1. 首頁 > 生活 > >

智能小型斷路器控制模塊關鍵技術研究

知識百科

現如今 ， 我國是智能化開展的新時期 ， 跟著人們對生活質量的要求越來越高 ， 對于電力的運用在不斷的加大 ， 文章介紹了小型斷路器的開展趨勢及物聯網體系、自動操控體系對智能小型斷路器的迫切需求 。 剖析了智能小型斷路器的操控電路的難點 ， 提出了相應采樣模塊規劃及硬件電路規劃方案 ， 對各種信號采樣元件進行了剖析研究 。 論述了智能小型斷路器的維護功用及完結方法 。
 
        小型斷路器屬于防護類電器 ， 首要運用于家用及工業建筑物和配電線路終端 ， 其可靠性的高低直接影響到建筑物能否正常供電和配電線路上的設備是否能安全運轉 。 傳統MCB的檢測和維護功用是經過機械體系的動作來完結 ， 大多由電磁元件完結 。 目前 ， 傳統MCB的功用已不能滿意供電體系自動化的需求 。 因而 ， 在傳統MCB的基礎上要求其自動化、智能化、模塊化 ， 更可靠和具有更多維護功用 。 智能化已是低壓MCB的一個重要開展方向 。 為了滿意市場需求及進步產品競爭力 ， 需規劃出性能優秀、價格合理、維護功用完善的智能化操控器 。
        1操控模塊的整體結構
        智能MCB操控模塊的總體規劃思路是:經過電壓互感器、電流互感器以及溫度傳感器收集線路電壓、電流、體系頻率及環境溫度信號 ， 并經過信號調度模塊將傳感器輸出信號轉換成0～5V的電壓信號 ， 送入A/D轉換器模仿量輸入端口 ， 經過A/D轉換器將模仿量信號轉換為數字量信號并送至單片機內部 ， 由單片機內的軟件進行運算和處理 ， 并將數據送至液晶顯示模塊顯示 。 同時 ， 運算結果與事先設置好的維護設定值進行比較 ， 一旦契合毛病或不正常運轉狀況的條件 ， 智能操控單元輸出相應的邏輯電平信號 ， 這些信號經擴大后能夠直接驅動斷路器的動作執行單元 ， 使斷路器動作或發出聲、光信號 。
        2智能小型斷路器操控模塊關鍵技能
        2.1互感器的挑選
        信號收集模塊便是將線路中的模仿電壓、電流信號 ， 經過電壓互感器、電流互感器將線路中一次側的大電壓、大電流線性的轉換為模仿電路能夠處理的低電平信號 。 采樣信號的準確度影響著操控器的顯示和維護精度 ， 只要線性度較好的信號 ， 才能使得微處理器的計算和處理能夠準確 。 在本規劃中 ， 考慮到小型斷路器體積的約束 ， 故不能運用傳統的電流互感器、電壓互感器 。 跟著電子技能的迅速開展 ， 目前微型互感器技能現已相比照較成熟 ， 微型互感器的運用在許多丈量體系、儀器儀表體系都有著較為廣泛的運用 。 在線路中 ， 電壓的變化規模并不是很大 ， 而電流的動搖規模是很大的 ， 從正常作業時的十幾安培到產生特大短路毛病時的上千安培 。 所以 ， 經過了對不同產品的比照 ， 以及結合了小型斷路器本身的體積 ， 最終 ， 電壓互感器選用性價比較高的TV14微型電壓互感器 。 電流互感器的選用是本課題的一大難題 ， 為了能準確地丈量線路中的電流 ， 這就要求所選用的電流互感器具有很寬的線性規模 。 因為 ， 線路在正常作業的情況下 ， 電流只要幾安培 ， 而在線路產生短路毛病時 ， 線路中的短路電流或許達到幾十安培甚至上千安培 。 若想準確的丈量這么寬規模的電流 ， 只由一個普通的空芯電流互感器是很難完結的 ， 又考慮到小型斷路器尺度體積的約束 ， 就更加難以完結 。 因為小型斷路器一般作業在線路的終端 ， 許多都是家庭運用 ， 所以據此能夠估量 ， 當額定電流為幾十安培的小型斷路器經過上百安培的電流時 ， 那么一定是產生了較大的短路毛病 ， 所以在這種情況下應該由模仿脫扣電路當即堵截電路 ， 防止損失的進一步擴展 。 綜上所述 ， 本規劃中選用了丈量規模相對較寬的霍爾電流傳感器 。
        2.2電壓采樣電路
        與電流采樣相同 ， 電壓采樣一般選用電壓互感器 ， 其精度好、裝置便利 ， 可直接焊接在電路板上 ， 可是因為體積的原因 ， 本次規劃未選用電壓互感器 ， 而是直接選用電阻分壓的電壓采樣方法 ， 將強電壓信號經過電阻分壓的方法 ， 降低到計量芯片的采樣規模內 ， 直接將電壓信號送到計量芯片進行電壓計量 ， 為了確保精度電阻 ， 選用薄膜高精度貼片電阻 。
        2.3信號調度電路的規劃
        信號調度電路是將來自傳感器的模仿信號變換為用于數據收集、操控進程、顯示讀出和其他目的的數字信號 。 信號調度電路技能包括信號的擴大、衰減、阻隔、濾波等 。 本規劃中的濾波電路是由單個運放構成的壓控電壓源二階帶通濾波電路 。 為了較徹底地濾去雜波 ， 本規劃中用了兩個壓控電壓源二階帶通濾波電路 。 經過濾波的信號還不能直接作為單片機的采樣信號 ， 因為單片機只能辨認0～5V的電壓信號 ， 而經過濾波之后的信號為正弦信號 ， 負半周信號不能被單片機辨認 。
        2.4模塊供電電源
        智能化開關的電路能夠有3種供電方法:專用電源供電、蓄電池供電和電流互感器供電(自供電) 。 這3種供電方法能夠獨自運用 ， 也能夠合作運用 ， 形成冗余供電體系 。 電流互感器供電是MCB所特有的一種供電方法 ， 獨自運用時能夠省去其他供電電路 ， 且跟著電網的接通自動開端 ， 是一種抱負的供電方法 。 因而 ， 在智能操控模塊中選用三相電流互感器供電方法 。 當MCB閉合 ， 且運轉電流超越設定值時 ， 即使在短路情況下 ， 互感器感應出的能量也可確保脫扣器可靠作業 ， 故選用快速飽滿互感器從三相電源感應獲得能量供操控器作業 。 該電源與經過母線的電流有關 ， 要求三相運轉電流從0．4In到極限短路分斷才能之間的電流規模內 ， 或在電路短路毛病狀況時均能確保供給操控器正常作業電源 。
        2.5電源電路的規劃
        智能化電氣開關的電路能夠有三種供電方法:專用電源供電、蓄電池供電和電流互感器供電 ， 后者也稱為自供電 。 本課題的電源供電路分電路的規劃中 ， 選用的便是一種自供電的方法 。 可是并不是只選用了電流互感器獨自供電的方法 ， 而是選用了電流互感器供能與電壓互感器供能相結合的方法 ， 在這種電壓互感器與電流互感器結合的供電方法中 ， 以電壓互感器供電為主 ， 以電流互感器供電為輔 。 之所以選用電壓互感器供電為主 ， 電流互感器供電的輔的供電方法來作為本規劃的供電方法是因為 ， 獨自只選用電壓互感器供電 ， 或許電流互感器供電的方法會存在著許多不確定性和不穩定性要素 ， 而體系的電源部分又是規劃中其他電路的作業的前提確保 ， 所以 ， 當供電電源不夠穩定可靠時 ， 體系的規劃的總體可靠性就會變得很低 。 雖然在電網體系中 ， 電壓的動搖規模并不是很大 ， 相比于運轉進程中的電流動搖來說是比較小的 ， 出于這樣的考慮 ， 在一些高壓端電源的規劃中 ， 能夠選用這種供電方法 ， 也就出現了運用電容分壓器從母線取電能的形式 ， 可是這種供電方法存在著一些不能讓人滿意的地方 。 一方面是電路的電氣阻隔問題 ， 即怎樣確保取能電路和后面的作業電路之間能有用的電氣阻隔;另一方面是供電功率的問題 ， 這種供電方法所能供給的功率是很有限的 ， 雖然能夠經過利用較大的電容器的方法來從母線獲取更大的電壓 ， 然后也就獲得了較大的功率 ， 可是選用較大的電容器會帶來其他的一些問題 ， 而這些問題的解決又是很雜亂的 。
 
        本文經過對智能MCB操控模塊深化的研究 ， 剖析了各種采樣電路的優缺點 ， 提出了選用錳銅分流片串聯于小斷主回路中進行采樣的技能 ， 在確保采樣精度、采樣規模的前提下 ， 滿意小型斷路器的尺度要求 ， 并剖析了小型斷路器的智能維護功用 ， 提出了動作閥值的設定及計算公式 。
 
【智能小型斷路器控制模塊關鍵技術研究】