一种断电保护系统的制作方法

本实用新型实施例涉及电气设备技术领域，尤其涉及一种断电保护系统。

背景技术：

低压配电系统通常用于将电网的输电电压降为配电电压，再经过配电变压器将低压电向低压配电设备输送。在低压配电系统中包括低压断路器，低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。

普通的低压断路器功能单一，不能适应实际应用中对断路器多功能的要求；而智能低压断路器结构复杂且价格昂贵，在低压配电系中常常需要多个断路器，使得低压配电系统成本过高。

在实现本实用新型实施例的过程中，实用新型人发现现有技术至少存在以下缺陷：现有技术中的低压断路器结构复杂，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种断电保护系统，以解决现有技术中的低压断路器结构复杂，成本较高的问题。

第一方面，本实用新型实施例的第一方面提供了一种断电保护系统，包括：设置于低压配电设备中的至少一个互感器、数字配电终端、断路器和自锁器；其中，所述数字配电终端分别与所述互感器、所述断路器和所述自锁器连接，所述自锁器还与所述断路器连接；所述互感器采集低压配电设备运行中的电气信号；所述数字配电终端对所述电气信号进行判断，在确定满足分闸条件时，向所述断路器发送分闸电信号；所述断路器接收所述分闸电信号执行分闸操作；所述数字配电终端还在确定满足重合闸条件时，向所述断路器发送重合闸电信号；所述断路器接收所述重合闸电信号执行重合闸操作；所述数字配电终端还在确定满自锁条件时，向所述自锁器发送自锁电信号；所述自锁器接收所述自锁电信号控制所述断路器分闸并锁定分闸操作。

可选地，所述互感器至少包括以下之一：零序互感器、电流互感器和电压互感器；其中，所述零序互感器采集所述低压配电设备运行中的漏电信号并发送给所述数字配电终端；所述电流互感器采集所述低压配电设备运行中的电流信号并发送给所述数字配电终端；所述电压互感器采集所述低压配电设备运行中的电压信号并发送给所述数字配电终端。

可选地，所述数字配电终端包括：中央处理器以及与所述中央处理器连接的信号处理单元和比较器；其中，所述信号处理单元包括：信号接收器、滤波器和放大器；所述信号接收器接收所述电气信号，并依次通过滤波器和放大器进行滤波和放大处理后，发送给比较器；所述比较器对处理后的电气信号进行比较，并将比较结果发送给中央处理器；所述中央处理器根据比较结果，生成分闸电信号、重合闸电信号和自锁电信号中的一种。

可选地，所述数字配电终端还包括：与中央处理器连接的输入单元和存储器；其中，所述输入单元接收输入的所述低压配电设备在运行中的漏电额定电流、额定电流、额定电压和漏电自锁电流，并存储到所述存储器中。

可选地，所述数字配电终端还包括：与中央处理器连接的电参数处理单元、电能计量芯片、和时钟单元；其中，电参数处理单元通过变压电路对电压互感器采集的电压信号进行变压，通过滤波电路对电流互感器采集的电流进行滤波，并发送给电能计量芯片；电能计量芯片将接收到的变压后的电压信息和滤波后的电流信号与时钟单元确定的时钟信号一起发送给存储器进行存储。

可选地，所述数字配电终端还包括：与中央处理器连接的显示屏；所述电能计量芯片还将接收到的变压后的电压信息和滤波后的电流信号发送给显示屏进行显示。

可选地，所述断路器包括分励脱扣器。

可选地，所述中央处理器为MC68HC908AP32芯片。

可选地，所述电能计量芯片为ATT7026芯片。

本实用新型实施例提供的种断电保护系统包括：设置于低压配电设备中的至少一个互感器、数字配电终端、断路器和自锁器，互感器监测低压配电设备运行中的电气信号，数字配电终端判断低压配电设备运行中的电气信号满足分闸条件时，生成分闸电信号使断路器执行分闸操作，当判断满足重合闸条件时，生成合闸电信号使断路器重合闸，当满足自锁条件时，生成自锁电信号使断路器分闸并锁定分闸操作，通过数字配电终端和断路器即可实现智能断电保护。断路器采用具有简单分闸合闸功能的装置即可，节省了对低压配电系统的投入。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种断电保护系统的结构框图；

图2a是本实用新型实施例提供的一种数字配电终端的硬件示意图；

图2b是本实用新型实施例提供的另一种数字配电终端的示意图；

图3是使用本实用新型实施例一断电保护系统执行的一种断电保护方法的步骤流程图；

图4是使用本实用新型实施例一断电保护系统执行的另一种断电保护方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本实用新型实施例的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本实用新型实施例，但不用来限制本实用新型实施例的范围。

本领域技术人员可以理解，本实用新型实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

实施例一

参照图1，示出了本实用新型实施例一提供的一种断电保护系统的结构框图，具体可以包括：

设置于低压配电设备中的至少一个互感器1、数字配电终端2、断路器3和自锁器4。

其中，数字配电终端2分别与互感器1、断路器3和自锁器4连接，自锁器4还与断路器3连接；互感器1采集低压配电设备运行中的电气信号；数字配电终端2对电气信号进行判断，在确定满足分闸条件时，向断路器3发送分闸电信号；断路器3接收分闸电信号执行分闸操作；数字配电终端2还在确定满足重合闸条件时，向断路器3发送重合闸电信号；断路器3接收重合闸电信号执行重合闸操作；数字配电终端2还在确定满自锁条件时，向自锁器4发送自锁电信号；自锁器4接收自锁电信号控制断路器3分闸并锁定分闸操作。在此情况下，断路器3可以选择具有合闸机构的断路器，以实现重合闸。

优选地，在本实用新型实施例中的断路器3可采用最简单的断路器装置，包括合闸线圈(合闸机构的一种示例)和分闸线圈(分闸机构的一种示例)即可(即能够实现合闸和分闸功能即可)，如分励脱扣器，对此本实用新型实施例不作具体限定。但本领域技术人员应当明了，其它适当的合闸机构和分闸机构也同样适用。

现有的智能断路器是一体式的，既有智能判断和控制功能，也有断开和闭合电路的功能，因此成本较高，而本实用新型实施例采用数字配电终端，通过数字配电终端与简单的仅具有断开和闭合电路功能的断路器的结合就可以实现智能断路器的功能，这样的断路器结构简单、价格便宜，在节省成本的同时实现智能分闸、合闸的功能。

优选地，在本实用新型实施例中互感器1可设置于低压配电设备中的运行电路中，用于实时监测低压配电设备在工作时的运行电路中的电气信号，电气信号可以包括但不限于：漏电信号、电流信号、电压信息，断路器3连接在低压配电设备的输电电路中，自锁器4和断路器3连接，自锁器4用于锁定断路器3的分闸操作。

互感器1至少包括以下之一：零序互感器11、电流互感器12和电压互感器13。

其中，零序互感器11采集低压配电设备运行中的漏电信号；电流互感器12采集低压配电设备运行中的电流信号；电压互感器13采集低压配电设备运行中的电压信号。

进一步地，参照图2a，示出了示出了本实用新型实施例提供的一种数字配电终端2的硬件结构示意图，具体可以包括：

中央处理器21以及与所述中央处理器21连接的信号处理单元22和比较器23；其中，所述信号处理单元22包括：信号接收器221、滤波器222和放大器223；所述信号接收器221接收所述电气信号，并依次通过滤波器22和放大器223进行滤波和放大处理后，发送给比较器23；所述比较器23对处理后的电气信号进行比较，并将比较结果发送给中央处理器21；所述中央处理器21根据比较结果，生成分闸电信号、重合闸电信号和自锁电信号中的一种。

在本实施例中，预先确定电气信号的设定值(如漏电额定电流、额定电流、额定电压和漏电自锁电流等)，将经滤波放大处理后的电气信号输入到比较器23中，经过比较器23将电气信号与相应的设定值进行比较，并输出相应的比较结果，如当电气信号为电流信号时，比较器23比较的是电流信号对应的电流值与额定电流值的大小。

需要说明的是：中央处理器21根据比较结果，生成分闸电信号、重合闸电信号和自锁电信号中的一种，具体为：当比较器22确定低压配电设备运行中的漏电信号对应的漏电电流大于设定的漏电额定电流时，向中央处理器21输出的结果为漏电电流大于设定的漏电额定电流；或者，当比较器22确定低压配电设备运行中的电流信号对应的有效电流大于设定的额定电流时，向中央处理器21输出的结果为有效电流大于设定的额定电流；或者，当比较器22确定低压配电设备运行中的电流信号对应的电流大于设定的过载电流，或者，大于设定的短路电流时，向中央处理器21输出的结果为过载或短路；或者，当比较器22确定根据低压配电设备运行中的电流信号确定的三相不平衡率大于设定的三相电流不平衡阈值时，向中央处理器21输出的结果为三相电流不平衡；或者，当比较器22确定低压配电设备运行中的电压信号对应的有效电压大于设定的额定电压时，向中央处理器21输出的结果为有效电压大于设定的额定电压；或者，当比较器22确定低压配电设备运行中的电压信号对应的电压大于设定的过压电压或者小于设定的失压电压时，向中央处理器21输出的结果为过压或失压；或者，当比较器22确定根据低压配电设备运行中的电压信号确定的三相不平衡电压率大于设定的三相电压不平衡阈值时，向中央处理器21输出的结果为三相电压不平衡。当中央处理器21接收到的比较结果为上述中的任意一种或至少一种时，则中央处理器21生成分闸电信号，并将分闸电信号发送给断路器3；当比较器22确定断路器重合闸后，在设定时间段内低压配电设备运行中的漏电信号对应的漏电电流大于设定的漏电自锁电流时，向中央处理器21输出该比较结果，中央处理器21接收到该比较结果后生成自锁电信号，并将自锁电信号发送给自锁器4。

本实施例的断电保护系统还可以包括：与中央处理器21连接的输入单元24和存储器25；其中，所述输入单元24接收输入的所述低压配电设备在运行中的漏电额定电流、额定电流、额定电压和漏电自锁电流，并存储到所述存储器25中。其中，输入单元24可以是任意适当的输入设备，包括但不限于：触摸屏、输入键盘、鼠标等。

需要说明的是，用户可通过触摸屏或输入键盘等输入设备设置配电系统中漏电额定电流、额定电流、额定电压和漏电自锁电流等参数，本实施例中还可以对上述参数进行修改，对此本实施例不作具体限定。

本实施例的断电保护系统还可以包括：与中央处理器连接的电参数处理单元26、电能计量芯片27、和时钟单元28；其中，电参数处理单元26通过变压电路对电压互感器13采集的电压信号进行变压，通过滤波电路对电流互感器采集的电流进行滤波，并发送给电能计量芯片26；电能计量芯片26将接收到的变压后的电压信息和滤波后的电流信号与时钟单元28确定的时钟信号一起发送给存储器25进行存储。

本实施例的断电保护系统还可以包括：与中央处理器连接的显示屏29；所述电能计量芯片26还将接收到的变压后的电压信息和滤波后的电流信号发送给显示屏29进行显示。

可选地，中央处理器21为MC68HC908AP32芯片。

可选地，所述电能计量芯片26为ATT7026芯片。

可选地，本实施例中的数字配电终端2还可以在图2a的基础上增加其它模块，参照图2b，示出了本实用新型实施例另一种数字配电终端2的结构框图，具体还包括如下单元：

缺零判断单元201，与中央处理器21连接，且在该单元中存储有判断是否缺少零电信号的逻辑电路，如：判断信号处理单元22接收到的电气信号是否缺少零线信号，并在确定缺少零线信号时，向中央处理器21发送缺零电信号的逻辑电路。

缺相判断单元202，与中央处理器21连接，且在该单元中存储有判断是否缺少相信号的逻辑电路，如：判断信号处理单元22接收到的电气信号是否缺少相信号，并在确定缺少相信号时，向中央处理器21发送缺相电信号的逻辑电路。

当中央处理器21在接收到缺零电信号和/或缺相电信号后，向断路器3发送分闸电信号使断路器3分闸。

重合闸判断单元203，与中央处理器21连接，且在该单元中存储有判断是否执行重合闸操作的逻辑电路，当满足重合闸条件时，向中央处理器21发送重合闸电信号。

当中央处理器21在接收到重合闸电信号后，向断路器3发送重合闸电信号使断路器合闸。

在本实施例中，为使数字配电终端2的功能更加丰富和智能，在数字配电终端2增加缺零判断单元201(用于判断是否缺少零点信号)、缺相判断单元202(用于判断是否缺少相信号)、重合闸判断单元203(用于判断是否重合闸)，在数字配电终端2中还可以设置其他功能的逻辑电路，对此，本实施例不作具体限定。

本实用新型实施例提供的断电保护系统包括：设置于低压配电设备中的至少一个互感器、数字配电终端、断路器和自锁器，互感器监测低压配电设备运行中的电气信号，数字配电终端判断低压配电设备运行中的电气信号满足分闸条件时，生成分闸电信号使断路器执行分闸操作，当判断满足重合闸条件时，生成合闸电信号使断路器重合闸，当满足自锁条件时，生成自锁电信号使断路器分闸并锁定分闸操作，通过数字配电终端和断路器即可实现智能断电保护。断路器采用具有简单分闸合闸功能的装置即可，节省了对低压配电系统的投入。

实施例二

此外，基于前述断电保护系统，还提供了使用该断电保护系统执行的一种断电保护方法。

参照图3，该断电保护方法可通过如图1所示的断电保护系统执行或包括该断电保护系统的装置执行，具体地，该断电保护方法包括如下步骤：

步骤302、获取零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号。

在每件低压配电设备中设置至少一个互感器，用于采集低压配电设备运行中的电气信号。在本实施例中设置零序互感器，主要采集低压配电设备在运行中的漏电信号。

零序互感器将采集的漏电信号向数字配电终端的信号处理单元发送，信号处理单元对接收到的漏电信号进行滤波、放大等处理，将处理后的漏电信号发送给比较器，执行步骤304。

步骤304、判断漏电信号是否满足分闸条件，若满足，则执行步骤306，否则结束本次流程。

比较器比较经过滤波放大处理后的漏电信号与漏电额定电流的大小，并向中央处理发送比较结果，中央处理器根据比较结果判断是否满足分闸条件，其中，分闸条件包括：低压配电设备运行中的漏电信号对应的漏电电流大于设定的漏电额定电流。

步骤306、向断路器发送分闸电信号使断路器分闸。

当中央处理器判断漏电信号满足分闸条件时，生成分闸电信号，并向断路器发送分闸电信号使断路器分闸。

步骤308、判断是否满足重合闸条件，若满足，则执行步骤310，否则结束本次流程。

为使本实用新型实施例更加智能化，本实施例还设置有自动执行重合闸操作的步骤，具体包括：在执行分闸操作的设定时间后自动进行重合闸，如在分闸后30秒后自动执行合闸操作。

步骤310、向断路器发送合闸电信号使断路器重合闸。

步骤312、当确定断路器重合闸后，在设定时间段内获取通过零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号。

在本实用新型实施例中，为解决连续分闸、合闸的操作，本实施例设置自锁器，当确定断路器重合闸后，在设定时间段内获取通过零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号，如断路器重合闸后，5S内低压配电设备运行中的漏电信号，则可以对断路器的分闸操作进行锁定。

步骤314、判断漏电信号是否满足自锁条件，若满足，则执行步骤316，否则结束本次流程。

在本实用新型实施例中的自锁条件包括：当确定断路器重合闸后，在设定时间段内低压配电设备运行中的漏电信号对应的漏电电流大于设定的漏电自锁电流。

步骤316、向自锁器发送自锁电信号使断路器分闸并锁定分闸操作。

为避免断路器连续分闸、合闸的操作，当判断漏电信号满足自锁条件时，通过中央处理器向自锁器发送自锁电信号使断路器分闸并锁定分闸操作。

本实施例，通过获取零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号；数字配电终端判断漏电信号是否满足分闸条件，若满足，则向断路器发送分闸电信号使断路器分闸；判断是否满足重合闸条件，若满足，则向断路器发送合闸电信号使断路器重合闸；当确定断路器重合闸后，在设定时间段内获取通过零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号，判断漏电信号是否满足自锁条件，若满足，则向自锁器发送自锁电信号使断路器分闸并锁定分闸操作，通过数字配电终端和断路器即可实现智能断电保护。

实施例三

基于前述断电保护系统，还提供了使用该断电保护系统执行的另一种断电保护方法。

参照图4，该断电保护方法可通过如图1所示的断电保护系统执行或包括该断电保护系统的装置执行。

本实施例中，每件低压配电设备中设置至少一个互感器，用于采集低压配电设备运行中的电气信号。在本实施例中设置零序传感器、电流互感器和电压互感器，电气信号包括漏电信号、电流信号和电压信号。

本实施例的断电保护方法具体可以包括如下步骤：

步骤402、获取电流互感器采集的低压配电设备运行中的电流信号。

数字配电终端的信号处理单元获取由电流互感器采集的低压配电设备运行中的电流信号。

步骤404、获取电压互感器采集低压配电设备运行中的电压信号。

数字配电终端的信号处理单元获取由电压互感器采集的低压配电设备运行中的电压信号。

步骤406、获取零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号。

数字配电终端的信号处理单元获取由零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号。

在本实用新型实施例中，步骤402、步骤404和步骤406中的对电流信号、电压信号和漏电信号的采集步骤可根据实际需要进行设定，可采用任意顺序对电流信号、电压信号和漏电信号进行采集，如先采集漏电信号、再采集电流信号和最后采集电压信号，对此本实用新型实施例不作具体限定。

步骤408、判断电流信号、电压信号或漏电信号是否满足分闸条件，若满足，则执行步骤408，否则执行步骤410。

例如，数字配电终端的信号处理单元对电流信号和电压信号进行滤波、放大处理，再通过电参数处理单元对电流信号和电压信号进行A/D转换，得到有效电流(即经过A/D转换后的电流)和有效电压(即经过A/D转换后的电压)，数字配电终端的比较器根据有效电流和有效电压分别跟额定电流和额定电压进行比较，中央处理器根据比较结果判是否满足分闸条件。

其中，在本实施例中分闸条件至少包括以下之一：低压配电设备运行中的电流信号对应的有效电流大于设定的额定电流；低压配电设备运行中的电流信号对应的电流大于设定的过载电流，或者，大于设定的短路电流；根据低压配电设备运行中的电流信号确定的三相不平衡率大于设定的三相电流不平衡阈值；低压配电设备运行中的电压信号对应的有效电压大于设定的额定电压；低压配电设备运行中的电压信号对应的电压大于设定的过压电压或者小于设定的失压电压；根据低压配电设备运行中的电压信号确定的三相不平衡电压率大于设定的三相电压不平衡阈值。

本实施中对于漏电信号的判断步骤可参见实施例二中的步骤304，对此不再赘述。

在本实用新型实施例中，分闸条件还可以包括：电压互感器采集的电压信号缺零和/或缺相。如，当判断电压信号缺相时，确定满足分闸条件；又如当判断电压信号缺零时，确定满足分闸条件。

步骤410、向断路器发送分闸电信号使断路器分闸。

当中央处理器判断满足前述分闸条件时，生成分闸电信号，并向断路器发送分闸电信号使断路器分闸。

步骤412、判断是否满足重合闸条件，若满足，则执行步骤414，否则结束本次流程。

步骤414、向断路器发送合闸电信号使断路器重合闸。

为使本实施例更加智能化，本实施例还设置有自动执行重合闸操作的步骤，具体包括：在执行分闸操作的设定时间后自动进行重合闸，如在分闸后30秒后自动执行合闸操作。

若在步骤408中判断是漏电信号满足分闸条件时，需要执行步骤416；否则执行步骤422。

步骤416、当确定断路器重合闸后，在设定时间段内获取通过零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号。

在本实用新型实施例中，为解决连续分闸、合闸的操作，本实施例设置自锁器，当确定断路器重合闸后，在设定时间段内获取通过零序互感器采集的低压配电设备运行中的漏电信号，如断路器重合闸后，5S内低压配电设备运行中的漏电信号，则可以对断路器的分闸操作进行锁定。

步骤418、判断漏电信号是否满足自锁条件，若满足，则执行步骤420，否则结束本次流程。

在本实施例中的自锁条件包括：当确定断路器重合闸后，在设定时间段内低压配电设备运行中的漏电信号对应的漏电电流大于设定的漏电自锁电流。

步骤420、向自锁器发送自锁电信号使断路器分闸并锁定分闸操作。

为避免断路器连续分闸、合闸的操作，当判断漏电信号满足自锁条件时，通过中央处理器向自锁器发送自锁电信号使断路器分闸并锁定分闸操作。

步骤422、将电流互感器采集的电流信号和电压互感器采集的电压信号根据时钟电路进行显示。

在本实施例中，将步骤402中采集的电流信号转换为有效电流。步骤404中采集的电压信号转换为有效电压，再结合时钟单元的时钟电路将低压配电设备运行中的有效电流和有效电压通过显示单元进行显示。

在本实用新型实施例的一种可选方案中，数字配电终端的存储单元还可以将电流互感器采集的电流信号和电压互感器采集的电压信号进行存储。

本实施例中，数字配电终端通过对互感器采集的电流信号、电压信号或漏电信号进行分析处理，当判断满足分闸条件时，向断路器发送合闸电信号使断路器重合闸，实现了智能断路的功能。在满足重合闸条件后，超过设定时间后自动执行合闸操作，减少了人工重合闸的麻烦，当确定断路器重合闸后，在设定时间段内获取通过零序互感器采集的低压配电设备运行中仍存在漏电信号，且漏电信号满足自锁条件时，数字终端向自锁器发送自锁电信号使断路器分闸并锁定分闸操作，减少了连续分闸、合闸带来的不便和损失，并且断路器采用具有简单分闸、合闸功能的装置即可，节省了对低压配电系统的投入。

本领域技术人员可以理解，在上述方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例具体实施方式的实施过程构成任何限定。

需要指出，根据实施的需要，可将文中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本实用新型实施例的目的。

上述方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的断电保护处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的断电保护处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的断电保护处理的专用计算机。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型实施例的范围。

以上实施方式仅用于说明本实用新型实施例，而并非对本实用新型实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型实施例的范畴，本实用新型实施例的专利保护范围应由权利要求限定。