可带电插拔控制器的断路器及其控制器插拔、更换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种断路器，尤其涉及一种可带电插拔控制器的断路器，属于低压电气技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着配电智能化得不断发展，低压断路器的智能化程度也不断提高，带智能控制器的断路器越来越广泛地应用到各个领域。智能控制器作为断路器实现各种测量、保护等功能的核心部件，其重要性不言而喻，因此，在智能断路器长期运行过程中，需定期对智能控制器进行全面的检查、维护，以保证智能控制器可靠工作。另外，当智能控制器出现性能下降或工作异常时，也应及时检修、更换。目前，维护、更换智能控制器时断路器必须先切断主回路电流，避免在卸下智能控制器时因操作不当引起断路器误动作，及避免互感器二次侧开路时产生高压，导致设备损坏，严重时还会危及操作人员的人身安全。
[0003]目前一些厂家推出了可带电更换控制器的断路器，利用特殊设计的插拔连接件，实现控制器与断路器其他部分的可插拔电连接，可在不切断主回路电流的情况下进行控制器的更换。要实现这一功能，需要解决以下几方面问题:第一、在控制器的插拔过程中，应避免控制器向分闸执行机构发出错误的脱扣信号，从而导致分闸执行机构误操作，影响主回路的正常供电。第二、目前大量的智能断路器均使用电流互感器从主回路中提取电能来供给控制器使用，在控制器插拔过程中，电流互感器二次侧开路时产生高压可能会对设备乃至人身安全产生影响，因此需要避免这种情况产生。此外，对于某些断路器，其利用分压电阻等与主回路直接接触的电路进行电压采样检测，也应防止控制器插拔过程中，电压检测电路所产生的高电压对设备或人身安全的影响。
[0004]现有技术解决上述问题时均是通过特殊设计的机械结构，在控制器拔出过程中，先使得分闸执行机构回路断开，然后使得电流互感器与互感器保护装置接通，最后断开所有二次回路；反之，在插入控制器过程中，先接通所有二次回路，然后使得电流互感器与互感器保护装置断开，最后再使分闸执行机构回路接通。上述方案固然可以实现控制器的带电安全更换，但也存在一些不足。从上述分析可知，为了防止控制器插拔过程中可能产生的分闸机构误动作，现有技术是通过在控制器拔、插过程中，将分闸执行机构回路断开/接通，这种方式必然需要在分闸执行机构回路中设置可控开关部件以及相应的线路连接，这样，一方面增加的开关部件及相应的接线会降低整个断路器系统的安全可靠性；另一方面，也会带来断路器成本的增加以及所占用的空间的增大。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种可带电插拔控制器的断路器，其结构更简单，实现成本更低，且安全可靠性更好。
[0006]本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题:
本发明可带电插拔控制器的断路器，包括:取能电路、电压检测电路、控制器、脱扣单元、接插部件；所述取能电路用于从断路器所保护的主回路提取电能供给控制器，所述电压检测电路用于对主回路的电压进行检测，所述脱扣单元用于依据控制器所发出的脱扣信号完成脱扣动作；取能电路、电压检测电路、脱扣驱动电路经由所述接插部件与控制器实现可插拔的电连接；该断路器还包括用于设置控制器处于正常模式或插拔模式的工作模式设置单元；所述控制器被配置为在正常模式下可实现完整的保护功能，而在插拔模式下，其脱扣信号输出端口处于无法输出脱扣信号的闭锁状态。
[0007]进一步地，所述断路器还包括第一保护机构，所述第一保护机构可在控制器完全插入接插部件的状态下令取能电路与控制器正常连接，而在控制器非完全插入接插部件的状态下令取能电路短路。
[0008]更进一步地，所述断路器还包括第二保护机构，可在控制器完全插入接插部件的状态下令电压检测电路导通，而在控制器非完全插入接插部件的状态下令电压检测电路断路。
[0009]优选地，所述工作模式设置单元为与所述控制器连接的人机交互单元或模式选择开关。
[0010]进一步地，所述断路器还包括报警模块，用于在所述控制器处于插拔模式下时发出报警信号。
[0011]如上任一技术方案所述断路器的控制器插拔方法，包括以下步骤:
步骤1、通过工作模式设置单元将控制器设置为插拔模式；
步骤2、将控制器从所述接插部件中拔出；
步骤3、将控制器插入所述接插部件中；
步骤4、通过工作模式设置单元将控制器设置为正常模式。
[0012]如上任一技术方案所述断路器的控制器更换方法，包括以下步骤:
步骤1、通过工作模式设置单元将控制器设置为插拔模式；
步骤2、将控制器从所述接插部件中拔出；
步骤3、将新控制器插入所述接插部件中，该新控制器被预先设置为插拔模式；
步骤4、通过工作模式设置单元将新控制器设置为正常模式。
[0013]相比现有技术，本发明具有以下有益效果:
本发明实现了断路器控制器的带电插拔，不需要断开主回路电流，对下级负载无影响；
本发明通过对控制器内部的调整，从源头上解决控制器插拔过程中可能产生的分闸机构误动作，不需要增加额外的开关部件以及相应的接线，因此结构更简单，实现成本更低，且安全可靠性更好。
【附图说明】
[0014]图1为现有脱扣单元的结构示意图；
图2为本发明的原理框图；
图3为本发明断路器的一种具体结构；
图4为控制器与基座的配合结构示意图；
图5为基座结构不意图； 图6为本实施例中的脱扣单元的电路原理图；
图7为取能电路中整流电路的电路原理图；
图8为通过人机交互单元设置工作模式的设置界面；
图9为通过DIP开关设置工作模式的示意图。
[0015]图中各标号含义如下:
1、控制器，2、基座，3、断路器本体，4、电流互感器，11、接触部件，12、控制器连接插头，13、控制器卡口，21、与电流互感器连接的插座及整流电路，22、与控制器连接的插座、23、转接板，24、常闭微动开关、25、电压检测电路，26、常开微动开关，27、脱扣单元。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
本发明的思路是针对现有可带电插拔控制器的断路器进行改进，在控制器中增设一插拔模式，在该模式下控制器将脱扣信号输出端口进行闭锁，从而从源头上防止控制器插拔过程中可能产生的脱扣器误动作，一方面节省了电路元器件及断路器内部空间，另一方面提尚了安全可靠性。
[0017]图1显示了现有脱扣单元的基本结构，如图所示，其包括脱扣驱动电路、电源转换电路以及与主回路连接的脱扣器。供电电源输出电能经电源转换电路转换后供给脱扣驱动电路，当控制器向脱扣驱动电路发出脱扣信号时，脱扣驱动电路驱动脱扣器执行脱扣动作，从而实现主回路的断开。在带电插拔控制器时，为了避免插拔过程中脱扣器误动作，现有技术是通过在脱扣单元的回路中连接一个与插拔过程联动的开关来实现在更换控制器过程中脱扣执行回路保持断开状态，而在控制器完全插入后，脱扣执行回路导通。采用这种方案，需要在脱扣单元中增加至少一个开关部件，再加上相应的接线，一方面增加了占用空间和硬件成本，另一方面更多的部件及接线也带来了可靠性的降低。
[0018]而本发明解决脱扣器误动作问题的基本原理如图2所示。除了可实现完整的保护功能的正常模式以外，为控制器增设一个插拔模式，在该模式下控制器的脱扣信号输出端口处于闭锁状态，即该端口无法发出脱扣信号，而控制器的其他保护功能与正常模式下相同。这样，只要在插拔过程中控制器处于插拔模式下，即可从源头上保证脱扣单元不会误动作，且不需要额外增加任何开关部件及相应连线。可利用工作模式设置单元来实现控制器两种模式的转换设置，工作模式设置单元可通过控制器自带的人机交互单元(例如按键及显示操作界面)设置，也可通过单独配置的模式选择开关来设置。
[0019]为了防止控制器插拔过程中取能电路、电压检测电路所产生的高压对设备和人身安全造成影响，本发明进一步为取能电路和电压检测电路分别设置保护机构，取能电路的保护机构可在控制器完全插入接插部件的状态下令取能电路与控制器正常连接，而在控制器非完全插入接插部件的状态下令取能电路短路；而电压检测电路的保护机构可在控制器完全插入接插部件的状态下令电压检测电路导通，而在控制器非完全插入接插部件的状态下令电压检测电路断路。
[0020]为了便于公众理解，下面以一个优选实施例来对本发明的技术方案进行详细说明。
[0021]本实施例的断路器如图3所示，包括连接主回路的断路器本体3、从主回路中获取信号和电能的电流互感器4、与断路器本体相连接的基座2、与基座相连接的智能控制器1。本实施例中的智能控制器包括MCU单元、显