一種配電斷路器智能保護裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種器件的保護裝置及方法，特別是涉及一種配 電斷路器智能保護裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電斷路器是一種過電流保護裝置，主要用作短路保護和防止嚴(yán)重超載，工業(yè)機 器上的馬達負載保護也會指定使用斷路器作為保護裝置之一。如圖1所示，現(xiàn)有的配電斷 路器是通過用電線路直接與用電設(shè)備相連的，但配電斷路器在使用過程中往往存在著許多 不足，以三菱NFC100-SMX系列斷路器為例，分別取其中型號為額定電流In30A及型號為額 定電流In60A的二款斷路器進行說明，按動作特性曲線圖分析其對固定過載電流的分?jǐn)嗄?力。具體參數(shù)如下所示：
[0003] 表1 :額定電流為In30A的斷路器的電流過載分?jǐn)鄷r間表
[0004]
【主權(quán)項】
1. 一種配電斷路器智能保護方法，其特征在于，所述配電斷路器智能保護方法包括： 利用一采集模塊采集從配電斷路器輸出到用電設(shè)備的電壓/電流信號； 利用一 A/D轉(zhuǎn)換器將所述電壓/電流信號轉(zhuǎn)換成電壓/電流數(shù)據(jù)； 利用一處理模塊執(zhí)行一狀態(tài)數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn)換子程序比較所述電壓/電流數(shù)據(jù)與預(yù)定分 檔數(shù)據(jù)，確定所述電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔；每檔分檔數(shù)據(jù)對應(yīng)一個延時分?jǐn)鄷r間；所述 分檔數(shù)據(jù)為分?jǐn)啾Ｗo電流/電壓； 所述處理模塊根據(jù)所述電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔對應(yīng)的延時分?jǐn)鄷r間輸出一分?jǐn)?信號給所述配電斷路器；所述A/D轉(zhuǎn)換器是集成于所述處理模塊內(nèi)部的10位的轉(zhuǎn)換器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電斷路器智能保護方法，其特征在于：當(dāng)所述電壓/電流 信號為H相電壓/電流信號時，所述處理模塊執(zhí)行一采樣數(shù)據(jù)運算子程序配合所述A/D轉(zhuǎn) 換器采樣獲取所述電壓/電流數(shù)據(jù)，所述采樣數(shù)據(jù)運算子程序包括： 將H相電壓/電流數(shù)據(jù)分別W-組數(shù)組的形式獨立存儲在所述處理模塊內(nèi)部集成的 368字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器中，分別存儲為數(shù)組A、數(shù)組B、數(shù)組C ; 交替向數(shù)組A、數(shù)組B、數(shù)組C中存儲數(shù)據(jù)； 當(dāng)某組數(shù)組中的數(shù)據(jù)存儲到預(yù)定數(shù)量時，對該組數(shù)組中的數(shù)據(jù)從小到大進行排序，獲 得該組數(shù)組中所有數(shù)據(jù)的中間值，近似得出該組數(shù)組的平均值；假設(shè)數(shù)組A、數(shù)組B、數(shù)組C 的平均值分別為a、b、c; 將平均值a、b、c從小到大進行排序，選取a、b、c H個平均值中的最大值作為與所述預(yù) 定分檔數(shù)據(jù)進行比較的電壓/電流數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的配電斷路器智能保護方法，其特征在于，所述配電斷路器智 能保護方法還包括一處理模塊運行狀態(tài)記錄步驟，所述處理模塊執(zhí)行一運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄 子程序?qū)崿F(xiàn)所述處理模塊運行狀態(tài)的記錄；所述運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄子程序包括： 所述處理模塊監(jiān)控自身的供電端口信號； 當(dāng)所述處理模塊的供電端口信號從高電平突變?yōu)榈碗娖綍r，連接在所述處理模塊和配 電斷路器之間的穩(wěn)壓供電模塊為所述處理器提供一毫砂級的供電延時時間； 所述處理模塊利用所述供電延時時間將自身的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄于所述處理模塊內(nèi) 部集成的256字節(jié)的EEPROM存儲器中；所述處理模塊的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括平均電流/電 壓、最大電流/電壓、分?jǐn)嗨查g電流/電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電斷路器智能保護方法，其特征在于，所述配電斷路器智 能保護方法還包括： 所述處理模塊執(zhí)行一運行狀態(tài)報警子程序?qū)崿F(xiàn)所述配電斷路器的過載報警；所述運行 狀態(tài)報警子程序包括：根據(jù)所述電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔輸出一對應(yīng)的報警信號； 所述處理模塊執(zhí)行一運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸子程序?qū)崿F(xiàn)外部監(jiān)測終端對所述處理模塊的 實時監(jiān)測保護；所述運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸子程包括；將所述電壓/電流數(shù)據(jù)進行第一編碼處 理后發(fā)送給所述外部監(jiān)測終端；所述外部監(jiān)測終端是所述處理模塊的運行狀態(tài)監(jiān)控終端； 所述處理模塊執(zhí)行一運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通信子程序?qū)崿F(xiàn)所述處理模塊的遠程監(jiān)控；所述運 行狀態(tài)數(shù)據(jù)通信子程序包括：將所述電壓/電流數(shù)據(jù)進行第二編碼處理后發(fā)送給一通信模 塊，使所述通信模塊將來自至少一個處理模塊的第二編碼處理后的數(shù)據(jù)進行匯總編碼后發(fā) 送給一遠程中也監(jiān)控終端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電斷路器智能保護方法，其特征在于，所述處理模塊執(zhí)行 一運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸子程序?qū)⑺鲭妷?電流數(shù)據(jù)進行第一編碼處理后發(fā)送給所述運行 狀態(tài)監(jiān)控終端；所述運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸子程序包括： 在預(yù)定時間內(nèi)按照預(yù)定頻率提取所述電壓/電流數(shù)據(jù)，記為ai，32,……，a。； 將ai，a2，……，a。轉(zhuǎn)換為實際電壓/電流值A(chǔ)i，As,……，A。； 將所述實際電壓/電流值A(chǔ)1，A2,……，An進行均值計算，獲得實際電壓/電流平均值 A； 將平均值A(chǔ)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后進行第一編碼處理，然后發(fā)送給所述運行狀態(tài)監(jiān)控終 玉山 乂而。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的配電斷路器智能保護方法，其特征在于：所述 處理模塊為內(nèi)部未集成有硬件乘法器的8位可編程處理器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的配電斷路器智能保護方法，其特征在于：所述可編程處理器 內(nèi)編程有采樣數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn)換子程序、狀態(tài)數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn)換子程序、運行狀態(tài)報警子程序、運行 狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸子程序、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通信子程序、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄子程序；所述可編程處 理器中的子程序運行優(yōu)先級從高到低排序為；采樣數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn)換子程序、狀態(tài)數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn) 換子程序、運行狀態(tài)報警子程序、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸子程序、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通信子程序、運 行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄子程序。
8. -種配電斷路器智能保護裝置，其特征在于，所述配電斷路器智能保護裝置包括： 采集模塊，采集從配電斷路器輸出到用電設(shè)備的電壓/電流信號； A/D轉(zhuǎn)換器，與所述采集模塊相連，將所述電壓/電流信號轉(zhuǎn)換成電壓/電流數(shù)據(jù)； 處理模塊，包括一狀態(tài)數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn)換子程序模塊，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn)換子程序模塊 比較所述電壓/電流數(shù)據(jù)與預(yù)定分檔數(shù)據(jù)，確定所述電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔；每檔分檔 數(shù)據(jù)對應(yīng)一個延時分?jǐn)鄷r間；所述處理模塊根據(jù)所述電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔對應(yīng)的延 時分?jǐn)鄷r間輸出一分?jǐn)嘈盘柦o所述配電斷路器；所述A/D轉(zhuǎn)換器是集成于所述處理模塊內(nèi) 部的10位的轉(zhuǎn)換器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的配電斷路器智能保護裝置，其特征在于，所述配電斷路器智 能保護裝置還包括： 反饋保護模塊，與所述處理模塊和配電斷路器分別相連，接收所述分?jǐn)嘈盘柨刂扑?配電斷路器的分?jǐn)啵? 報警模塊，與所述處理模塊相連，接收所述處理模塊輸出的對應(yīng)各檔分檔數(shù)據(jù)的報警 信號發(fā)出報警；所述分檔數(shù)據(jù)為分?jǐn)啾Ｗo電流/電壓； 穩(wěn)壓供電模塊，與配電斷路器和所述處理模塊的供電端口分別相連，為處理模塊提供 穩(wěn)壓供電； 監(jiān)測模塊，與所述處理模塊相連，接收所述處理模塊輸出的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對所述處理 模塊進行實時監(jiān)測保護。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的配電斷路器智能保護裝置，其特征在于，所述處理模塊還包 括： 368字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，集成于所述處理模塊內(nèi)部； 256字節(jié)的邸PROM存儲器，集成于所述處理模塊內(nèi)部； 采樣數(shù)據(jù)運算子程序模塊，與所述A/D轉(zhuǎn)換器和所述數(shù)據(jù)存儲器分別相連，將H相電 壓/電流數(shù)據(jù)分別W-組數(shù)組的形式在所述數(shù)據(jù)存儲器中獨立存儲為數(shù)組A、數(shù)組B、數(shù)組 C;當(dāng)數(shù)組A、數(shù)組B、數(shù)組CH組數(shù)組中某組數(shù)組中的數(shù)據(jù)存儲到預(yù)定數(shù)量時，所述采樣數(shù)據(jù) 運算子程序模塊將數(shù)據(jù)存儲達到預(yù)定數(shù)量的數(shù)組中的數(shù)據(jù)從小到大進行排序，獲得該組數(shù) 組中所有數(shù)據(jù)的中間值，近似得出該組數(shù)組的平均值；假設(shè)數(shù)組A、數(shù)組B、數(shù)組C的平均值 分別為a、b、C ;所述采樣數(shù)據(jù)運算子程序模塊將平均值a、b、C從小到大進行排序，選取a、 b、cH個平均值中的最大值作為與所述預(yù)定分檔數(shù)據(jù)進行比較的電壓/電流數(shù)據(jù)； 狀態(tài)數(shù)據(jù)運算子程序模塊，與所述采樣數(shù)據(jù)運算子程序模塊相連，比較所述電壓/電 流數(shù)據(jù)與預(yù)定分檔數(shù)據(jù)，確定所述電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔；每檔分檔數(shù)據(jù)對應(yīng)一個延 時分?jǐn)鄷r間；所述狀態(tài)數(shù)據(jù)運算子程序模塊根據(jù)所述電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔對應(yīng)的延 時分?jǐn)鄷r間輸出一分?jǐn)嘈盘柦o所述配電斷路器； 運行狀態(tài)報警子程序模塊，與所述狀態(tài)數(shù)據(jù)運算子程序模塊相連，根據(jù)所述電壓/電 流數(shù)據(jù)的歸屬分檔輸出一對應(yīng)的報警信號； 運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸子程序模塊，與所述狀態(tài)數(shù)據(jù)運算子程序模塊相連，在預(yù)定時間內(nèi) 按照預(yù)定頻率提取所述電壓/電流數(shù)據(jù)，記為兩，32,……，3。;將31，32,……，a。轉(zhuǎn)換為實 際電壓/電流值A(chǔ)i，A2,……，A。;將所述實際電壓/電流值A(chǔ)1，A2,……，An進行均值計 算，獲得實際電壓/電流平均值A(chǔ) ;將平均值A(chǔ)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后進行第一編碼處理，然后 發(fā)送給一運行狀態(tài)監(jiān)控終端； 運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通信子程序模塊，與所述狀態(tài)數(shù)據(jù)運算子程序模塊相連，將所述電壓/ 電流數(shù)據(jù)進行第二編碼處理后發(fā)送給一通信模塊，使所述通信模塊將來自至少一個處理模 塊的第二編碼處理后的數(shù)據(jù)進行匯總編碼后發(fā)送給一遠程中也監(jiān)控終端； 運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄子程序模塊，與所述EEPROM存儲器、所述穩(wěn)壓供電模塊和所述狀態(tài) 數(shù)據(jù)運算子程序模塊分別相連，監(jiān)控所述處理模塊的供電端口信號；當(dāng)所述處理模塊的供 電端口信號從高電平突變?yōu)榈碗娖綍r，所述運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄子程序模塊將啟動運行，所 述穩(wěn)壓供電模塊為所述處理器提供一毫砂級的供電延時時間，所述運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄子程 序模塊利用所述供電延時時間將處理模塊的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄于所述EEPROM存儲器中； 所述處理模塊的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括平均電流/電壓、最大電流/電壓、分?jǐn)嗨查g保護電流/ 電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10任意一項所述的配電斷路器智能保護裝置，其特征在于：所 述處理模塊為內(nèi)部未集成有硬件乘法器的8位可編程處理器；所述8位可編程處理器中的 子程序模塊運行優(yōu)先級從高到低排序為；采樣數(shù)據(jù)運算子程序模塊，狀態(tài)數(shù)據(jù)運算子程序 模塊，運行狀態(tài)報警子程序模塊，運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸子程序模塊，運行狀態(tài)數(shù)據(jù)通信子程序 模塊，運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄子程序模塊。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種配電斷路器智能保護裝置及方法，該方法，包括：利用一采集模塊采集從配電斷路器輸出到用電設(shè)備的電壓/電流信號；利用一A/D轉(zhuǎn)換器將電壓/電流信號轉(zhuǎn)換成電壓/電流數(shù)據(jù)；利用一處理模塊執(zhí)行一狀態(tài)數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn)換子程序比較電壓/電流數(shù)據(jù)與預(yù)定分檔數(shù)據(jù)，確定電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔；每檔分檔數(shù)據(jù)對應(yīng)一個延時分?jǐn)鄷r間；分檔數(shù)據(jù)為分?jǐn)啾Ｗo電流/電壓；處理模塊根據(jù)電壓/電流數(shù)據(jù)的歸屬分檔對應(yīng)的延時分?jǐn)鄷r間輸出一分?jǐn)嘈盘柦o配電斷路器；A/D轉(zhuǎn)換器是集成于處理模塊內(nèi)部的10位的轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明基于處理模塊的分析運算處理能力以最少的運算量、最低的占用存儲空間實現(xiàn)最有效的配電斷路器的監(jiān)控保護。
【IPC分類】H02H3-04, H02J13-00, H02H3-08
【公開號】CN104578400
【申請?zhí)枴緾N201310505173
【發(fā)明人】潘文斌
【申請人】上海天申電氣設(shè)備有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月24日