向断路器控制单元智能供电的控制装置及其控制方法

专利名称：向断路器控制单元智能供电的控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于配电线路中的断路器的电力控制的控制装置，特别是用于为 从电流互感器获取电源的智能型断路器的控制器提供低功耗和快速启动电源的控制装置 及其控制方法。
背景技术：
随着国民经济飞速发展，用户对电力的需求也快速增长，对电网稳定性与可靠性 要求越来越高。智能型开关电器，是实现智能化低压配电系统终端的重要器件，满足了智 能电网配电系统的发展需求，可广泛应用于重要的办公建筑、百货大楼、住宅等对用电安全 性、可靠性要求较高的场所和隔离用电设备。智能型断路器是智能化低压配电系统中的一 种终端开关电器，其特点是采用了以微处理器或单片机为核心的智能脱扣器。随着智能电 网配电系统的选择性保护、信息化管理等需求的快速发展，智能型断路器的保护控制功能 越来越多，在众多的保护控制功能中，包括基本保护功能和辅助功能两大部分。基本保护功 能需要在断路器一旦进入工作状态后就必须始终具备的最基本的必要保护功能，这些功能 如过载、短路等脱扣保护功能、监测诊断功能等。辅助功能允许在断路器进入工作状态后不 一定始终具备，甚至有些功能还可以默认空缺，这些功能如通信或定时显示电路中各电器 参数等信息化功能等。随着多样化保护控制功能的增多，对于为断路器控制器(各信号和 保护控制电路的统称)提供电源的控制装置的要求越来越高。首先是要求提供电源的回路 装置具有低功耗，以满足智能型开关电器节能的要求；其次是要求缩短提供电源的控制装 置的启动时间，启动时间是指断路器实现保护控制功能所需电源的建立时间，使控制器尽 早开始工作，并且在主回路电流很低的条件下即可启动断路器的保护控制功能；第三是要 求提供电源的控制装置具有高可靠性，断路器一旦进入工作状态就必须保证始终对断路器 的控制器的低功耗供电。智能型开关电器的控制器是实现智能电网配电系统全选择性保 护、信息化等需求的基础，控制器的可靠性在很大程度上决定了智能型开关电器的可靠性， 而断路器控制器的可靠性依赖于为其提供电源的控制装置的可靠性。通常的断路器控制器只有过载、短路保护功能，而随着断路器的智能化需求的快 速发展，要求断路器在保留原有的基本保护功能的基础上，更多地扩展新功能，即辅助功 能，这些辅助功能主要包括高级安全保护功能和智能化管理功能。其中高级安全保护功能 如信息处理单元的失效(MCU死机和程序跑飞)安全保护、信号采集器(6a，6b，6c)的失 效(二次绕组输出端开路)及信号调理电路的失效安全保护、电磁脱扣器和执行驱动单元 的失效安全保护等。其中智能化管理功能如辅助通讯功能、辅助控制功能、提示警报功能 等。这些通过电子电路来实现的辅助功能都需要电源提供电能，所以辅助功能越多则需要 电源的功率越大。现有的断路器控制器用的电源通常采用自生电源，即从电流互感器获取 电源，以满足断路器的控制器需长时间供电的要求，自生电源的工作原理是众所周知的，由 于它是通过安装在断路器输入侧的电流互感器从主回路汲取电力，所以当流过断路器主电 路的电流较小时，自生电源所汲取的电力很少，不能保证控制器的正常工作，不能满足快速启动的要求。为了解决这一问题，传统的断路器的解决办法之一是依靠自生电源供电，并结合 采用低功耗的低性能微处理器作为控制器的微处理器的方案，以满足快速上电的要求，但 由于微处理器功耗低、性能低，这种已有方案无法适应智能电网对断路器控制器的多功 能、多任务要求。另一种解决办法是采用比过去具备更多的功能以及更强的处理能力的 微处理器，以满足智能电网的需求，但采用多功能微处理器的控制器的功耗也更高，因此 自生电源有可能出现因功耗不匹配而造成控制器无法正常工作的现象，甚至导致作为电 器保护和控制设备的智能断路器失去保护功能。还有一种解决办法的典型代表如公开号 为CN201185350Y的中国实用新型专利，采用蓄电池作为供电电源，电流互感器从主电路 汲取的电力先充入蓄电池，再由蓄电池和电流互感器共同构成的回路控制装置向断路器的 控制器供电，当流过断路器的电流较大时由电流互感器供电，当流过断路器的电流较小时 由蓄电池供电。但蓄电池的容量和体积较大，不符合产品的小型化设计要求。公开号为 CN101562354A的发明专利也采用了电池供电的方法，为减小电能消耗及延长电池寿命，对 于键区和其他非必要的功能单元，仅当有按键触发时才对键区及其他功能单元供电。但上 述办法都存在功耗高的问题，蓄电池或电池的使用寿命有限，所以会提高断路器的使用成 本，并且对环境可能造成污染。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种向断路器控制单元智能供 电的控制装置及其控制方法，通过电路运行参数的检测，采用本发明的控制装置和控制方 法的智能型断路器可自动选择是否和何时接入除自生电源以外的辅助电源，大幅度缩短控 制器基本保护功能所需的启动时间，通过分级驱动的方式，使得在主回路电流较小的情况 下也能全面对系统进行保护，功耗低、启动快、可靠性高。为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。电流互感器2和所述电流互感器2以外的辅助电源，用于分别经电源器3向电子 控制器4提供电能；信号采集器6a，6b，6c，设置在配电线路1的主回路A，B，C上，用于将检 测的主回路A，B, C的相电流信号输送到电子控制器4 ；电子控制器4，通过信号调理电路7 对信号采集器6输入的电流信号进行处理，并由信息处理单元8根据故障电流信号经执行 驱动单元9发出控制指令，驱动断路器本体11的致动器10执行跳闸动作；以及电源器3包 括主回路电流检测电路6、辅助电源检测电路14和两个独立的电源1和电源2，主回路电流 检测电路6的输入端S+，S-与信号采集器6a，6b，6c的输出端或电流互感器2的输出端连 接，辅助电源检测电路14的输入端P+，P-与辅助电源输入接口 5连接，主回路电流检测电 路6的输出端601、辅助电源检测电路14的输出端145分别与电子控制器4的信息处理单 元8的信号输入端131，132连接，所述的电源器3响应主回路电流检测电路6的通电信号， 通过电源1向电子控制器4提供基本保护功能所需的电能，以及在主回路电流检测电路6 的输入信号或者辅助电源检测电路14的输入信号超过设定的阈值时，所述的电源器3通过 电源2自动向电子控制器4提供辅助保护功能所需的电能，使所述电子控制器4自动实现 低功耗和高功耗两种工作模式之间的转换。所述的电子控制器4的信息处理单元8包含有第一微处理CPUl的低功耗信息处理单元19和含有第二微处理器CPU2的全速信息处理单元20，所述的电源器3电源1包括 第一电源输出模块31、电源2包括第二电源输出模块17，电源器3还包括含有辅助电源输 入接口 5的电源输入模块30 ；其中第一电源输出模块31的输出端Vl与低功耗信息处理单 元19及其第一微处理器CPUl的电源输入端130连接，第一微处理器CPUl的第一控制输出 端133与第二电源输出模块17的控制输入端EN连接，第二电源输出模块17的输出端V2 与全速信息处理单元20及其第二微处理器CPU2的电源输入端150连接；所述低功耗信息 处理单元19的信号输入端与信号调理电路7的输出端连接，低功耗信息处理单元19的输 出端和全速信息处理单元20的输出端分别与执行驱动单元9的输入端连接。所述的辅助电源检测电路14包括第一电阻141、光耦142、第二电阻143。光耦142 的输入端的正极与第一电阻141的一端连接，第一电阻141的另一端P+为辅助电源检测电 路14的输入端P+，P-的正极，它与辅助电源输入接口 5的正极连接；光耦142的输入端的 负极P-为辅助电源检测电路14的输入端P+，P-的负极，它与辅助电源输入接口 5的负极 连接；光耦142的输出端的负极接地，光耦142的输出端的正极与第二电阻143的一端、第 一微处理器CPUl的第二信号输入端132并联连接，第二电阻143的另一端与第一电源输出 模块31的正极Vl连接；当辅助检测电路(14)的输入端P+，P_输入的信号大于设定的阈值 时，辅助电源检测电路14通过输出端145向第一微处理CPUl的第二信号输入端132输出 控制信号，第一微处理器CPUl通过第一控制输出端133向第二电源输出模块17的控制输 入端EN输入高电平信号，第二电源输出模块17的输出端V2向第二微处理器CPU2输出工 作电压。所述的主回路电流检测电路6包括至少一个采集模块60和一个ADC转换模块63 ； 当主回路电流检测电路6的输入端S+，S-输入的信号大于设定的阈值时，主回路电流检测 电路6通过输出端601向第一微处理器CPUl的第一信号输入端131输出控制信号，第一微 处理器CPUl通过第一控制输出端133向第二电源输出模块17的控制端EN输入高电平信 号，第二电源输出模块17的输出端V2向第二微处理器CPU2输出工作电压。所述的电源输入模块30包括辅助电源输入接口 5、辅助电源整流电路32和自生 电源整流电路33，其中辅助电源整流电路32的输入端与辅助电源输入接口 5连接，辅助电 源整流电路32的输出端的负极接地，自生电源整流电路33的输入端Q+，Q-与电流互感器 2的输出端连接，自生电源整流电路33的输出端的负极接地，辅助电源整流电路32的输出 端的正极与自生电源整流电路33的输出端的正极并联连接形成电源输入模块30的正极输 出端V。所述的低功耗信息处理单元19包括第一微处理器CPUl和工作状态指示电路18， 工作状态指示模块18与第一微处理器CPUl的第二控制输出端134连接，用于显示低功耗 信息处理单元19的故障的类型或工作状态；所述的全速信息处理单元20包括第二微处理 器CPU2和至少一个辅助功能模块16，各辅助功能模块分别与第二微处理器CPU2连接，并在 第二微处理器CPU2的控制下工作。所述的第一电源输出模块31为常压输出电路，以使第一电源输出模块31始终输 出工作电压；或者，第一电源输出模块31为实现电压变换的电路，在第二电源输出模块17 不输出工作电压时，第一电源输出模块31保持输出工作电压，在第二电源输出模块17输出 工作电压时，第一电源输出模块31转换为不输出工作电压。
所述的第二电源输出模块17为实现电压变换的电路；当第二电源输出模块17的 控制输入端EN为高电平时，第二电源输出模块17将电压输入端IN的电压转换为适合的电 压并从电压输出端OUT输出；当其控制输入端EN为低电平时，电压输出端OUT无电压输出。电源输入模块30内包含使其输出端的电压V等于单CPU情况下电子控制器4的 输入电压的电源调理电路；或者在第一电源输出模块31和/或第二电源输出模块17中设 置电压控制调理电路。一个数据通道设置在所述的第一微处理器CPUl与第二微处理器CPU2之间，用于 启动控制和数据交换用。所述的电子控制器4的信息处理单元8包含一个微处理器CPU，该微处理器CPU具 有低功耗工作模式和全速工作模式两种运行状态；所述的电源器3还包括含有辅助电源输 入接口 5的电源输入模块30，电源输入模块30的输出端V与信息处理单元8及其CPU的电 源输入端连接；辅助电源检测电路14的输出端与信息处理单元8的第四信号输入端连接， 用于检测辅助电源接口 5是否有辅助电源正常接入，如果有，则辅助电源检测电路14指示 信息处理单元8及其CPU转换到全速工作模式的运行状态；主回路电流检测电路6的输出 端与信息处理单元8的第五信号输入端连接，用于检测主回路A、B、C中的电流大小，如果主 回路A、B、C中的电流大于设定的阈值，则主回路电流检测电路6指示信息处理单元8转换 到全速工作模式的运行状态。信息处理单元8的第三信号输入端与信号调理电路7的输出 端连接，信息处理单元8的输出端与执行驱动单元9的输入端连接。所述辅助电源检测电路14包括第一电阻141、光耦142、第二电阻143 ；光耦142 的输入端的正极与第一电阻141的一端连接，第一电阻141的另一端P+为辅助电源检测电 路14的输入端P+，P-的正极，它与辅助电源输入接口 5的正极连接，光耦142的输入端的 负极P-为辅助电源检测电路14的输入端P+，P-的负极，它与辅助电源输入接口 5的负极 连接；光耦142的输出端的负极接地，光耦142的输出端的正极与第二电阻143的一端、信 息处理单元8的第四信号输入端并联连接，第二电阻143的另一端与电源器3的电源输出 端的正极连接。所述的主回路电流检测电路6包括至少一个采集模块60和一个ADC转换 模块63所述的ADC转换模块63的输出端601与信息处理单元8的第五信号输入端连接。本发明一种向断路器控制单元智能供电的控制装置的控制方法，包括以下控制步 骤(1)开始——断路器本体11合闸或辅助电源接通；(2)系统加电——电流互感器2从主回路A、B、C中感应产生电流，并将该电流输 入到电源器3 ；或辅助电源输入电流到电源器3 ；(3)电源1就绪——第一电源输出模块31向低功耗信息处理单元19输出工作电 压Vl ；(4) CPUl启动——低功耗信息处理单元19的第一微处理器CPUl开始工作；(5) CPUl全速工作——第一微处理器CPUl及信号调理电路7、执行驱动单元9、辅 助电源检测电路14、主回路电流检测电路6进入工作状态；(6)辅助电源正常？——辅助电源检测电路14判断辅助电源输入接口 5有无正常 电压输入，如果有则转入到步骤8，如果无，则转到下一步骤7 ；(7)主回路电流>设定值？——主回路电流检测电路6判断主回路A、B、C中的电流是否大于设定的阈值，如果小于或等于则转回上一步骤6，如果大于则转到下一步骤8 ；(8)启动电源2——第一微处理器CPUl控制第二电源输出模块17向全速信息处 理单元20输出工作电压V2 ；(9)启动CPU2——全速信息处理单元20的第二微处理器CPU2进入工作状态；(10)启动其余辅助功能——第二微处理器CPU2及全速信息处理单元20所属各 辅助功能模块全部启动并进入工作状态，信号调理电路7、执行驱动单元9和第一微处理器 CPUl仍保持工作状态或低功耗信息处理单元19停止工作状态。本发明一种向断路器控制单元智能供电的控制装置的控制方法，包括以下控制步 骤(1)开始——断路器本体11合闸或辅助电源接通；(2)系统加电——电流互感器2从主回路A、B、C中感应产生电流，并将该电流输 入到电源器3 ；或辅助电源输入电流到电源器3 ；(3)电源就绪——电源器3向信息处理单元8输出工作电压V ；(4) CPU启动——信息处理单元8的微处理器CPU开始工作；(5) CPU低功耗工作模式——微处理器CPU进入低功耗工作模式，信号调整电路7、 执行驱动单元9、辅助电源检测电路14、主回路电流检测电路6进入工作状态；(6)辅助电源正常？——辅助电源检测电路14判断辅助电源输入接口 5有无正常 电压输入，如果有则转入到步骤8，如果无则转到下一步骤7 ；(7)主回路电流>设定值？——主回路电流检测电路6判断主回路A、B、C中的电 流是否大于设定的阈值，如果小于或等于则转回上一步骤6，如果大于则转到下一步骤8 ；(8) CPU进入高速工作模式——微处理器CPU进入全速工作模式运行状态；(9)启动其余辅助功能——信息处理单元8所属的各辅助功能模块全部启动并进 入工作状态。本发明的向断路器控制单元智能供电的控制装置及其控制方法，既可在自生电源 供电下降时自动进入低功耗模式，以确保断路器的控制器以很小的功耗能快速启动基本保 护功能；也可在自生电源充足时自动进入全面保护模式，以确保控制器的基本保护功能和 各辅助功能的全面正常运行，还能够智能化实现自生电源和辅助电源同时或择一供电，不 仅避免了功耗不匹配的隐患，而且当控制器采用自生电源供电时，相对大幅度降低了目前 的产品所需的工作条件，在主回路电流很低的条件下即可启动，从而起到更及时、更全面的 保护作用。当自生电源的供电能力比较强或者采用了辅助电源时，通过对微处理器的智能 分级控制，确保断路器的控制器满负荷工作，以满足智能电网的需求，具有启动快、功率强 且双重保险可靠性高的优点。


图1是本发明的向断路器控制单元智能供电的控制装置的整体结构示意图。图2是图1的本发明控制装置中电源器3和电子控制器4中的信息处理单元8的 电路及其连接关系示意图，图中的信息处理单元8采用双微处理器结构的第一实施方案。图3是图2的本发明控制装置中电源器3的辅助电源检测电路14和主回路电流 检测电路6的电路图，图中所连接的信息处理单元8为双微处理器的第一实施方案。
图4是图2的本发明控制装置中电源器3的电源输入模块30的电路图，图中的电 源输入模块适用于信息处理单元8为双微处理器的第一实施方案。图5是本发明的向断路器控制单元智能供电的控制装置的控制方法框图，对应于 信息处理单元8为双微处理器的第一实施方案的控制执行流程。图6是本发明的向断路器控制单元智能供电的控制装置的控制方法框图，对应于 信息处理单元8为单微处理器的第二实施方案的控制执行流程。
具体实施例方式下面结合附图所示的实施例，进一步描述本发明向断路器控制单元智能供电的控 制装置及其控制方法的具体实施方式
，本发明的实施方式不限于以下实施例。图1是本发明的向断路器控制单元智能供电的控制装置的示范性实施整体结构 示意图。如图1所示，设置在配电线路1中的断路器本体11包括致动器10、电流互感器2， 用于从主回路(A，B, C)中感应产生电流，并将该电流输入到电源器3 ；电源器3，用于将电 流互感器2输入的电流转换成直流电，并将该直流电供给电子控制器4用作电子控制器4 的电源，包括为执行驱动单元9提供电源。信号采集器(6a，6b，6c)，用于采集主回路(A，B， C)中的相电流信号，并将该电路运行参数信号传送到电子控制器4 ；电子控制器4，用于分 析处理由信号采集器(6a，6b，6c)输入的电流信号，并经执行驱动单元9向致动器10发出 控制指令；致动器10，用于根据电子控制器4的指令驱动断路器本体11的机械部分执行跳 闸动作。当信号采集器(6a，6b，6c)从主回路(A、B、C)中采集到故障电流信号时，电子控 制器4向致动器10发出跳间指令，致动器10根据跳间指令控制断路器本体11执行跳闸动 作。如图1所示，电子控制器4还包括一个显示单元12，显示单元12的输入端与信息处理 单元8的一个输出接口连接，以显示信息处理单元8的运行状况，甚至可显示断路器的控制 器的整体运行情况。图2是图1的本发明控制装置中电源器3和电子控制器4中的信息处理单元8的 电路及其连接关系示意图，图中的信息处理单元8采用双微处理器结构的第一实施方案， 该方案具有低功耗工作模式和全速工作模式两种运行状态。信息处理单元8的第一实施方 案具有两个信息处理单元，其中一个含有第一微处理器CPUl的信息处理单元为低功耗信 息处理单元，另一个含有第二微处理器CPU2的信息处理单元为高功耗全速信息处理单元。 相应地，图1中的信息处理单元8可以采用单微处理器CPU的第二实施方案，该方案的单微 处理器CPU具有低功耗工作模式和全速工作模式两种运行状态。对于同时具备低功耗工作 模式和高功耗高速工作模式的CPU，则可以用单一 CPU实现本发明的第二实施方案，也就是 说，以该CPU的低功耗工作模式实现CPUl的功能，以CPU的高功耗工作模式实现CPU2的功 能。自生电源由图1中的电流互感器2和电源器3组成，电流互感器2将主回路(A、B、 C)作为一次绕组，其二次绕组接电源器3的输入端，当主回路(A、B、C)中有电流流过时，二 次绕组产生感应电流。常见的电源器一般具有整流功能和电压调节功能，以将电流互感器 二次绕组输入的交流电转换成直流电，再将直流电调节成合适的电压后为电子控制器4供 电，这种仅具有整流和电压调节功能的电源通常称之为电源调理电路，而图1、2所示的本 发明的电源器3不仅包括了现有电源调理电路的功能，而且还包括了智能化的电源测试功能和电源输出控制功能。所述的电源测试功能是由辅助电源检测电路14和主回路电流检 测电路6实现的，而电源输出控制功能是由第一电源输出模块31 (简称电源1)和第二电源 输出模块17(简称电源2)实现的。通过智能化的电源测试功能和电源输出控制功能，很好 地解决了现有技术当主回路(A、B、C)中的电流较小时电子控制器4不能启动的问题。并 且消除了现有技术虽然带有辅助电源(如电池、蓄电池等)但由于对辅助电源的失效没有 监控功能而带来的安全隐患。为了克服现有断路器的控制器在主回路(A、B、C)处于小电 流情况下不能启动或不能正常工作的缺陷，本发明装置的电子控制器4提供了两种实施方 式。图1中电子控制器4的信息处理单元8包括采用双微处理器的第一实施方案和采用单 微处理器CPU的第二实施方案，第一实施方案如图2-4所示，其电子控制器4包括2个信息 处理单元，其中一个信息处理单元19工作在低功耗工作模式，仅实现基本保护功能；另一 个信息处理单元20工作在高功耗全速工作模式，不仅具有基本保护功能，而且还具有各种 辅助功能。第二实施方案的电子控制器4只包括一个信息处理单元8，信息处理单元8具有 低功耗工作模式和全速工作模式两种运行状态，低功耗工作模式只包括基本保护功能，而 全速工作模式不仅包括基本保护功能，而且还包括各种辅助功能。 下面以第一实施方案的电子控制器4为例，结合附图1至4具体说明本发明的控 制装置及其工作原理。电子控制器4包括信号调理电路7、含有第一微处理CPUl的低功耗 信息处理单元19、含有第二微处理器CPU2的全速信息处理单元20和执行驱动单元9。图 2中与第一实施方案的电子控制器4相配套的电源器3包括第一电源输出模块31、第二电 源输出模块17、含有辅助电源输入接口 5的电源输入模块30 (见图4)、辅助电源检测电路 14和主回路电流检测电路6(见图幻。信号调理电路7的输入端与信号采集器(6a，6b，6c) 的输出端连接，信号调理电路7的输出端与低功耗信息处理单元19的信号输入端连接，低 功耗信息处理单元19的输出端和全速信息处理单元20的输出端分别与执行驱动单元9的 输入端连接，执行驱动单元9的输出端与致动器10的输入端连接；第一电源输出模块31的 输出端Vl与低功耗信息处理单元19及其第一微处理器CPUl的电源输入端130连接，第一 微处理器CPUl的第一控制输出端133与第二电源输出模块17的控制输入端EN连接，第二 电源输出模块17的输出端V2与全速信息处理单元20及第二微处理器CPU2的电源输入端 150连接；主回路电流检测电路6的输出端601与第一微处理器CPUl的第一信号输入端131 连接，主回路电流检测电路6的输入端(S+，S_)与信号采集器(6a，6b，6c)的输出端或电流 互感器2的输出端连接。本发明的电源Vl和电源V2是相对独立的两个电源，电源Vl为执 行驱动单元9提供基本保护功能所需的电能，在系统加电后电源Vl必须开启，而电源V2是 满足条件才开启。自生电源和辅助电源经转换为适合的电平后，均可为电源Vl、电源V2提 供电能。当只有自生电源时，自生电源可同时为电源Vl和电源V2提供输入；如果只有辅助 电源时，辅助电源可以为电源Vl和电源V2提供输入的电能；当自生电源和辅助电源同时存 在时，可选择其中的一个或两个为电源Vl和电源V2提供电能。具体地说，当主回路电流检 测电路6的输入端(S+，S_)输入的信号大于设定的阈值时，第一微处理器CPUl根据第一信 号输入端131的信号，通过第一控制输出端(133)向第二电源输出模块17的控制端EN输 入高电平信号，第二电源输出模块17的输出端V2向第二微处理器CPU2输出工作电压。辅 助电源检测电路14的输出端145与第一微处理器CPUl的第二信号输入端132连接，辅助 检测电路14的输入端(P+，P-)与辅助电源输入接口 5连接；当输入端(P+，P-)输入的信号大于设定的阈值时，辅助电源检测电路14通过输出端145向第一微处理CPUl的第二信 号输入端132输出控制信号，第一微处理器CPUl通过第一控制输出端133向第二电源输出 模块17的控制输入端EN输入高电平信号，第二电源输出模块17的输出端V2向第二微处 理器CPU2输出工作电压。本发明控制装置的第二实施方案的电子控制器4包括图1所示的信号调理电路7、 信息处理单元8和执行驱动单元9，信号调理电路7的输入端与信号采集器(6a，m3，6C)的 输出端连接，信号调理电路7的输出端与信息处理单元8的第三信号输入端连接，信息处理 单元8的输出端与执行驱动单元9的输入端连接。信息处理单元8包括一个微处理器CPU， 该微处理器具有低功耗工作模式和全速工作模式两种运行状态。与第二实施方案的电子控 制器4相配套的电源器3包括辅助电源输入接口 5、电源输入模块30、辅助电源检测电路14 和主回路电流检测电路6。电源输入模块30的输出端V与信息处理单元8的电源输入端 连接；辅助电源检测电路14的输出端与信息处理单元8的第四信号输入端(图中未示出) 连接，辅助电源检测电路14的输入端(P+，P-)与辅助电源输入接口 5连接，用于检测辅助 电源接口 5是否有辅助电源正常接入。如果有，则辅助电源检测电路14指示信息处理单元 8转换到全速工作模式的运行状态。主回路电流检测电路6的输出端与信息处理单元8的 第五信号输入端连接，主回路电流检测电路6的输入端(S+，S_)与信号采集器(6a，6b，6c) 的输出端连接，用于检测主回路(A、B、C)中的电流大小，如果主回路(A、B、C)中的电流小 于或等于设定的阈值，则主回路电流检测电路6指示信息处理单元8工作在低功耗工作模 式的运行状态。如果主回路(A、B、C)中的电流大于设定的阈值，则主回路电流检测电路6 指示信息处理单元8转换到全速工作模式的运行状态。比较本发明装置的电子控制器4的第一实施方案与第二实施方案，它们之间存在 以下3个主要区别，首先，第一实施方案的电子控制器4的信息处理单元8包含了两个子处 理单元，即低功耗信息处理单元19和全速信息处理单元20，这两个子信息处理单元各采用 1个微处理器(第一微处理器CPUl和第二微处理器CPU2)，因此信息处理单元8属于双微 处理器的信息处理单元。而第二实施方案的电子控制器4的信息处理单元8包含了采用1 个微处理器CPU的1个信息处理单元(图中未示出)，因此信息处理单元8是单微处理器的 信息处理单元。第二区别在于电源器3包括两个电源输出模块第一电源输出模块31和 第二电源输出模块17，在第一实施方案中这两个电源输出模块分别向两个微处理器供电， 即第一电源输出模块31向第一微处理器CPUl供电，第二电源输出模块17向第二微处理器 CPU2供电，这种供电关系如图2-4所示；而在第二实施方案中，电源器3是由电源输入模块 30的输出端V直接向信息处理单元8供电。第三区别在于虽然两个实施方案都是由主回 路电流检测电路6和辅助电源检测电路14分别控制第一微处理器CPUl，再由第一微处理器 CPUl控制第二电源输出模块17的电压输出，但是第一实施方案是通过该电压输出的控制， 实现全速信息处理单元20在启动与停止两种运行状态之间的切换，这种控制关系如图2-4 所示；而由于没有CPU2，第二实施方案是通过直接控制第一电源输出模块31、第二电源输 出模块17的电压输出，控制单个微处理器CPUl实现低功耗工作模式向高功耗工作模式运 行状态之间的切换，并且，第二电源输出模块17只为辅助功能提供电能。从以上两种实施 方案的区别分析可见，第一实施方案比第二实施方案存在以下显著的优点由于第一实施 方案采用双微处理器，不仅确保以很小的功耗启动基本保护功能，而且可以实现基本保护功能的双保险，即在全速信息处理单元20处于运行状态时，低功耗信息处理单元19仍处于 预备状态，不管全速中央单元20或低功耗中央单元19中的哪个微处理器(CPU1或CPU2)出 现死机、程序跑飞等故障，总是会有一个微处理器(CPU1或CPU2)还保持正常的运行状态， 从而不会导致基本功能的丧失，大大提高了断路器产品的安全等级。当然，第二实施方案比 第一实施方案电路结构简单，制造成本低。 图3是图2的本发明控制装置中电源器3的辅助电源检测电路14和主回路电流 检测电路6的电路图，图中所连接的信息处理单元8为双微处理器的第一实施方案。如图 3所示，本发明的电源回路控制装置的电源器3的辅助电源检测电路14包括第一电阻141、 光耦142和第二电阻143。光耦142的输入端的正极与第一电阻141的一端连接，第一电阻 141的另一端P+与辅助电源输入接口 5的正极连接，光耦142的输入端的负极P-与辅助 电源输入接口 5的负极连接；光耦142的输出端的负极接地，光耦142的输出端的正极145 与第二电阻143的一端、第一微处理器CPUl的第二信号输入端132并联连接，第二电阻143 的另一端与第一电源输出模块31的正极Vl连接。图3所示的辅助电源检测电路14输出 端的正极145是与第一微处理器CPUl的第二信号输入端132连接的，这是第一实施方案下 的一种接法。而在单CPU的第二实施方案下，辅助电源检测电路14的输出端的正极145与 单个微处理器CPU(图中未示出)的第四信号输入端(图中未示出)连接，也就是光耦142 的输出端的正极145与第二电阻143的一端、信息处理单元8的第四信号输入端并联连接， 第二电阻143的另一端与电源器3的电源输出端的正极连接。除此之外，第一实施方案与 第二实施方案所采用的辅助电源检测电路14的电路结构是相同的。如图3所示，本发明装 置的电源器3的主回路电流检测电路6包括三个采集模块60和一个ADC转换模块63，每 个采集模块60包括一个第三电阻61和一个电容62，每个采集模块60的第三电阻61的一 端、电容62的一端与ADC转换模块63的一个输入端并联连接，每个采集模块60的第三电 阻61的另一端作为主回路电流检测电路6的输入端(S+，S-)的一个极S+，与信号采集器 (6a,6b,6c)中一个二次绕组的一个输出端连接，每个采集模块60的电容62的另一端接地， 并作为主回路电流检测电路6的输入端(S+，S-)的一个极S-，信号采集器(6a，6b，6c)的 各二次绕组的另一个输出端分别接地，ADC转换模块63的输出端601与第一微处理器CPUl 的第一信号输入端(131)连接。图3所示的主回路电流检测电路6的输出端601是与第一 微处理器CPUl的第一信号输入端131连接的，这是第一实施方案下的一种接法。而在第二 实施方案下，主回路电流检测电路6的输出端601与单个微处理器CPU(图中未示出)的第 五信号输入端(图中未示出)连接，也就是ADC转换模块63的输出端601与信息处理单元 8 (见图1所示)的第五信号输入端(图中未示出)连接，除此之外，第一实施方案与第二实 施方案的主回路电流检测电路6的电路结构是相同的。此外在实际应用中，主回路电流检 测电路6的输入端，即每个采集模块60的输入端(S+，S_)与前端电路的接法有以下两种方 案。一种方案是图3实施例所示的方案，输入端(S+，S_)与信号采集器(6a，6b，6c)的输出 端连接，这一方案的优点是信号采集器(6a，6b，6c)输出的是信号，而采集模块60的输入端 (S+, S-)的适配输入也是信号，所以使得信号采集器(6a，6b，6c)与每个采集模块60的输 入端(S+，S_)之间的信号匹配十分简单。另一种方案是将每个采集模块60的输入端(S+， S-)与电流互感器2的输出端(即二次绕组的输出端)连接，由于电流互感器2的输出端输 出的电流较大，所以需要增加一个匹配信号用的电路(图中未示出)，但该方案的优点是由于主回路电流检测电路6是直接检测电流互感器2的二次绕组的输出电流，所以排除了其 漏检的隐患，从而可提高产品的安全可靠性等级。如图2和图3所示，第一实施方案的电子控制器4的低功耗信息处理单元19包括 一个工作状态指示电路18，工作状态指示电路18与第一微处理器CPUl的第二控制输出端 134连接，并显示低功耗信息处理单元19的各种工作状态。全速信息处理单元20包括第二 微处理器CPU2和至少一个辅助功能模块16，各辅助功能模块分别与第二微处理器CPU2连 接，并在第二微处理器CPU2的控制下工作。图3示出了工作状态指示电路18的一个电路 结构的实施例，该实施例可通过发光二极管181的闪烁频率的不同来显示电子控制器4是 处在低功耗工作状态或全速工作状态。图4是图2的本发明控制装置中电源器3的电源输入模块30的电路图，图中的电 源输入模块适用于信息处理单元8为双微处理器的第一实施方案。如图4所示，电源输入模 块30包括辅助电源输入接口 5、辅助电源整流电路32和自生电源整流电路33。其中辅助 电源整流电路32的输入端与辅助电源输入接口 5连接，自生电源整流电路(3 的输入端 (Q+,Q-)与电流互感器2的输出端连接，辅助电源整流电路32的输出端以及自生电源整流 电路33的输出端的负极均接地，辅助电源整流电路32的输出端的正极与自生电源整流电 路33的输出端的正极并联连接形成电源输入模块30的正极输出端V。图4中所示的电源 输入模块30的正极输出端V的输出是按双CPU的第一实施方案连接的，即V与第一电源输 出模块31和第二电源输出模块17的输入端并联连接。例如自生电源经转换为20V电压、 外接辅助电源也经转换为20V电压，两组20V电压信号都经过二级管后为第一电源输出模 块31和第二电源输出模块17提供输入。在单CPU的第二实施方案的情况下，电源输入模 块30的正极输出端V与单个的信息处理单元8的输入端连接。在实际使用中，本发明的电 源器3实际有三个输出端(参见图4中的V、V1、V2)可供不同模式的信息处理单元8、实现 基本保护功能的各种电路单元(如信号调理电路7、执行驱动单元9等)、实现辅助功能的 电路单元进行选择连接，通过选择连接满足不同的用途。在双CPU的情况下，电源输入模块 30内可以包含电源调理电路，用于使其输出端的电压V等于单CPU情况下电子控制器4的 输入电压，当然，如果电源器3的3个输出端电压V、Vl、V2均相同，则无需在电源输入模块 30内增加电源调理电路。另外，当低功耗信息处理单元19的输入端电压Vl不等于电源器 3输出端电压V时，应当在电源1即第一电源输出模块31中设置电压控制调理电路，同理， 当全速信息处理单元20的输入端电压V2不等于电源器3输出端电压V时，应当在电源2 即第二电源输出模块17中设置电压控制调理电路。由于图4所示的实施例的电源输入模 块30包含了辅助电源整流电路32，所以该实施例的辅助电源输入接口 5可以接入交流电源 或直流电源。当辅助电源输入接口 5只允许接入电池或蓄电池等直流电源时，可以省去图 4的辅助电源整流电路32。参见图4，在双CPU的第一实施方案下，电源器3的第一电源输出模块31的电路结 构可在以下两种方式中选择第一种方式是第一电源输出模块31为使第一电源输出模块 31始终输出工作电压的常压输出电路。所谓常压输出电路，是指只要第一电源输出模块31 的输入端(即电源输入模块30的正极输出端V)有电压输入，那么第一电源输出模块31的 输出端Vl必定同步输出电压。由此可见，在无需调理、过压保护等要求的前提下，最简单的 常压输出电路是一根导线，即第一电源输出模块31的输入端V与输出端Vl之间通过导线连接。电源器3的第一电源输出模块31的电路结构的第二种方式是第一电源输出模块31 为电压变换电路，在第二电源输出模块17不输出工作电压时，第一电源输出模块31保持输 出工作电压，在第二电源输出模块17输出工作电压时，第一电源输出模块31转换为不输出 工作电压。所谓电压变换电路，是指在第一电源输出模块31的输入端V有电压输入的情 况下，其输出端Vl的电压输出是受控制而变换的，即输出端Vl的输出电压可受第一微处理 器CPUl的控制在有或无之间变换。电压变换电路可以采用分立元器件实现，也可以采用市 场已有的如TI公司的TPS793XX产品，它包括电压输入端IN、电压输出端OUT、控制输入端 EN。电压变换电路在电压输入端IN有电压输入的情况下如果控制输入端EN输入高电平， 则将电压输入端IN输入的电压转换为适合的输出电压从电压输出端OUT输出；如果控制输 入端EN输入低电平，则电压输出端OUT无电压输出。通常的情况下优选第一电源输出模块 31为常压输出电路的第一种方式，不仅结构简单、制造成本低，而且还适用于前面所述的基 本保护功能的双保险运行，即在全速信息处理单元20处于运行状态时，低功耗信息处理单 元19仍处于预备运行状态而不停机。如果要在全速信息处理单元20运行状态下实现可选 择的低功耗信息处理单元19的停机，则第一电源输出模块31需采用电压变换电路。在第 一实施方式下，本发明的电源器3的第二电源输出模块17必须采用实现电压变换的电路， 可以采用分立元器件实现，也可以采用例如前面所述的TI公司生产的TPS793XX产品，电源 器3的第二电源输出模块17具有以下控制关系特征当控制输入端EN为高电平时，将电压 输入端IN的电压转换为适合的电压并从电压输出端OUT输出；当控制端EN为低电平时，电 压输出端OUT无电压输出；其中电压输入端IN与电源输入模块30的正极输出端V连接，电 压输出端OUT就是第二电源输出模块17的输出端V2。参见图2、3，在采用本发明的双CPU的第一实施方案的情况下，第一微处理器CPUl 与第二微处理器CPU2之间设有启动控制(Reset)和数据交换用的通道，该通道的数据交换 是双向的，它包括至少一根通信线缆，按照用途连接在第一微处理器CPUl和第二微处理器 CPU2上的标准化接口上。图5是本发明的向断路器控制单元智能供电的控制装置的控制方法框图，对应于 信息处理单元8为双微处理器的第一实施方案的控制执行流程。首先使低功耗信息处理单 元19比全速信息处理单元20先进入工作状态，并且由低功耗信息处理单元19的第一微处 理器CPUl控制全速信息处理单元20是否进入工作状态。当全速信息处理单元20进入工 作状态后，低功耗信息处理单元19仍保持工作状态，或者当全速信息处理单元20进入工作 状态后，低功耗信息处理单元19进入停止工作状态。该控制方法包括以下控制步骤(1)开始——断路器本体11合闸或辅助电源接通；(2)系统加电——电流互感器2从主回路(A、B、C)中感应产生电流，并将该电流 输入到电源器3 ；或辅助电源输入电流到电源器3 ；(3)电源1就绪——第一电源输出模块31向低功耗信息处理单元19输出工作电 压Vl ；(4) CPUl启动——低功耗信息处理单元19的第一微处理器CPUl开始工作；(5) CPUl全速工作——第一微处理器CPUl及信号调理电路7、执行驱动单元9、辅 助电源检测电路14、主回路电流检测电路6进入工作状态；(6)判断辅助电源是否正常——辅助电源检测电路14判断辅助电源输入接口 5有无正常电压输入，如果有则转入到控制步骤(8)，如果无则转到控制步骤(7)；(7)判断主回路电流是否大于设定值——主回路电流检测电路6判断主回路(A、 B、C)中的电流是否大于设定的阈值，如果小于或等于则转回上一控制步骤(6)，如果大于 则转到下一控制步骤(8)；(8)启动电源2——第一微处理器CPUl控制第二电源输出模块17向全速信息处 理单元20输出工作电压V2 ；(9)启动CPU2——全速信息处理单元20的第二微处理器CPU2进入工作状态；(10)启动其余辅助功能——第二微处理器CPU2及全速信息处理单元20所属各功 能模块全部启动并进入工作状态，信号调理电路7、执行驱动单元9、第一微处理器CPUl仍 保持工作状态或低功耗信息处理单元(19)停止工作状态。低功耗信息处理单元(19)比全速信息处理单元(20)先进入工作状态，全速信息 处理单元(20)是否进入工作状态由低功耗信息处理单元(19)的第一微处理器CPUl控制。 在全速信息处理单元(20)进入工作状态后，低功耗信息处理单元(19)仍保持工作状态，或 者在全速信息处理单元(20)进入工作状态后低功耗信息处理单元(19)停止工作状态。图6是本发明的向断路器控制单元智能供电的控制装置的控制方法框图，对应于 信息处理单元8为单微处理器的第二实施方案的控制执行流程。包括以下控制步骤(1)开始——断路器本体11合闸或辅助电源接通；(2)系统加电——电流互感器2从主回路(A、B、C)中感应产生电流，并将该电流 输入到电源器3 ；或辅助电源输入电流到电源器3 ；(3)电源就绪——电源器3向信息处理单元8输出工作电压；(4) CPU启动——信息处理单元8的微处理器CPU开始工作；(5) CPU低功耗工作模式——微处理器CPU进入低功耗工作模式，信号调理电路7、 执行驱动单元9、辅助电源检测电路14、主回路电流检测电路6进入工作状态；(6)判断辅助电源是否正常——辅助电源检测电路14判断辅助电源输入接口 5有 无正常电压输入，如果有则转入到控制步骤(8)，如果无则转到控制步骤(7)；(7)判断主回路电流是否大于设定值——主回路电流检测电路6判断主回路(A、 B、C)中的电流是否大于设定的阈值，如果小于或等于则转回上一控制步骤(6)，如果大于 则转到下一控制步骤(8)；(8) CPU进入高速工作模式——微处理器CPU进入全速工作模式运行状态；(9)启动其余辅助功能——信息处理单元8所属的各功能模块全部启动并进入工 作状态。下面结合图6简要说明在没有或具有辅助电源时信息处理单元8的工作原理，此 时信息处理单元8由单微处理器CPUl构成。在有辅助电源的情况下，当系统上电后，CPUl的初始工作状态为低功耗工作模式， CPUl检测到CPUl的第二信号输入端信号132为低电平时，认为此时辅助电源正常，CPUl通 过控制第一控制输出端信号133的电平，允许第二电源输出模块17的启动，随后CPUl切换 为高速工作模式，并开启辅助功能。由于信息处理单元8为单处理器，则电源器3的第二电 源输出模块17只需为辅助功能提供电能。在没有辅助电源的情况下，当系统上电后，CPUl的初始工作状态为低功耗工作模式，当CPUl检测到电力线路中的电流信号大于设定阈值时，CPUl通过控制第一控制输出端 信号133的电平，允许第二电源输出模块17的启动，随后CPUl切换为高速工作模式，并开 启辅助功能。
权利要求
1.一种向断路器控制单元智能供电的控制装置，包括电流互感器⑵和所述电流互感器O)以外的辅助电源，用于分别经电源器(3)向电 子控制器⑷提供电能；信号采集器(6a，6b，6c)，设置在配电线路⑴的主回路(A，B, C)上，用于将检测的主 回路(A，B，C)的相电流信号输送到电子控制器(4)；电子控制器G)，通过信号调理电路(7)对信号采集器(6)输入的电流信号进行处理， 并由信息处理单元(8)根据故障电流信号经执行驱动单元(9)发出控制指令，驱动断路器 本体(U)的致动器(10)执行跳闸动作；以及电源器C3)包括主回路电流检测电路(6)、辅助电源检测电路(14)和两个独立的电源 1和电源2，主回路电流检测电路(6)的输入端(S+，S-)与信号采集器(6a，6b，6c)的输出 端或电流互感器⑵的输出端连接，辅助电源检测电路(14)的输入端(P+，P_)与辅助电源 输入接口(5)连接，主回路电流检测电路(6)的输出端(601)、辅助电源检测电路(14)的输 出端(145)分别与电子控制器⑷的信息处理单元⑶的信号输入端(131，132)连接，所 述的电源器⑶响应主回路电流检测电路(6)的通电信号，通过电源1向电子控制器⑷ 提供基本保护功能所需的电能，以及在主回路电流检测电路(6)的输入信号或者辅助电源 检测电路(14)的输入信号超过设定的阈值时，所述的电源器(3)通过电源2自动向电子控 制器(4)提供辅助保护功能所需的电能，使所述电子控制器自动实现低功耗和高功耗 两种工作模式之间的转换。
2.根据权利要求1所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的电子控制器的信息处理单元(8)包含有第一微处理CPUl的低功耗信息处理单元(19)和含有第二微处理器CPU2的全速信息处理单元00)，所述的电源器(3)电源1包括第一电源输出模块(31)、电源2包括第二电源输出模块 (17)，电源器C3)还包括含有辅助电源输入接口( 的电源输入模块(30)；其中第一电源 输出模块(31)的输出端Vl与低功耗信息处理单元(19)及其第一微处理器CPUl的电源输 入端(130)连接，第一微处理器CPUl的第一控制输出端(13 与第二电源输出模块(17) 的控制输入端EN连接，第二电源输出模块(17)的输出端V2与全速信息处理单元00)及 其第二微处理器CPU2的电源输入端(150)连接；所述低功耗信息处理单元(19)的信号输入端与信号调理电路(7)的输出端连接，低 功耗信息处理单元(19)的输出端和全速信息处理单元00)的输出端分别与执行驱动单元 (9)的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的辅助电源检测电路(14)包括第一电阻(141)、光耦(142)、第二电阻(143)； 光耦(142)的输入端的正极与第一电阻(141)的一端连接，第一电阻(141)的另一端P+为辅助电源检测电路(14)的输入端(P+，P-)的正极，它与辅助电源输入接口(5)的正 极连接；光耦(142)的输入端的负极P-为辅助电源检测电路(14)的输入端(P+，P_)的负 极，它与辅助电源输入接口(5)的负极连接；光耦(142)的输出端的负极接地，光耦(142)的输出端的正极与第二电阻(143)的一 端、第一微处理器CPUl的第二信号输入端(13 并联连接，第二电阻(143)的另一端与第 一电源输出模块(31)的正极Vl连接；当辅助检测电路(14)的输入端(P+，P_)输入的信号大于设定的阈值时，辅助电源检测 电路(14)通过输出端(14 向第一微处理CPUl的第二信号输入端(13 输出控制信号，第 一微处理器CPUl通过第一控制输出端(133)向第二电源输出模块(17)的控制输入端EN输 入高电平信号，第二电源输出模块(17)的输出端V2向第二微处理器CPU2输出工作电压。
4.根据权利要求1所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的主回路电流检测电路(6)包括至少一个采集模块(60)和一个ADC转换模块(63)；当主回路电流检测电路(6)的输入端(S+，S-)输入的信号大于设定的阈值时，主回路 电流检测电路(6)通过输出端(601)向第一微处理器CPUl的第一信号输入端(131)输出 控制信号，第一微处理器CPUl通过第一控制输出端(133)向第二电源输出模块(17)的控 制端EN输入高电平信号，第二电源输出模块(17)的输出端V2向第二微处理器CPU2输出 工作电压。
5.根据权利要求2所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的电源输入模块(30)包括辅助电源输入接口(5)、辅助电源整流电路(3 和自生电源整流电路(33)，其中辅助电源整流电路(3 的输入端与辅助电源输入接口( 连接， 辅助电源整流电路(32)的输出端的负极接地，自生电源整流电路(33)的输入端⑴+，Q-) 与电流互感器O)的输出端连接，自生电源整流电路(33)的输出端的负极接地，辅助电源 整流电路(32)的输出端的正极与自生电源整流电路(33)的输出端的正极并联连接形成电 源输入模块(30)的正极输出端V。
6.根据权利要求2所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的低功耗信息处理单元(19)包括第一微处理器CPUl和工作状态指示电路(18)，工作状态指示模块(18)与第一微处理器CPUl的第二控制输出端(134)连接，用于显示低 功耗信息处理单元(19)的故障的类型或工作状态；所述的全速信息处理单元00)包括第二微处理器CPU2和至少一个辅助功能模块 (16)，各辅助功能模块分别与第二微处理器CPU2连接，并在第二微处理器CPU2的控制下工 作。
7.根据权利要求2所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的第一电源输出模块(31)为常压输出电路，以使第一电源输出模块(31)始终输出工作电压；或者，第一电源输出模块(31)为实现电压变换的电路，在第二电源输出模块(17)不输 出工作电压时，第一电源输出模块(31)保持输出工作电压，在第二电源输出模块(17)输出 工作电压时，第一电源输出模块(31)转换为不输出工作电压。
8.根据权利要求2所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的第二电源输出模块(17)为实现电压变换的电路；当第二电源输出模块(17)的控制输入端EN为高电平时，第二电源输出模块(17)将电 压输入端IN的电压转换为适合的电压并从电压输出端OUT输出； 当其控制输入端EN为低电平时，电压输出端OUT无电压输出。
9.根据权利要求2所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于电源 输入模块(30)内包含使其输出端的电压V等于单CPU情况下电子控制器(4)的输入电压的电源调理电路；或者在第一电源输出模块(31)和/或第二电源输出模块(17)中设置电 压控制调理电路。
10.根据权利要求2所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于一个 数据通道设置在所述的第一微处理器CPUl与第二微处理器CPU2之间，用于启动控制和数 据交换用。
11.根据权利要求1所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述的电子控制器(4)的信息处理单元(8)包含一个微处理器CPU，该微处理器CPU具有低功耗工作模式和全速工作模式两种运行状态；所述的电源器C3)还包括含有辅助电源输入接口( 的电源输入模块(30)，电源输入 模块(30)的输出端V与信息处理单元(8)及其CPU的电源输入端连接；辅助电源检测电路(14)的输出端与信息处理单元(8)的第四信号输入端连接，用于检 测辅助电源接口(5)是否有辅助电源正常接入，如果有，则辅助电源检测电路(14)指示信 息处理单元(8)及其CPU转换到全速工作模式的运行状态；主回路电流检测电路(6)的输出端与信息处理单元(8)的第五信号输入端连接，用于 检测主回路(A、B、C)中的电流大小，如果主回路(A、B、C)中的电流大于设定的阈值，则主 回路电流检测电路(6)指示信息处理单元(8)转换到全速工作模式的运行状态；信息处理单元(8)的第三信号输入端与信号调理电路(7)的输出端连接，信息处理单 元(8)的输出端与执行驱动单元(9)的输入端连接。
12.根据权利要求11所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于 所述辅助电源检测电路(14)包括第一电阻(141)、光耦(142)、第二电阻(143)； 光耦(142)的输入端的正极与第一电阻(141)的一端连接，第一电阻(141)的另一端P+为辅助电源检测电路(14)的输入端(P+，P-)的正极，它与辅助电源输入接口(5)的正 极连接，光耦(142)的输入端的负极P-为辅助电源检测电路(14)的输入端(P+，P-)的负 极，它与辅助电源输入接口(5)的负极连接；光耦(142)的输出端的负极接地，光耦(142)的输出端的正极与第二电阻(143)的一 端、信息处理单元(8)的第四信号输入端并联连接，第二电阻(143)的另一端与电源器(3) 的电源输出端的正极连接。
13.根据权利要求11所述的向断路器控制单元智能供电的控制装置，其特征在于所 述的主回路电流检测电路(6)包括至少一个采集模块(60)和一个ADC转换模块(6 所述 的ADC转换模块(63)的输出端(601)与信息处理单元(8)的第五信号输入端连接。
14.一种适用于权利1至9的向断路器控制单元智能供电的控制装置的控制方法，它包 括以下控制步骤(1)开始——断路器本体(11)合闸或辅助电源接通；(2)系统加电——电流互感器(2)从主回路(A、B、C)中感应产生电流，并将该电流输 入到电源器⑶；或辅助电源输入电流到电源器3 ；(3)电源1就绪——第一电源输出模块(31)向低功耗信息处理单元(19)输出工作电 压Vl ；(4)CPUl启动——低功耗信息处理单元(19)的第一微处理器CPUl开始工作；(5)CPUl全速工作——第一微处理器CPUl及信号调理电路(7)、执行驱动单元(9)、辅助电源检测电路(14)、主回路电流检测电路(6)进入工作状态；(6)辅助电源正常？——辅助电源检测电路(14)判断辅助电源输入接口(5)有无正常 电压输入，如果有则转入到步骤(8)，如果无，则转到下一步骤(7)；(7)主回路电流>设定值？——主回路电流检测电路(6)判断主回路(A、B、C)中的电流是否大于设定的阈值，如果小于或等于则转回上一步骤(6)，如果大于则转到下一步骤 ⑶；(8)启动电源2——第一微处理器CPUl控制第二电源输出模块(17)向全速信息处理 单元00)输出工作电压V2 ；(9)启动CPU2——全速信息处理单元OO)的第二微处理器CPU2进入工作状态；(10)启动其余辅助功能——第二微处理器CPU2及全速信息处理单元OO)所属各辅助 功能模块全部启动并进入工作状态，信号调理电路(7)、执行驱动单元(9)和第一微处理器 CPUl仍保持工作状态或低功耗信息处理单元(19)停止工作状态。
15. 一种适用于权利要求1或10至12的向断路器控制单元智能供电的控制装置的控 制方法，包括以下控制步骤(1)开始——断路器本体(11)合闸或辅助电源接通；(2)系统加电——电流互感器(2)从主回路(A、B、C)中感应产生电流，并将该电流输 入到电源器⑶；或辅助电源输入电流到电源器3 ；(3)电源就绪——电源器(3)向信息处理单元⑶输出工作电压V;(4)CPU启动——信息处理单元(8)的微处理器CPU开始工作；(5)CPU低功耗工作模式——微处理器CPU进入低功耗工作模式，信号调整电路(7)、执 行驱动单元(9)、辅助电源检测电路(14)、主回路电流检测电路(6)进入工作状态；(6)辅助电源正常？——辅助电源检测电路(14)判断辅助电源输入接口(5)有无正常 电压输入，如果有则转入到步骤(8)，如果无则转到下一步骤(7)；(7)主回路电流>设定值？——主回路电流检测电路(6)判断主回路(A、B、C)中的电流是否大于设定的阈值，如果小于或等于则转回上一步骤(6)，如果大于则转到下一步骤 ⑶；(8)CPU进入高速工作模式——微处理器CPU进入全速工作模式运行状态；(9)启动其余辅助功能——信息处理单元(8)所属的各辅助功能模块全部启动并进入 工作状态。
全文摘要
一种向断路器控制单元智能供电的控制装置，包括电流互感器和辅助电源，分别经电源器向电子控制器提供电能；电子控制器对信号采集器检测的电流信号处理后由信息处理单元根据故障电流信号经执行驱动单元发出控制指令，驱动断路器跳闸动作。电源器包括分别与互感器、辅助电源连接的主回路电流检测电路和辅助电源检测电路，主回路电流检测电路的输出端、辅助电源检测电路的输出端分别与信息处理单元的信号输入端连接，电源器通电后首先向电子控制器提供基本保护功能所需的电能，并根据自生电源的电流检测信号和根据辅助电源是否接通的检测信号，分级向电子控制器提供辅助保护功能所需的电能，使所述电子控制器自动实现低功耗和高功耗两种工作模式之间的转换。
文档编号H02J9/00GK102148529SQ201110093319
公开日2011年8月10日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者张佳, 徐泽亮, 柴爱军, 江红 申请人:上海诺雅克电气有限公司