專利名稱：斷路器控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及斷路器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及斷路器控制器。
背景技術(shù)：
目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用作配電或電機(jī)保護(hù)的處理器，基本達(dá)到了九十年代水平，可對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)特性和眾多的輔助功能；當(dāng)處理器發(fā)出動(dòng)作指令時(shí)，能通過(guò)磁通變換器快速有效分?jǐn)鄶嗦菲?。但是這已不能滿足不斷提高的配電系統(tǒng)要求處理器應(yīng)能作到更清晰的現(xiàn)場(chǎng)斷路器工作狀況顯示，實(shí)時(shí)與遠(yuǎn)端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而且?guī)в幸欢ǖ谋O(jiān)控和區(qū)域性聯(lián)鎖能力。
于是，就需要一種能夠滿足上述需求的新型的斷路器控制器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有通信適配能力強(qiáng)的通訊接口、結(jié)構(gòu)緊湊、精密可靠的斷路器控制器，該斷路器控制器能在數(shù)據(jù)采集、計(jì)算以及實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面具有更高的精度和可靠性，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種斷路器控制器，包括輸入組件，包括，電壓輸入裝置，接收三相的電壓輸入；電流輸入裝置，接收三相的電流輸入；操作輸入裝置，接收操作指令；處理器，連接所述輸入組件，對(duì)所接收的電壓輸入、電流輸入和操作輸入進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)，指示斷路器的脫扣與連接；輸出組件，連接所述處理器，包括繼電器和磁通變換器，在所述處理器的控制信號(hào)的控制下控制斷路器的脫扣與連接；通信組件，連接所述處理器，包括通信接口與通信芯片，連接到通信總線實(shí)現(xiàn)通信；顯示組件，連接所述處理器，根據(jù)所述處理器的指令顯示所述斷路器的狀態(tài)；電源組件，為上述各組件提供電源。
其中，所述電壓輸入裝置包括三個(gè)分壓器，每一個(gè)分壓器的輸入連接一個(gè)電壓輸入信號(hào)，其輸入還連接到地端；三個(gè)檢波器，每一個(gè)檢波器連接一個(gè)分壓器；多路開(kāi)關(guān)，接收三個(gè)檢波器的輸出，多路開(kāi)關(guān)的輸出連接至所述處理器。
所述電流輸入裝置包括三個(gè)檢波器，每一個(gè)檢波器的輸入連接一路電流輸入信號(hào)，輸出連接到所述處理器。
所述操作輸入裝置包括5個(gè)按鍵，分別為“功能”、“模式”、“加”、“減”以及“返回”。
所述處理器為具有10位A/D輸入和多組I/O口的單片機(jī)。較佳的，所述處理器具有LCD段碼驅(qū)動(dòng)，所述顯示組件為L(zhǎng)CD段碼顯示器。
所述通信組件包括485通信接口，連接到Modbus通信總線，以及DeviceNet通信芯片，通過(guò)一驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接到Modbus通信總線。
根據(jù)一實(shí)施例，所述處理器還包括聯(lián)鎖組件，連接到所述處理器，通過(guò)所述聯(lián)鎖組件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)個(gè)所述處理器的級(jí)聯(lián)。
所述電源組件具有具有電流互感器，可作為自生電源，還包括電池。
本發(fā)明的斷路器控制器不僅具有長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬動(dòng)、接地保護(hù)、位置檢測(cè)等傳統(tǒng)相關(guān)功能，通過(guò)采集工業(yè)配電系統(tǒng)中某一條線路中的三相電流、三相電壓等電量，根據(jù)功能設(shè)置進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，及時(shí)指令萬(wàn)能式斷路器脫扣，起到保護(hù)整個(gè)工業(yè)配電及運(yùn)行系統(tǒng)安全的作用。而且處理器具有大屏幕液晶顯示及監(jiān)控功能，可在液晶顯示面板上直接顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，還具備通信接口，有很強(qiáng)的通信適配能力，可通過(guò)MODBUS或DeviceNet接口接入相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，與遠(yuǎn)端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中，圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的斷路器控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電壓輸入裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電流輸入裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的輸出組件的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是根據(jù)圖4所示的實(shí)施例的輸出組件的一具體電路圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的通信組件的結(jié)構(gòu)框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電源組件的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
首先參考圖1，圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的斷路器控制器的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，該實(shí)施例的斷路器控制器100包括輸入組件102，包括，電壓輸入裝置120，接收三相的電壓輸入；電流輸入裝置122，接收三相的電流輸入；操作輸入裝置124，接收操作指令；處理器104，連接輸入組件102，對(duì)所接收的電壓輸入、電流輸入和操作輸入進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)，指示斷路器的脫扣與連接；輸出組件106，連接處理器104，包括繼電器和磁通變換器，在處理器104的控制信號(hào)的控制下控制斷路器的脫扣與連接；通信組件108，連接處理器104，包括通信接口與通信芯片，連接到通信總線109實(shí)現(xiàn)通信；顯示組件110，連接處理器104，根據(jù)處理器104的指令顯示斷路器的狀態(tài)；電源組件112，為上述各組件提供電源。
參考圖1所示的實(shí)施例，其中還包括聯(lián)鎖組件114，連接到處理器104，通過(guò)聯(lián)鎖組件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)個(gè)控制器的級(jí)聯(lián)；以及蜂鳴器116和指示燈118，這兩個(gè)部件用來(lái)向用戶給出提示信號(hào)。
下面詳細(xì)描述一下上述圖1中示出的各個(gè)部件的具體結(jié)構(gòu)和功能，首先，電壓輸入裝置120，參考圖2，圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電壓輸入裝置的結(jié)構(gòu)框圖，該電壓輸入裝置120包括三個(gè)分壓器120A、120B和120C，每一個(gè)分壓器具有兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入連接一個(gè)電壓輸入信號(hào)UA、UB、UC，另一個(gè)輸入連接到地端；經(jīng)過(guò)上述各相的分壓器和相應(yīng)的檢波器，可將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓三個(gè)檢波器121A、121B和121C，每一個(gè)檢波器連接一個(gè)分壓器；多路開(kāi)關(guān)123，接收三個(gè)檢波器的輸出，多路開(kāi)關(guān)123的輸出連接至處理器104。具體到該實(shí)施例，處理器采用的是MC68HC908LK24芯片，多路開(kāi)關(guān)123輸出一路信號(hào)至MC68HC908LK24芯片的ADC5管腳，并從MC68HC908LK24芯片的PTD5和PTD6管腳接收多路選擇信號(hào)，根據(jù)多路選擇信號(hào)從三個(gè)檢波器的輸出中挑選一路輸出到處理器104。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電流輸入裝置122的結(jié)構(gòu)框圖，該電流輸入裝置122包括三個(gè)檢波器122A、122B和122C，每一個(gè)檢波器具有兩個(gè)輸入端，連接兩路電流輸入信號(hào)，輸出連接到處理器104，具體到該實(shí)施例，處理器采用的是MC68HC908LK24芯片，三個(gè)檢波器122A、122B和122C分別輸出到ADC0、ADC1和ADC2管腳。輸入的三相電流經(jīng)過(guò)電流互感器轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的交流電壓，并通過(guò)各自的檢波器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈動(dòng)直流電壓輸入處理器。
參考圖1，本實(shí)施例中，操作輸入裝置124包括5個(gè)按鍵，分別為“功能”、“模式”、“加”、“減”以及“返回”，通過(guò)輸入隔離模塊124A連接到處理器104，具體到該實(shí)施例，處理器采用的是MC68HC908LK24芯片，上述的5個(gè)按鍵分別連接到PTD0、PTD1、PTD2、PTD3和PTD4管腳。本發(fā)明中安排了五個(gè)輸入按鍵，分別用于進(jìn)行功能、模式、遞加、遞減、返回等五項(xiàng)操作。同時(shí)，開(kāi)啟電源時(shí)，前面提到的指示燈(此處為雙色指示燈)118顯示綠色，表示正常工作。工作或者操作異常時(shí)，顯示紅色，以示警示。在按鍵或出錯(cuò)時(shí)，上述的蜂鳴器116也會(huì)報(bào)警，以示提示。
如前面已經(jīng)介紹的，此處使用的處理器104是MC68HC908LK24單片機(jī)，該芯片運(yùn)算速度快，適應(yīng)對(duì)信號(hào)的快速處理。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以理解，處理器也可以采用其他的型號(hào)，但是具有10位A/D輸入和多組I/O口的單片機(jī)是較佳的選擇。
對(duì)于本發(fā)明中的輸出組件106，連接處理器104，包括繼電器和磁通變換器，在處理器104的控制信號(hào)的控制下控制斷路器的脫扣與連接。其中繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)于外部負(fù)載的控制，而磁通變換器實(shí)現(xiàn)對(duì)于斷路器的脫扣。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的輸出組件的結(jié)構(gòu)框圖，如圖可見(jiàn)，處理器104的輸出通過(guò)一輸出隔離模塊106A連接到一組繼電器107A和磁通變換器107B，其中，磁通變換器107B由一驅(qū)動(dòng)模塊107C驅(qū)動(dòng)。具體到該實(shí)施例。處理器104是MC68HC908LK24芯片，其輸出管腳PTD0-PTD5和PTD7輸出7個(gè)信號(hào)到輸出隔離模塊106B，輸出隔離模塊106B連接6個(gè)繼電器，每一個(gè)繼電器分別連接一輸出端OP1-OP6，其中第一繼電器至第四繼電器還連接到COM1端口，第五繼電器至第六繼電器還連接到COM2端口。輸出隔離模塊106B的另一個(gè)輸出連接磁通變換器107B和驅(qū)動(dòng)模塊107C。
圖5是根據(jù)圖4所示的實(shí)施例的輸出組件的一具體電路圖。
本發(fā)明中的通信組件108連接處理器104，包括通信接口與通信芯片，連接到通信總線109實(shí)現(xiàn)通信。參考圖6，圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的通信組件的結(jié)構(gòu)框圖。其包括DeviceNet通信芯片108A，接收來(lái)自處理器104的信號(hào)，并輸出到一驅(qū)動(dòng)設(shè)備108B，驅(qū)動(dòng)設(shè)備108B連接到Modbus通信總線109，485通信接口108C，直接連接到Modbus通信總線109。具體到該實(shí)施例。處理器104是MC68HC908LK24芯片，其管腳RxD0和TxD0輸出信號(hào)至DeviceNet通信芯片108A和485通信接口108C的接收管腳TxD和RxD，DeviceNet通信芯片108A輸出管腳RxDC和TxDC輸出信號(hào)至驅(qū)動(dòng)設(shè)備108B，485通信接口108C輸出信號(hào)485A和485B至Modbus通信總線109。由此，處理器104串行接口分別與485通訊接口和DeviceNet通訊芯片相連，使本發(fā)明既能與Modbus系統(tǒng)相連，又能與DeviceNet系統(tǒng)相連，它們通過(guò)一個(gè)五芯插座與外部系統(tǒng)相連，可接受遠(yuǎn)端系統(tǒng)命令，與系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
顯示組件110，連接處理器104，根據(jù)處理器104的指令顯示斷路器的狀態(tài)。具體到該實(shí)施例，處理器104是MC68HC908LK24芯片，具有LCD段碼驅(qū)動(dòng)，顯示組件110為L(zhǎng)CD段碼顯示器，并且具有背光控制，能對(duì)各項(xiàng)操作作出對(duì)應(yīng)的顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。
對(duì)于該實(shí)施例，還包括指示燈118和蜂鳴器116，開(kāi)啟電源時(shí)，指示燈(此處為雙色指示燈)118顯示綠色，表示正常工作。工作或者操作異常時(shí)，顯示紅色，以示警示。在按鍵或出錯(cuò)時(shí)，上述的蜂鳴器116也會(huì)報(bào)警，以示提示。
參考圖1，該實(shí)施例的斷路器控制器還包括聯(lián)鎖組件114，連接到處理器104，通過(guò)聯(lián)鎖組件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)個(gè)控制器的級(jí)聯(lián)。根據(jù)圖1所示的電路，端口IN1、IN2和OUT1、OUT2信號(hào)用于斷路控制器的區(qū)域聯(lián)鎖。IN1、IN2是來(lái)自下位控制器的聯(lián)鎖信號(hào)，以告知下位控制器的位置狀態(tài)，OUT1、OUT2則是用以通知上位控制器的聯(lián)鎖信號(hào)。端口LOCA是本控制器的位置檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)它控制器可以得到本控制器的位置狀態(tài)。
電源組件112，為上述各組件提供電源。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電源組件的電路圖。本發(fā)明所采用的電源組件具有具有電流互感器，在圖8中示為電流互感器自生電源端頭112A，可作為自生電源使用，電流互感器自生電源端頭112A通過(guò)6個(gè)輸出端連接到電源盒112B，每?jī)蓚€(gè)輸出端對(duì)應(yīng)電源中的一相，分別使用A、B、C表示，還包括電池或者外接的交流點(diǎn)源，其中電源盒112B中可以放置電池，220的交流電源也連接到電源盒112B中。電源組件112輸出12V的直流電源。
本發(fā)明的斷路器控制器的工作原理如下硬件整體結(jié)構(gòu)包括信號(hào)輸入，控制量輸出，信號(hào)處理，顯示，通信和電源幾部分，信號(hào)輸入電路包括電流互感器信號(hào)輸入電路，電壓信號(hào)輸入電路以及位置檢測(cè)信號(hào)輸入電路；控制量輸出電路包括控制繼電器開(kāi)關(guān)量輸出電路和控制磁通變換器電路；號(hào)處理電路包括主芯片處理部分，數(shù)據(jù)處理后，送到顯示部分顯示出來(lái)。根據(jù)需要，通信電路可采用DeviceNet或MODBUS通信。本發(fā)明通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及控制信號(hào)輸出的快速時(shí)間響應(yīng)，主要流程是采集數(shù)據(jù)以1毫秒為處理單位，在每個(gè)處理單位中對(duì)A、B、C相的電壓和A、B、C相的電流都按次序進(jìn)行采樣，對(duì)每相電壓或電流至少要重復(fù)采樣四次進(jìn)行平均，才能作為本處理單位中采到的結(jié)果值。在電網(wǎng)50周的一個(gè)周期20毫秒內(nèi)，共有20個(gè)處理單元，通過(guò)對(duì)這20個(gè)單元的處理和計(jì)算，便可以得到該周期中電壓、電流、功率等各個(gè)所需被測(cè)量，并相應(yīng)作出適當(dāng)?shù)目刂?。?duì)于瞬時(shí)出現(xiàn)短路大電流或突發(fā)事件，本發(fā)明可以在1至2毫秒內(nèi)作出反應(yīng)，并及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，以確保及時(shí)指令萬(wàn)能式斷路器脫扣，達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)安全的目的。
本發(fā)明的斷路器控制器不僅具有長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬動(dòng)、接地保護(hù)、位置檢測(cè)等傳統(tǒng)相關(guān)功能，通過(guò)采集工業(yè)配電系統(tǒng)中某一條線路中的三相電流、三相電壓等電量，根據(jù)功能設(shè)置進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，及時(shí)指令萬(wàn)能式斷路器脫扣，起到保護(hù)整個(gè)工業(yè)配電及運(yùn)行系統(tǒng)安全的作用。而且處理器具有大屏幕液晶顯示及監(jiān)控功能，可在液晶顯示面板上直接顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，還具備通信接口，有很強(qiáng)的通信適配能力，可通過(guò)MODBUS或DeviceNet接口接入相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，與遠(yuǎn)端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來(lái)實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種斷路器控制器，其特征在于，包括輸入組件，包括，電壓輸入裝置，接收三相的電壓輸入；電流輸入裝置，接收三相的電流輸入；操作輸入裝置，接收操作指令；處理器，連接所述輸入組件，對(duì)所接收的電壓輸入、電流輸入和操作輸入進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)，指示斷路器的脫扣與連接；輸出組件，連接所述處理器，包括繼電器和磁通變換器，在所述處理器的控制信號(hào)的控制下控制斷路器的脫扣與連接；通信組件，連接所述處理器，包括通信接口與通信芯片，連接到通信總線實(shí)現(xiàn)通信；顯示組件，連接所述處理器，根據(jù)所述處理器的指令顯示所述斷路器的狀態(tài)；電源組件，為上述各組件提供電源。
2.如權(quán)利要求1所述的斷路器控制器，其特征在于，所述電壓輸入裝置包括三個(gè)分壓器，每一個(gè)分壓器的輸入連接一個(gè)電壓輸入信號(hào)，其輸入還連接到地端；三個(gè)檢波器，每一個(gè)檢波器連接一個(gè)分壓器；多路開(kāi)關(guān)，接收三個(gè)檢波器的輸出，多路開(kāi)關(guān)的輸出連接至所述處理器。
3.如權(quán)利要求1所述的斷路器控制器，其特征在于，電流輸入裝置包括三個(gè)檢波器，每一個(gè)檢波器的輸入連接一路電流輸入信號(hào)，輸出連接到所述處理器。
4.如權(quán)利要求1所述的斷路器控制器，其特征在于，所述操作輸入裝置包括
5個(gè)按鍵，分別為“功能”、“模式”、“加”、“減”以及“返回”。
5.如權(quán)利要求1所述的斷路器控制器，其特征在于，所述處理器為具有10位A/D輸入和多組I/O口的單片機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的斷路器控制器，其特征在于，所述處理器具有LCD段碼驅(qū)動(dòng)，所述顯示組件為L(zhǎng)CD段碼顯示器。
7.如權(quán)利要求1所述的斷路器控制器，其特征在于，所述通信組件包括485通信接口，連接到Modbus通信總線，以及DeviceNet通信芯片，通過(guò)一驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接到Modbus通信總線。
8.如權(quán)利要求1所述的斷路器控制器，其特征在于，還包括聯(lián)鎖組件，連接到所述處理器，通過(guò)所述聯(lián)鎖組件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)個(gè)所述控制器的級(jí)聯(lián)。
9.如權(quán)利要求1所述的斷路器控制器，其特征在于，所述電源組件具有具有電流互感器，可作為自生電源，還包括電池。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種斷路器控制器，包括輸入組件，包括，電壓輸入裝置，接收三相的電壓輸入；電流輸入裝置，接收三相的電流輸入；操作輸入裝置，接收操作指令；該斷路器控制器還包括處理器，連接所述輸入組件，對(duì)所接收的電壓輸入、電流輸入和操作輸入進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)，指示斷路器的脫扣與連接；輸出組件，連接所述處理器，包括繼電器和磁通變換器，在所述處理器的控制信號(hào)的控制下控制斷路器的脫扣與連接；通信組件，連接所述處理器，包括通信接口與通信芯片，連接到通信總線實(shí)現(xiàn)通信；顯示組件，連接所述處理器，根據(jù)所述處理器的指令顯示所述斷路器的狀態(tài)；電源組件，為上述各組件提供電源。
文檔編號(hào)H02J13/00GK1835337SQ20061002525
公開(kāi)日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者施惠冬, 談?dòng)栏? 張聰 申請(qǐng)人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司