專利名稱：一種罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于儲(chǔ)能電機(jī)的控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，尤其是 一種罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊。
背景技術(shù)：
斷路器是發(fā)電廠及變電所用來接通或斷開電路的重要電氣設(shè)備之一，尤其是在電 力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，通過斷路器迅速動(dòng)作將故障點(diǎn)切除。斷路器工作性能好壞除了與 本身的電氣、機(jī)械、絕緣等性能有關(guān)外，還與其控制、保護(hù)及二次回路接線是否完善合理有 很大關(guān)系。隨著智能電網(wǎng)工作的逐步深入，要求變電站中斷路器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、占地省、 安裝快且便于故障檢修，同時(shí)對(duì)斷路器的各種參量要求能夠可監(jiān)測(cè)和可控制，那么對(duì)于斷 路器的控制、保護(hù)及二次回路的接線也就要相應(yīng)做一定的改進(jìn)?，F(xiàn)有的罐式斷路器儲(chǔ)能電 機(jī)控制回路一般由輔助繼電器、電動(dòng)機(jī)熱繼電器觸點(diǎn)、合閘彈簧儲(chǔ)能限位開關(guān)觸點(diǎn)、儲(chǔ)能接 觸器、和儲(chǔ)能接觸器延時(shí)繼電器觸點(diǎn)組成。整個(gè)回路存在以下缺點(diǎn)元器件安裝分散，電路 集成度較低且現(xiàn)場(chǎng)接線多；使用機(jī)械方式進(jìn)行電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)超時(shí)保護(hù)和熱繼電器的過流保護(hù)， 這就存在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)超時(shí)時(shí)間和熱繼電器過流值的調(diào)節(jié)不方便，不準(zhǔn)確；無法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能 電機(jī)特性及控制回路的完好性，可靠性低等諸多缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能 控制模塊，該種智能控制模塊利用電力電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)完成對(duì)斷路器儲(chǔ)能電機(jī)的智 能控制，能夠克服原有技術(shù)安裝分散、接線多、參數(shù)不可見且不便調(diào)控等缺點(diǎn)，適應(yīng)了智能 電網(wǎng)的需求。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的這種罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制 模塊，包括固態(tài)繼電器、功率繼電器、電流傳感器、電源模塊和ARM芯片模塊，所述固態(tài)繼電 器和功率繼電器的控制端以及電流傳感器的信號(hào)輸出端分別與ARM芯片模塊連接，所述電 源模塊為ARM芯片模塊提供電源，所述ARM芯片模塊以ARM微處理器為控制核心。上述ARM芯片模塊包括ARM微處理器以及分別與ARM微處理器連接的按鍵模塊、 顯示模塊、通信接口和端子排。上述按鍵模塊由第一、二按鍵和第五、六電阻組成；所述第一、二按鍵的一端相互 連接后接地，第一、二按鍵的另一端分別通過第六、五電阻連接到電源上，且第一、二按鍵的 另一端還與ARM微處理器連接。上述顯示模塊包括LED顯示模塊和數(shù)碼管顯示模塊，所述LED顯示模塊包括四個(gè) LED，所述四個(gè)LED的正極端相互連接后接到5V電源上，四個(gè)LED的負(fù)極端分別通過電阻連 接到ARM微處理器上；所述數(shù)碼管顯示模塊包括三個(gè)數(shù)碼管以及與三個(gè)數(shù)碼管連接的數(shù)碼 管驅(qū)動(dòng)芯片，所述數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片是SN74LS373DW，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片與ARM微處理器連接。上述通信接口選擇RS485。
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本發(fā)明具有以下有益效果1)體積小控制回路由固態(tài)繼電器、輔助繼電器、電流 傳感器、ARM芯片及其外圍電路構(gòu)成，這些器件本身體積小，因此本發(fā)明體積也大大降低。2)接線簡(jiǎn)單本發(fā)明將儲(chǔ)能電機(jī)的控制回路模塊化，在應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，其接 線接單方便。3)智能化程度高利用嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了控制模塊的智能化和網(wǎng)絡(luò)化，通過對(duì) ARM芯片的讀寫操作來接受用戶發(fā)出的操作指令、實(shí)現(xiàn)對(duì)固態(tài)繼電器和輔助繼電器的開合 操作、采樣控制回路的電流信息、調(diào)節(jié)過載電流和超時(shí)時(shí)間、顯示電機(jī)的工作狀態(tài)及是否過 載或超時(shí)并上傳這些信息。4)操作控制簡(jiǎn)單方便用戶可以在現(xiàn)場(chǎng)操作面板上進(jìn)行操作，也可以通過計(jì)算機(jī) 進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。


圖1為本發(fā)明的連接各部分的連接示意圖；圖2為本發(fā)明的智能控制模塊的面板 功能按鈕示意圖；圖3為本發(fā)明的ARM芯片模塊4的電路圖；圖4為圖3中按鍵模塊電路 圖；圖5為圖3中數(shù)碼管顯示模塊103B的電路圖；圖6為圖3中LED顯示模塊103A的電路 圖；圖7為圖3中的通信接口 104的電路圖；圖8為圖3中的端子排105的電路圖。其中1為固態(tài)繼電器；2為功率繼電器；3為電流傳感器；4為ARM芯片模塊；5為 電源模塊；101為ARM微處理器；102為按鍵模塊；103為顯示模塊；104為通信接口 ； 105為 端子排；6為電源開關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1，本發(fā)明的這種罐式斷路器 儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，包括固態(tài)繼電器1、功率繼電器2、電流傳感器3、電源模塊5和ARM 芯片模塊4。其中ARM芯片模塊4以ARM微處理器為控制核心。它們的連接關(guān)系是固態(tài) 繼電器1和功率繼電器2的控制端以及電流傳感器3的信號(hào)輸出端分別與ARM芯片模塊4 連接，電源模塊5為ARM芯片模塊4提供電源。固態(tài)繼電器1和功率繼電器2這兩個(gè)繼電 器用于控制回路的閉合，電流傳感器3用來檢測(cè)流過控制回路的電流，ARM芯片模塊4為控 制回路的核心部分。參見圖3 :ARM芯片模塊4包括ARM微處理器101以及分別與ARM微處理器101連 接的按鍵模塊102、顯示模塊103、通信接口 104和端子排105。參見圖4 按鍵模塊102由第一、二按鍵Si、S2和第五、六電阻R5、R6組成；所述 第一、二按鍵Si、S2的一端相互連接后接地，第一、二按鍵Si、S2的另一端分別通過第六、 五電阻R6、R5連接到電源上，且第一、二按鍵S1、S2的另一端還與ARM微處理器101連接。 第一、二按鍵S1、S2主要用來設(shè)置超時(shí)時(shí)間和電流閾值，當(dāng)?shù)谝话存ISl按下時(shí)，ARM微處理 器101的IO端口 SWITCH1輸入低電平，當(dāng)?shù)诙存IS2按下時(shí)，ARM微處理器101的IO端 口 SWITCH2輸入低電平，無按鍵按下時(shí)，兩個(gè)端口輸入高電平，ARM微處理器101通過讀取 端口信息，可以判斷是否有按鍵按下。參見圖5和圖6 顯示模塊103包括LED顯示模塊103A和數(shù)碼管顯示模塊103B。 LED顯示模塊103A(如圖6)包括四個(gè)LED，四個(gè)LED的正極端相互連接后接到5V電源上，四個(gè)LED的負(fù)極端分別通過電阻連接到ARM微處理器101上。四個(gè)LED用來顯示四個(gè)狀態(tài) 信息。當(dāng)需要LED亮?xí)r，讓與此燈相連的ARM微處理器101的IO端口輸出低電平即可點(diǎn)亮 LED，DSl對(duì)應(yīng)電機(jī)過流狀態(tài)，DS2對(duì)應(yīng)電機(jī)超時(shí)狀態(tài)，DS3對(duì)應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)，DS4對(duì)應(yīng)通信狀態(tài)。數(shù)碼管顯示模塊103B(如圖5)包括三個(gè)數(shù)碼管以及與三個(gè)數(shù)碼管連接的數(shù)碼管 驅(qū)動(dòng)芯片，所述數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片是SN74LS373DW，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片與ARM微處理器101連接。 三個(gè)數(shù)碼管用來顯示設(shè)定的超時(shí)時(shí)間和電流閾值。ARM微處理器101的端口 D0-D7輸出數(shù) 字0到9相應(yīng)的7段譯碼，而端口 0PT_LED1、0PT_LED2、0PT_LED3用來選擇數(shù)碼管。參見圖7和圖3 通信接口 104選擇RS485或CAN總線。用來向遠(yuǎn)端傳送信息，完 成兩地之間的通信。ARM微處理器101通過端口 EN來確定發(fā)數(shù)據(jù)或是接受數(shù)據(jù)，通過端口 RXD來接受數(shù)據(jù)，通過端口 TXD來發(fā)送數(shù)據(jù)。ADM487的A和B 口與總線相連，用于和遠(yuǎn)端通參見圖8圖3 本發(fā)明的端子排105共有十個(gè)結(jié)點(diǎn)，其功能為X1、X2為啟動(dòng)命令 輸入，X3、X4、X5為過流、超時(shí)和系統(tǒng)狀態(tài)輸出，X6為公共端，X7、X8、X9為開入量輸入，作為 互鎖邏輯輸入，XlO為公共端。低電平有效，例如，要輸入啟動(dòng)命令，只需給JP端子排Xl 口 輸入低電平，ARM讀取Xl端口信息為低電平，則啟動(dòng)電機(jī)工作，若無命令輸入，則ARM端口 Xl 一直保持高電平，同理控制回路過流時(shí)，ARM的X3端口輸出低電平，用戶檢測(cè)JP的X3端 口，得到低電平信息，則知控制回路過流了，若無過流現(xiàn)象，則X3端口一直保持高電平。圖2是本發(fā)明的面板功能按鈕示意圖包括兩個(gè)按鍵、三位數(shù)碼管、一個(gè)通信接 口、四個(gè)狀態(tài)顯示燈、一個(gè)電源開關(guān)、一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源輸入端口、一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源輸出端口及一 個(gè)端子排。其中，端子排的定義如下X1、X2為啟動(dòng)命令輸入；X3、X4、X5為過流、超時(shí)和系 統(tǒng)狀態(tài)輸出，X6為公共端；X7、X8、X9為開入量輸入，作為互鎖邏輯輸入，XlO為公共端。電 源開關(guān)6控制電源的通斷。綜上所述，本發(fā)明為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，斷路器能夠快速可靠的切除故障， 提出的該種斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊優(yōu)點(diǎn)在于其將儲(chǔ)能電機(jī)的控制電路模塊化可以 簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)接線，提高電路集成化程度，不僅接線簡(jiǎn)單(二進(jìn)二出)、體積小、而且過載電流和 超時(shí)時(shí)間可調(diào)；并且本發(fā)明能夠?qū)?chǔ)能電機(jī)特性進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為故障的分析如儲(chǔ)能 電動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)、彈簧儲(chǔ)能不到位等提供了有力分析依據(jù)；熱繼電器過流值和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)超時(shí) 時(shí)間參數(shù)具有離散性，此模塊能夠做到參數(shù)可設(shè)置，隨時(shí)調(diào)節(jié)，適應(yīng)于不同斷路器的儲(chǔ)能電 機(jī)回路控制需求，同時(shí)具備遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)與控制；優(yōu)化了罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)的控制回路，簡(jiǎn)化 接線，在復(fù)雜的強(qiáng)電磁干擾情況下，提高罐式斷路器設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，能顯著提 升罐式斷路器的智能化、數(shù)字化水平。
權(quán)利要求
一種罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，包括固態(tài)繼電器(1)、功率繼電器(2)、電流傳感器(3)和電源模塊(5)，其特征在于還包括有ARM芯片模塊(4)，所述固態(tài)繼電器(1)和功率繼電器(2)的控制端以及電流傳感器(3)的信號(hào)輸出端分別與ARM芯片模塊(4)連接，所述電源模塊(5)為ARM芯片模塊(4)提供電源，所述ARM芯片模塊(4)以ARM微處理器為控制核心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，其特征在于所述ARM 芯片模塊(4)包括ARM微處理器(101)以及分別與ARM微處理器(101)連接的按鍵模塊 (102)、顯示模塊(103)、通信接口 (104)和端子排(105)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，其特征在于所述按鍵 模塊(102)由第一、二按鍵(S1、S2)和第五、六電阻(R5、R6)組成；所述第一、二按鍵(S1、 S2)的一端相互連接后接地，第一、二按鍵(S1、S2)的另一端分別通過第六、五電阻(R6、R5) 連接到電源上，且第一、二按鍵(S1、S2)的另一端還與ARM微處理器(101)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，其特征在于所述顯示 模塊(103)包括LED顯示模塊(103A)和數(shù)碼管顯示模塊(103B)，所述LED顯示模塊(103A) 包括四個(gè)LED，所述四個(gè)LED的正極端相互連接后接到5V電源上，四個(gè)LED的負(fù)極端分別通 過電阻連接到ARM微處理器(101)上；所述數(shù)碼管顯示模塊(103B)包括三個(gè)數(shù)碼管以及與 三個(gè)數(shù)碼管連接的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片，所述數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片是SN74LS373DW，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 與ARM微處理器(101)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，其特征在于所述通信 接口 (104)選擇 RS485。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，其特征在于所述微處 理器(101)的型號(hào)為AT91RM9200。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種罐式斷路器儲(chǔ)能電機(jī)智能控制模塊，包括固態(tài)繼電器、功率繼電器、電流傳感器、電源模塊和ARM芯片模塊，所述固態(tài)繼電器和功率繼電器的控制端以及電流傳感器的信號(hào)輸出端分別與ARM芯片模塊連接，所述電源模塊為ARM芯片模塊提供電源，所述ARM芯片模塊以ARM微處理器為控制核心。本發(fā)明利用電力電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)完成了對(duì)斷路器儲(chǔ)能電機(jī)的智能控制，克服了原有技術(shù)安裝分散、接線多、參數(shù)不可見且不便調(diào)控等缺點(diǎn)，適應(yīng)了智能電網(wǎng)的需求。其不但體積小、接線簡(jiǎn)單，而且智能化程度高、操作控制簡(jiǎn)單方便，用戶可以在現(xiàn)場(chǎng)操作面板上進(jìn)行操作，也可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。
文檔編號(hào)H02H7/085GK101882780SQ201010210609
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者嚴(yán)結(jié)實(shí), 劉呂娜, 張杭, 趙建榮 申請(qǐng)人:中國西電電氣股份有限公司