專利名稱：一種智能脫扣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能脫扣器。
背景技術(shù)：
塑殼式斷路器是低壓配電線路及電動(dòng)機(jī)控制和保護(hù)中的一種重要的電器開關(guān)。當(dāng) 線路中發(fā)生短路、過流和欠壓等故障時(shí)，它可以自動(dòng)切斷電路，對(duì)線路及設(shè)備起到保護(hù)作 用。傳統(tǒng)的斷路器為了得到不同的保護(hù)特性，要配置不同的脫扣器。隨著用電系統(tǒng)的規(guī)模 和等級(jí)不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的脫扣器越來越難滿足系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性的要求。而且 對(duì)于斷路器而言，主要承受故障電流的電動(dòng)力沖擊和熱沖擊，即斷路器的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn) 定性。傳統(tǒng)的斷路器采用熱繼電器構(gòu)成過載保護(hù)，電磁快速脫扣器作為短路保護(hù)構(gòu)成長(zhǎng)延 時(shí)、瞬動(dòng)兩段特性，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能一體化困難。 因此，如何將電流三段保護(hù)，斷相、反相、欠壓、過壓、不平衡保護(hù)、逆功率保護(hù)和接 地保護(hù)集于一身，并可做到一種保護(hù)功能多種動(dòng)作特性的智能脫扣器，是本領(lǐng)域要解決的 技術(shù)難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能脫扣器，以將電流三段保護(hù)，斷 相、反相、欠壓、過壓、不平衡保護(hù)、逆功率保護(hù)和接地保護(hù)集于一身，并做到一種保護(hù)功能 多種動(dòng)作特性。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種智能脫扣器，包括電流互感器、與 電流互感器的感生電流輸出端相連的電流檢測(cè)調(diào)理單元、與電流檢測(cè)調(diào)理單元的信號(hào)輸出 端相連的中央控制單元、與中央控制單元的脫扣控制信號(hào)輸出端相連的脫扣驅(qū)動(dòng)電路、與 脫扣驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連的脫扣執(zhí)行單元。 進(jìn)一步，所述中央控制單元的參數(shù)控制輸入端連接有整定值輸入單元。 進(jìn)一步，所述中央控制單元的通訊數(shù)據(jù)端連接有用于連接上位機(jī)的串行通信接□。 進(jìn)一步，所述脫扣驅(qū)動(dòng)電路具有用于連接離線脫扣單元的控制信號(hào)輸入端。 進(jìn)一步，所述中央控制單元的狀態(tài)信號(hào)輸出端連接有狀態(tài)指示燈。 進(jìn)一步，所述電流互感器還連接有自生電源電路，自生電源電路的電源輸出端經(jīng) 低電平檢測(cè)單元與中央控制單元相連。 本實(shí)用新型具有積極的效果(l)本實(shí)用新型的智能脫扣器中，控制信號(hào)準(zhǔn)確可 靠，隨時(shí)設(shè)定動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間等。 一方面可以在同一臺(tái)斷路器上實(shí)現(xiàn)多種功能，使單 一的動(dòng)作特性有可能做到一種保護(hù)功能多種動(dòng)作特性；另一方面可使斷路器實(shí)現(xiàn)與中央控 制計(jì)算機(jī)雙向通訊，構(gòu)成智能化的監(jiān)控、保護(hù)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使斷路器從基本保護(hù)功能發(fā) 展到智能化的保護(hù)功能。智能控制器利用高性能單片機(jī)對(duì)斷路器中的負(fù)載電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采 樣，計(jì)算處理、判斷并發(fā)出故障脫扣命令。它具有過載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、定時(shí)限脫扣、反時(shí)限脫扣和短路瞬時(shí)等保護(hù)功能。其中，定時(shí)限脫扣是指控制器經(jīng)一段預(yù)定延時(shí)后發(fā)出脫 扣動(dòng)作指令，延時(shí)動(dòng)作時(shí)間可以調(diào)整但不受過電流值的影響。反時(shí)限脫扣，指延時(shí)動(dòng)作時(shí)間 與通過的電流值有關(guān)，電流值越大，動(dòng)作時(shí)間越短。短路瞬時(shí)脫扣，指當(dāng)電流達(dá)到瞬時(shí)脫扣 閾值時(shí)，脫扣器無(wú)人為延時(shí)而立即動(dòng)作。由于反復(fù)的過負(fù)荷可能引起導(dǎo)體發(fā)熱，脫扣器還應(yīng) 具有熱記憶功能。控制器進(jìn)入過載、短延時(shí)而未達(dá)到脫扣能量后又恢復(fù)正常，此后過載能量 應(yīng)在大約30min釋放結(jié)束，即具有模擬雙金屬片特性的熱效應(yīng)，(短延時(shí)定時(shí)限無(wú)熱記憶)。 復(fù)位可清除熱記憶。(2)本實(shí)用新型的智能脫扣器中，電流檢測(cè)調(diào)理單元由采樣電阻，濾波， 放大電路組成，中央處理單元由自帶10位AD轉(zhuǎn)換器的低功耗單片機(jī)PIC16F877A及其外圍 電子電路組成。(3)在工作時(shí)，自生電源電路將電流互感器流入的電流轉(zhuǎn)化為+8V， +5V電 平，為系統(tǒng)穩(wěn)定供電。單片機(jī)對(duì)由電流互感器經(jīng)電流檢測(cè)調(diào)理單元處理后的電壓信號(hào)進(jìn)行 AD轉(zhuǎn)換；并根據(jù)采樣值進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理，運(yùn)算結(jié)果與整定值比較后輸出符合預(yù)設(shè)保護(hù) 特性的邏輯電平信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)脫扣驅(qū)動(dòng)電路后送入脫扣執(zhí)行單元中的磁通變換器，使 斷路器跳閘，切斷電路。(4)各種故障保護(hù)的動(dòng)作電流和時(shí)間整定值通過撥盤設(shè)定，并可以 在應(yīng)用中實(shí)時(shí)進(jìn)行修改。在極小電流輸入情況下，自生電源不能提供系統(tǒng)正常工作電壓，由 低電平檢測(cè)單元自動(dòng)清零單片機(jī)。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附
圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中 圖1為實(shí)施例中的智能脫扣器的電路框圖。
具體實(shí)施方式見圖l，本實(shí)施例的智能脫扣器包括電流互感器2、與電流互感器2的感生電流輸 出端相連的電流檢測(cè)調(diào)理單元3、與電流檢測(cè)調(diào)理單元3的信號(hào)輸出端相連的中央控制單 元1、與中央控制單元1的脫扣控制信號(hào)輸出端相連的脫扣驅(qū)動(dòng)電路11、與脫扣驅(qū)動(dòng)電路11 的輸出端相連的脫扣執(zhí)行單元12。 所述中央控制單元1的參數(shù)控制輸入端連接有整定值輸入單元8，中央控制單元1 的通訊數(shù)據(jù)端連接有用于連接上位機(jī)5的串行通信接口 4。 所述脫扣驅(qū)動(dòng)電路11具有用于連接離線脫扣單元10的控制信號(hào)輸入端。所述中 央控制單元1的狀態(tài)信號(hào)輸出端連接有狀態(tài)指示燈9。 所述電流互感器2還連接有自生電源電路7，自生電源電路7的電源輸出端經(jīng)低電 平檢測(cè)單元6與中央控制單元1相連。 中央控制單元1包括PIC單片機(jī)、晶振和撥碼開關(guān)。單片機(jī)是20MHz的工作頻 率，由單體封裝的晶振提供，精度和抗干擾效果都比較理想。撥碼開關(guān)用來設(shè)定智能脫扣 器的動(dòng)作特性。PIC單片機(jī)是脫扣器的核心元件，是整個(gè)電路的重點(diǎn)部分，本設(shè)計(jì)采用美國(guó) Microchip公司的PIC16F877A型8位增強(qiáng)型FLASH微控制器(時(shí)鐘輸入20MHz，指令周期 200ns)。它體積小、功能強(qiáng)、高速度、低工作電壓、低功耗，具有較大的輸入輸出直接驅(qū)動(dòng)能 力。在設(shè)計(jì)緊湊的塑殼式斷路器中，能夠比較好的兼顧體積，功耗，成本，可靠性這幾個(gè)方 面。其中，PIC16F877A單片機(jī)采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，程序計(jì)數(shù)器是13位寬，最大可尋址8KX14的FLASH程序存儲(chǔ)空間，可以保存較復(fù)雜的脫扣器程序，還有368K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，256K的 EEPROM，程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用不同的總線，因此可以同時(shí)對(duì)程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器進(jìn)行存取提高了系統(tǒng)的速度；此外，PIC16F877A單片機(jī)有14個(gè)中斷源，包括了外圍功 能的中斷、定時(shí)器的中斷以及外部中斷等，8級(jí)硬件堆棧；5V單電壓供電，編程方便，只需用 兩個(gè)引腳在線調(diào)試；可以在比較寬的電壓范圍工作(2. 0V-5. 5V)，而且在4MHz時(shí)鐘，5V電源 電壓時(shí)，典型工作電流值小于2mA，不需要自生電源從前級(jí)互感器吸取很多能量即可工作。 在外圍功能模塊，PIC16F877A單片機(jī)片內(nèi)集成了 10位A/D轉(zhuǎn)換器，共有8個(gè)A/D 模擬輸入通道；TMR0 (8位)，TMR1 (16位)，TMR2 (8位)三個(gè)定時(shí)器；兩個(gè)捕捉/比較/脈 寬調(diào)制模塊，其中16位捕捉輸入的最大分辨率是12. 5ns， 16位比較輸入的最大分辨率是 200ns，脈寬調(diào)制(P麗)輸出的最大分辨率為10位；此外還有同步串行口 (SSP)可滿足SPI 和I2C總線的要求，通用同步異步收發(fā)器(USART)，以及并行從動(dòng)端口 PSP可以滿足串行并 行通訊的需要。總之，外圍的功能模塊可以最大限度地減少或免用外接器件，在保證系統(tǒng)功 能的前提下，減少脫扣器設(shè)計(jì)的成本。 上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型 的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出 其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本 實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求一種智能脫扣器，其特征在于包括電流互感器(2)、與電流互感器(2)的感生電流輸出端相連的電流檢測(cè)調(diào)理單元(3)、與電流檢測(cè)調(diào)理單元(3)的信號(hào)輸出端相連的中央控制單元(1)、與中央控制單元(1)的脫扣控制信號(hào)輸出端相連的脫扣驅(qū)動(dòng)電路(11)、與脫扣驅(qū)動(dòng)電路(11)的輸出端相連的脫扣執(zhí)行單元(12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能脫扣器，其特征在于所述中央控制單元(1)的參 數(shù)控制輸入端連接有整定值輸入單元(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能脫扣器，其特征在于所述中央控制單元(1)的通 訊數(shù)據(jù)端連接有用于連接上位機(jī)(5)的串行通信接口 (4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能脫扣器，其特征在于所述脫扣驅(qū)動(dòng)電路(11)具有 用于連接離線脫扣單元(10)的控制信號(hào)輸入端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能脫扣器，其特征在于所述中央控制單元(1)的狀態(tài)信號(hào)輸出端連接有狀態(tài)指示燈(9)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能脫扣器，其特征在于所述電流互感器(2)還連接有自生電源電路(7)，自生電源電路(7)的電源輸出端經(jīng)低電平檢測(cè)單元(6)與中央控制單 元(1)相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能脫扣器，包括電流互感器、與電流互感器相連的電流檢測(cè)調(diào)理單元、與電流檢測(cè)調(diào)理單元相連的中央控制單元、與中央控制單元相連的脫扣驅(qū)動(dòng)電路、與脫扣驅(qū)動(dòng)電路的脫扣執(zhí)行單元。中央控制單元的參數(shù)控制輸入端連接有整定值輸入單元，中央控制單元的通訊數(shù)據(jù)端連接有用于連接上位機(jī)的串行通信接口。工作時(shí)，單片機(jī)對(duì)由電流互感器經(jīng)電流檢測(cè)調(diào)理單元處理后的電壓信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；并根據(jù)采樣值進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理，運(yùn)算結(jié)果與整定值比較后輸出符合預(yù)設(shè)保護(hù)特性的邏輯電平信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)脫扣驅(qū)動(dòng)電路后送入脫扣執(zhí)行單元中的磁通變換器，使斷路器跳閘，切斷電路。
文檔編號(hào)H01H83/00GK201478234SQ200920167228
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者張存明, 陳小東 申請(qǐng)人:浙江南電電氣有限公司