

以微型计算机电路及监控软件作为智能核心模块；由负载电流数字化采样电路、漏电检测电路、电源电压检测电路和键控及状态输入电路等组成前向通道的四个功能模块；由真空断路器合闸线圈驱动电路、欠压线圈驱动电路、分励线圈驱动电路及状态指示电路等构成后向通道的四个功能模块。其中，单片微型计算机电路及监控软件是该实用新型的智能核心；

在前向通道中，负载电流采样电路的输入端与主供电回路相连，输出回路与单片微型计算机电路(以下简称单片机)相连，完成对主供电回路负载电流的监测。漏电检测电路的一端通过大地、漏电电阻与主供电回路相连，另一端通过光电隔离电路与单片机相连以完成对电网漏电状况的监测。电源电压检测电路的一端与电网相连，另一端接入单片机以实现对电网电压波动状况的监测。控制及状态输入电路(控制键、辅助触点等)通过I/O接口直接与单片机相连，

单片机通过输出接口与后向通道中的四个功能模块相连，以控制真空断路器实现各种想定动作及显示相应的工作状态。

首先，在监控程序的调度下，单片机对前向通道各功能模块所提供的包括负载电流、电源电压、漏电电阻、键控及状态等多种信息自动实时地进行采集、处理、计算和分析，从而自动生成控制结论。然后通过I/O接口，将这些结论性的控制信息指令输出至后向通道的各个功能模块，如，通过三个线圈驱动电路控制真空断路器完成合闸、分闸等各种动作，控制指示电路点亮相应状态的指示灯(发光LED)。最终实现合闸、分闸、欠压闭锁、欠压保护、漏电闭锁、漏电保护、过载和短路保护等各种监控保护功能。

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