一种配电断路器智能保护装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于监控技术领域，涉及一种器件的保护装置及方法，特别是涉及一种配 电断路器智能保护装置及方法。
【背景技术】
[0002] 配电断路器是一种过电流保护装置，主要用作短路保护和防止严重超载，工业机 器上的马达负载保护也会指定使用断路器作为保护装置之一。如图1所示，现有的配电断 路器是通过用电线路直接与用电设备相连的，但配电断路器在使用过程中往往存在着许多 不足，以三菱NFC100-SMX系列断路器为例，分别取其中型号为额定电流In30A及型号为额 定电流In60A的二款断路器进行说明，按动作特性曲线图分析其对固定过载电流的分断能 力。具体参数如下所示：
[0003] 表1 :额定电流为In30A的断路器的电流过载分断时间表
[0004]
【主权项】
1. 一种配电断路器智能保护方法，其特征在于，所述配电断路器智能保护方法包括： 利用一采集模块采集从配电断路器输出到用电设备的电压/电流信号； 利用一 A/D转换器将所述电压/电流信号转换成电压/电流数据； 利用一处理模块执行一状态数据运算转换子程序比较所述电压/电流数据与预定分 档数据，确定所述电压/电流数据的归属分档；每档分档数据对应一个延时分断时间；所述 分档数据为分断保护电流/电压； 所述处理模块根据所述电压/电流数据的归属分档对应的延时分断时间输出一分断 信号给所述配电断路器；所述A/D转换器是集成于所述处理模块内部的10位的转换器。
2. 根据权利要求1所述的配电断路器智能保护方法，其特征在于：当所述电压/电流 信号为H相电压/电流信号时，所述处理模块执行一采样数据运算子程序配合所述A/D转 换器采样获取所述电压/电流数据，所述采样数据运算子程序包括： 将H相电压/电流数据分别W-组数组的形式独立存储在所述处理模块内部集成的 368字节的数据存储器中，分别存储为数组A、数组B、数组C ; 交替向数组A、数组B、数组C中存储数据； 当某组数组中的数据存储到预定数量时，对该组数组中的数据从小到大进行排序，获 得该组数组中所有数据的中间值，近似得出该组数组的平均值；假设数组A、数组B、数组C 的平均值分别为a、b、c; 将平均值a、b、c从小到大进行排序，选取a、b、c H个平均值中的最大值作为与所述预 定分档数据进行比较的电压/电流数据。
3. 根据权利要求2所述的配电断路器智能保护方法，其特征在于，所述配电断路器智 能保护方法还包括一处理模块运行状态记录步骤，所述处理模块执行一运行状态数据记录 子程序实现所述处理模块运行状态的记录；所述运行状态数据记录子程序包括： 所述处理模块监控自身的供电端口信号； 当所述处理模块的供电端口信号从高电平突变为低电平时，连接在所述处理模块和配 电断路器之间的稳压供电模块为所述处理器提供一毫砂级的供电延时时间； 所述处理模块利用所述供电延时时间将自身的运行状态数据记录于所述处理模块内 部集成的256字节的EEPROM存储器中；所述处理模块的运行状态数据包括平均电流/电 压、最大电流/电压、分断瞬间电流/电压。
4. 根据权利要求1所述的配电断路器智能保护方法，其特征在于，所述配电断路器智 能保护方法还包括： 所述处理模块执行一运行状态报警子程序实现所述配电断路器的过载报警；所述运行 状态报警子程序包括：根据所述电压/电流数据的归属分档输出一对应的报警信号； 所述处理模块执行一运行状态数据传输子程序实现外部监测终端对所述处理模块的 实时监测保护；所述运行状态数据传输子程包括；将所述电压/电流数据进行第一编码处 理后发送给所述外部监测终端；所述外部监测终端是所述处理模块的运行状态监控终端； 所述处理模块执行一运行状态数据通信子程序实现所述处理模块的远程监控；所述运 行状态数据通信子程序包括：将所述电压/电流数据进行第二编码处理后发送给一通信模 块，使所述通信模块将来自至少一个处理模块的第二编码处理后的数据进行汇总编码后发 送给一远程中也监控终端。
5. 根据权利要求4所述的配电断路器智能保护方法，其特征在于，所述处理模块执行 一运行状态数据传输子程序将所述电压/电流数据进行第一编码处理后发送给所述运行 状态监控终端；所述运行状态数据传输子程序包括： 在预定时间内按照预定频率提取所述电压/电流数据，记为ai，32,……，a。； 将ai，a2，……，a。转换为实际电压/电流值Ai，As,……，A。； 将所述实际电压/电流值A1，A2,……，An进行均值计算，获得实际电压/电流平均值 A； 将平均值A转换成数字数据后进行第一编码处理，然后发送给所述运行状态监控终 玉山 乂而。
6. 根据权利要求1至5任意一项所述的配电断路器智能保护方法，其特征在于：所述 处理模块为内部未集成有硬件乘法器的8位可编程处理器。
7. 根据权利要求6所述的配电断路器智能保护方法，其特征在于：所述可编程处理器 内编程有采样数据运算转换子程序、状态数据运算转换子程序、运行状态报警子程序、运行 状态数据传输子程序、运行状态数据通信子程序、运行状态数据记录子程序；所述可编程处 理器中的子程序运行优先级从高到低排序为；采样数据运算转换子程序、状态数据运算转 换子程序、运行状态报警子程序、运行状态数据传输子程序、运行状态数据通信子程序、运 行状态数据记录子程序。
8. -种配电断路器智能保护装置，其特征在于，所述配电断路器智能保护装置包括： 采集模块，采集从配电断路器输出到用电设备的电压/电流信号； A/D转换器，与所述采集模块相连，将所述电压/电流信号转换成电压/电流数据； 处理模块，包括一状态数据运算转换子程序模块，所述状态数据运算转换子程序模块 比较所述电压/电流数据与预定分档数据，确定所述电压/电流数据的归属分档；每档分档 数据对应一个延时分断时间；所述处理模块根据所述电压/电流数据的归属分档对应的延 时分断时间输出一分断信号给所述配电断路器；所述A/D转换器是集成于所述处理模块内 部的10位的转换器。
9. 根据权利要求8所述的配电断路器智能保护装置，其特征在于，所述配电断路器智 能保护装置还包括： 反馈保护模块，与所述处理模块和配电断路器分别相连，接收所述分断信号控制所述 配电断路器的分断； 报警模块，与所述处理模块相连，接收所述处理模块输出的对应各档分档数据的报警 信号发出报警；所述分档数据为分断保护电流/电压； 稳压供电模块，与配电断路器和所述处理模块的供电端口分别相连，为处理模块提供 稳压供电； 监测模块，与所述处理模块相连，接收所述处理模块输出的运行状态数据，对所述处理 模块进行实时监测保护。
10. 根据权利要求9所述的配电断路器智能保护装置，其特征在于，所述处理模块还包 括： 368字节的数据存储器，集成于所述处理模块内部； 256字节的邸PROM存储器，集成于所述处理模块内部； 采样数据运算子程序模块，与所述A/D转换器和所述数据存储器分别相连，将H相电 压/电流数据分别W-组数组的形式在所述数据存储器中独立存储为数组A、数组B、数组 C;当数组A、数组B、数组CH组数组中某组数组中的数据存储到预定数量时，所述采样数据 运算子程序模块将数据存储达到预定数量的数组中的数据从小到大进行排序，获得该组数 组中所有数据的中间值，近似得出该组数组的平均值；假设数组A、数组B、数组C的平均值 分别为a、b、C ;所述采样数据运算子程序模块将平均值a、b、C从小到大进行排序，选取a、 b、cH个平均值中的最大值作为与所述预定分档数据进行比较的电压/电流数据； 状态数据运算子程序模块，与所述采样数据运算子程序模块相连，比较所述电压/电 流数据与预定分档数据，确定所述电压/电流数据的归属分档；每档分档数据对应一个延 时分断时间；所述状态数据运算子程序模块根据所述电压/电流数据的归属分档对应的延 时分断时间输出一分断信号给所述配电断路器； 运行状态报警子程序模块，与所述状态数据运算子程序模块相连，根据所述电压/电 流数据的归属分档输出一对应的报警信号； 运行状态数据传输子程序模块，与所述状态数据运算子程序模块相连，在预定时间内 按照预定频率提取所述电压/电流数据，记为兩，32,……，3。;将31，32,……，a。转换为实 际电压/电流值Ai，A2,……，A。;将所述实际电压/电流值A1，A2,……，An进行均值计 算，获得实际电压/电流平均值A ;将平均值A转换成数字数据后进行第一编码处理，然后 发送给一运行状态监控终端； 运行状态数据通信子程序模块，与所述状态数据运算子程序模块相连，将所述电压/ 电流数据进行第二编码处理后发送给一通信模块，使所述通信模块将来自至少一个处理模 块的第二编码处理后的数据进行汇总编码后发送给一远程中也监控终端； 运行状态数据记录子程序模块，与所述EEPROM存储器、所述稳压供电模块和所述状态 数据运算子程序模块分别相连，监控所述处理模块的供电端口信号；当所述处理模块的供 电端口信号从高电平突变为低电平时，所述运行状态数据记录子程序模块将启动运行，所 述稳压供电模块为所述处理器提供一毫砂级的供电延时时间，所述运行状态数据记录子程 序模块利用所述供电延时时间将处理模块的运行状态数据记录于所述EEPROM存储器中； 所述处理模块的运行状态数据包括平均电流/电压、最大电流/电压、分断瞬间保护电流/ 电压。
11.根据权利要求8至10任意一项所述的配电断路器智能保护装置，其特征在于：所 述处理模块为内部未集成有硬件乘法器的8位可编程处理器；所述8位可编程处理器中的 子程序模块运行优先级从高到低排序为；采样数据运算子程序模块，状态数据运算子程序 模块，运行状态报警子程序模块，运行状态数据传输子程序模块，运行状态数据通信子程序 模块，运行状态数据记录子程序模块。
【专利摘要】本发明提供一种配电断路器智能保护装置及方法，该方法，包括：利用一采集模块采集从配电断路器输出到用电设备的电压/电流信号；利用一A/D转换器将电压/电流信号转换成电压/电流数据；利用一处理模块执行一状态数据运算转换子程序比较电压/电流数据与预定分档数据，确定电压/电流数据的归属分档；每档分档数据对应一个延时分断时间；分档数据为分断保护电流/电压；处理模块根据电压/电流数据的归属分档对应的延时分断时间输出一分断信号给配电断路器；A/D转换器是集成于处理模块内部的10位的转换器。本发明基于处理模块的分析运算处理能力以最少的运算量、最低的占用存储空间实现最有效的配电断路器的监控保护。
【IPC分类】H02H3-04, H02J13-00, H02H3-08
【公开号】CN104578400
【申请号】CN201310505173
【发明人】潘文斌
【申请人】上海天申电气设备有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月24日