智能小型断路器控制模块关键技术研究 _知识百科

现如今，我国是智能化开展的新时期，跟着人们对生活质量的要求越来越高，对于电力的运用在不断的加大，文章介绍了小型断路器的开展趋势及物联网体系、自动操控体系对智能小型断路器的迫切需求。剖析了智能小型断路器的操控电路的难点，提出了相应采样模块规划及硬件电路规划方案，对各种信号采样元件进行了剖析研究。论述了智能小型断路器的维护功用及完结方法。

        小型断路器属于防护类电器，首要运用于家用及工业建筑物和配电线路终端，其可靠性的高低直接影响到建筑物能否正常供电和配电线路上的设备是否能安全运转。传统MCB的检测和维护功用是经过机械体系的动作来完结，大多由电磁元件完结。目前，传统MCB的功用已不能满意供电体系自动化的需求。因而，在传统MCB的基础上要求其自动化、智能化、模块化，更可靠和具有更多维护功用。智能化已是低压MCB的一个重要开展方向。为了满意市场需求及进步产品竞争力，需规划出性能优秀、价格合理、维护功用完善的智能化操控器。
        1操控模块的整体结构
        智能MCB操控模块的总体规划思路是:经过电压互感器、电流互感器以及温度传感器收集线路电压、电流、体系频率及环境温度信号，并经过信号调度模块将传感器输出信号转换成0～5V的电压信号，送入A/D转换器模仿量输入端口，经过A/D转换器将模仿量信号转换为数字量信号并送至单片机内部，由单片机内的软件进行运算和处理，并将数据送至液晶显示模块显示。同时，运算结果与事先设置好的维护设定值进行比较，一旦契合毛病或不正常运转状况的条件，智能操控单元输出相应的逻辑电平信号，这些信号经扩大后能够直接驱动断路器的动作执行单元，使断路器动作或发出声、光信号。
        2智能小型断路器操控模块关键技能
        2.1互感器的挑选
        信号收集模块便是将线路中的模仿电压、电流信号，经过电压互感器、电流互感器将线路中一次侧的大电压、大电流线性的转换为模仿电路能够处理的低电平信号。采样信号的准确度影响着操控器的显示和维护精度，只要线性度较好的信号，才能使得微处理器的计算和处理能够准确。在本规划中，考虑到小型断路器体积的约束，故不能运用传统的电流互感器、电压互感器。跟着电子技能的迅速开展，目前微型互感器技能现已相比照较成熟，微型互感器的运用在许多丈量体系、仪器仪表体系都有着较为广泛的运用。在线路中，电压的变化规模并不是很大，而电流的动摇规模是很大的，从正常作业时的十几安培到产生特大短路毛病时的上千安培。所以，经过了对不同产品的比照，以及结合了小型断路器本身的体积，最终，电压互感器选用性价比较高的TV14微型电压互感器。电流互感器的选用是本课题的一大难题，为了能准确地丈量线路中的电流，这就要求所选用的电流互感器具有很宽的线性规模。因为，线路在正常作业的情况下，电流只要几安培，而在线路产生短路毛病时，线路中的短路电流或许达到几十安培甚至上千安培。若想准确的丈量这么宽规模的电流，只由一个普通的空芯电流互感器是很难完结的，又考虑到小型断路器尺度体积的约束，就更加难以完结。因为小型断路器一般作业在线路的终端，许多都是家庭运用，所以据此能够估量，当额定电流为几十安培的小型断路器经过上百安培的电流时，那么一定是产生了较大的短路毛病，所以在这种情况下应该由模仿脱扣电路当即堵截电路，防止损失的进一步扩展。综上所述，本规划中选用了丈量规模相对较宽的霍尔电流传感器。
        2.2电压采样电路
        与电流采样相同，电压采样一般选用电压互感器，其精度好、装置便利，可直接焊接在电路板上，可是因为体积的原因，本次规划未选用电压互感器，而是直接选用电阻分压的电压采样方法，将强电压信号经过电阻分压的方法，降低到计量芯片的采样规模内，直接将电压信号送到计量芯片进行电压计量，为了确保精度电阻，选用薄膜高精度贴片电阻。
        2.3信号调度电路的规划
        信号调度电路是将来自传感器的模仿信号变换为用于数据收集、操控进程、显示读出和其他目的的数字信号。信号调度电路技能包括信号的扩大、衰减、阻隔、滤波等。本规划中的滤波电路是由单个运放构成的压控电压源二阶带通滤波电路。为了较彻底地滤去杂波，本规划中用了两个压控电压源二阶带通滤波电路。经过滤波的信号还不能直接作为单片机的采样信号，因为单片机只能辨认0～5V的电压信号，而经过滤波之后的信号为正弦信号，负半周信号不能被单片机辨认。
        2.4模块供电电源
        智能化开关的电路能够有3种供电方法:专用电源供电、蓄电池供电和电流互感器供电(自供电) 。这3种供电方法能够独自运用，也能够合作运用，形成冗余供电体系。电流互感器供电是MCB所特有的一种供电方法，独自运用时能够省去其他供电电路，且跟着电网的接通自动开端，是一种抱负的供电方法。因而，在智能操控模块中选用三相电流互感器供电方法。当MCB闭合，且运转电流超越设定值时，即使在短路情况下，互感器感应出的能量也可确保脱扣器可靠作业，故选用快速饱满互感器从三相电源感应获得能量供操控器作业。该电源与经过母线的电流有关，要求三相运转电流从0．4In到极限短路分断才能之间的电流规模内，或在电路短路毛病状况时均能确保供给操控器正常作业电源。
        2.5电源电路的规划
        智能化电气开关的电路能够有三种供电方法:专用电源供电、蓄电池供电和电流互感器供电，后者也称为自供电。本课题的电源供电路分电路的规划中，选用的便是一种自供电的方法。可是并不是只选用了电流互感器独自供电的方法，而是选用了电流互感器供能与电压互感器供能相结合的方法，在这种电压互感器与电流互感器结合的供电方法中，以电压互感器供电为主，以电流互感器供电为辅。之所以选用电压互感器供电为主，电流互感器供电的辅的供电方法来作为本规划的供电方法是因为，独自只选用电压互感器供电，或许电流互感器供电的方法会存在着许多不确定性和不稳定性要素，而体系的电源部分又是规划中其他电路的作业的前提确保，所以，当供电电源不够稳定可靠时，体系的规划的总体可靠性就会变得很低。虽然在电网体系中，电压的动摇规模并不是很大，相比于运转进程中的电流动摇来说是比较小的，出于这样的考虑，在一些高压端电源的规划中，能够选用这种供电方法，也就出现了运用电容分压器从母线取电能的形式，可是这种供电方法存在着一些不能让人满意的地方。一方面是电路的电气阻隔问题，即怎样确保取能电路和后面的作业电路之间能有用的电气阻隔;另一方面是供电功率的问题，这种供电方法所能供给的功率是很有限的，虽然能够经过利用较大的电容器的方法来从母线获取更大的电压，然后也就获得了较大的功率，可是选用较大的电容器会带来其他的一些问题，而这些问题的解决又是很杂乱的。

        本文经过对智能MCB操控模块深化的研究，剖析了各种采样电路的优缺点，提出了选用锰铜分流片串联于小断主回路中进行采样的技能，在确保采样精度、采样规模的前提下，满意小型断路器的尺度要求，并剖析了小型断路器的智能维护功用，提出了动作阀值的设定及计算公式。

【智能小型断路器控制模块关键技术研究】