一种高压断路器二次回路监视系统的制作方法

本实用新型涉及电力系统领域，尤其是涉及一种高压断路器二次回路监视系统。

背景技术：

当电力系统故障时，依据继电保护相关规定，电力开关设备要做到及时、精确地排除故障部分。除了继电保护装置估值能够准确可靠动作外，指令的执行元件- 断路器是否能够可靠动作也是一个关键因素，也是切除故障电路至关重要的一环。如果有故障发生，继电保护装置及时启动，但是高压断路器却不执行动作指令，故障就不能及时被切除，必定会引发故障范围扩大、设备使用寿命缩短、经济损失增加等后果。所以，一旦电力系统出现故障，即便断路器具备紧急跳闸装置，也绝对不允许有断路器拒绝动作的情况发生。断路器控制回路可靠动作对于系统稳定运行的重要性不言而喻。

在现实的项目里，对于断路器控制回路检测基本上分为四类：

1.在跳合闸回路并联一个二次回路，串接电阻以及跳闸和合闸状态继电器，通过两个继电器的常闭开关来开始检测；

2.在跳合闸回路并联一个二次回路，串接电阻和LED检测；

3.在跳合闸回路中串接一个具有高内阻的继电器检测；

4.在跳合闸回路中串接一个LED检测。

在以上的四种检测方法里，前两种的检测事理相同，断路器在合闸之后对跳闸回路是否可以跳闸开始了全程的检测，但是合闸回路下一次是否能够安全合闸并不清楚。同样可知，断路器在跳闸后对合闸回路合闸是否可以进行全程的检测，但是跳闸回路下一次是否能够安全跳闸不清楚；

第三种方法，能够完成对跳闸回路开始跳合闸状况下全程的检测，可是跳合闸回路在跳闸和合闸后的全程性不能开始检测；第四种方法，仅仅是在合闸之后对于跳闸回路是否能够跳闸开始全程的检测，跳闸之后跳闸回路下一次是否可以成功跳闸并不清楚。因此上述四种方法均不能全天候的对二次回路进行连续监视。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种高压断路器二次回路监视系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高压断路器二次回路监视系统，所述系统包括单片机控制器、监测模块、报警显示模块和电源模块，所述监测模块分别与单片机控制器、高压断路器的二次回路和高压断路器的一次回路连接，所述单片机控制器分别与报警显示模块、高压断路器的二次回路和高压断路器的一次回路连接，所述电源模块分别与单片机控制器和报警显示模块连接，所述电源模块包括稳压芯片、电压输入保护电容和电压输出保护电容，所述稳压芯片的输入端与电压输入保护电容连接，所述稳压芯片的输出端分别与电压输出保护电容、单片机控制器和报警显示模块连接。

所述单片机控制器包括K60单片机控制器。

所述监测模块包括HCS-LTS3霍尔传感器。

所述报警显示模块包括声光报警组件和液晶屏显示屏，所述声光报警组件和液晶屏显示器均分别与单片机控制器和电源模块连接。

所述声光报警组件包括蜂鸣器、蓝色LED显示灯和红色LED显示灯。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过引入单片机控制器、监测模块和报警显示模块，可以对断路器的内部电流进行监测，在出现一定的问题的时候可以警报提醒工作人员采取措施，并且对于，工作人员实行检查提供一部分的数据，例如跳闸时间，断路器线圈的电流值，等等，从而不会使得事故扩大。大大提高电力系统控制回路运行的可靠性与稳定性。

(2)单片机控制器和监测模块还与一次回路连接，这种连接方式使得在高压断路器发生跳闸动作但断路器没有动作响应时，可以通过单片机控制器介入使得一次回路断路，防止因为断路器没有动作而导致的事故扩大，在工作人员没有及时响应时也可以对高压断路器控制系统起到保护的作用。

(3)电源模块分别与单片机控制器和报警显示模块连接，为二者同时供电，且电源模块设有稳压芯片、电压输入保护电容和电压输出保护电容，保证了供电的稳定性，从而保证了单片机控制器和报警显示模块的稳定运行，继而保证了监视的持续性。

(4)监测模块采用HCS-LTS3霍尔传感器，与通过工字型电感放大回路进行监测相比，监测误差小、精度高且准确性更强，保证了监视系统的监测准确性。

(5)在二次回路发生故障时，通过声光报警组件提醒工作人员及时发现并处理故障，并通过液晶显示屏显示具体的故障类型，便于工作人员进行检修和处理，及时性能强。

(6)声光报警组件设有蜂鸣器、蓝色LED显示灯和红色LED显示灯，通过颜色区分当前二次回路的状态，并通过蜂鸣器进行高强度提醒，提醒及时，便于工作人员发现。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为电源模块的电路图；

图3为高压断路器二次回路监视系统的实际电路图；

其中，1为一次回路，2为二次回路，3为电源模块，4为单片机控制器，5 为监测模块，6为声光报警组件，7为液晶显示屏。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种高压断路器二次回路监视系统，包括单片机控制器、监测模块、报警显示模块和电源模块，监测模块分别与单片机控制器、高压断路器的二次回路和高压断路器的一次回路连接，单片机控制器分别与报警显示模块、高压断路器的二次回路和高压断路器的一次回路连接，电源模块分别与单片机控制器和报警显示模块连接，电源模块包括稳压芯片、电压输入保护电容和电压输出保护电容，稳压芯片的输入端与电压输入保护电容连接，所述稳压芯片的输出端分别与电压输出保护电容、单片机控制器和报警显示模块连接。单片机控制器包括K60单片机控制器。监测模块包括HCS-LTS3霍尔传感器。报警显示模块包括声光报警组件和液晶屏显示屏，所述声光报警组件和液晶屏显示器均分别与单片机控制器和电源模块连接。声光报警组件包括蜂鸣器、蓝色LED显示灯和红色LED 显示灯。

依据上述系统设计，具体的硬件结构如下：

如图2所示，单片机采用3.3V供电，LED灯，显示屏以及按键采用3.3V供电，本实施例中采用LP38690-3.3做稳压芯片，能很好的满足要求：

霍尔传感器信号采集，采用的是HCS-LTS3系列闭环霍尔电流传感器。传感器是基于闭环磁平衡原理的一款霍尔电流传感器，能够测量直流交流，脉冲以及各种不规则的电流信号等。该传感器具备高精度，良好的线性度，低功耗，很强的电流过载能力以及小型的能够适应PCB的安装。

显示屏模块的设计中，为了使设备在工作过程中能够直观地显示出关键参数，本实施例将TFT液晶显示屏放在了系统主板上。显示线路工作状态，包括断合闸，电流状态，是否成功。这种设计大大提高了设备的调试效率。

程序运行需要配置单片机中各个模块寄存器素质，使得单片机各个模块能够按照我们的指令正常工作。初始化中包括单片机的时钟配置、GPIO配置、AD配置、 PIT配置等。具体的系统资源分配如表1所示：

表1系统芯片资源使用情况表

主板的设计，主板的设计需要涉及到一次回路，二次回路的模拟，以及单片机部分。在设计的时候要求提到了需要用单片机来控制回路的通断，在模拟的时候，采用S9014三极管来做一个开关回路，通过单片机控制引脚的高低电平来控制回路的通断。在一次回路中接入一个模拟实际断路器开关的SB1，但是这个开关是由用于模拟各种断路器中可能出现的状况，包括合闸或者跳闸，合闸失败，跳闸失败。接入LED灯用于直观体现一次回路中的导电状态。接入电阻用于控制回路中的电流状态。接入S9014三极管来控制一次回路的通断，当b端给于高电压，会使得 ce端导通，反之会断开ce端导电。e端接入霍尔传感器的正极接入端，负极接地。在二次回路中接入LED灯用于直观体现一次回路中的导电状态。串接滑动变阻器 RP，用来改变接入霍尔传感器的电流值大小，来模拟出现的各种电流状况。接入电阻用于控制回路中的电流状态。接入S9014三极管来控制一次回路的通断。当b 端给于高电压，会使得ce端导通，反之会断开ce端导电。e端接入霍尔传感器的正极接入端，负极接地。

单片机模块主要是数据的采集、处理、分析、执行的工作，采集的时候，单片机的B0、A17引脚分别获取二次回路和一次回路的霍尔传感器传来的模拟量，对应线路中的电流值。由单片机控制两个LED分别来显示断路器的工作状态，工作中使得红灯闪烁，如若成功，蓝灯亮，失败了红灯亮，蜂鸣器在故障的时候会进行鸣叫。C10、C11引脚分别来控制二次回路和一次回路的通断状况。如图3所示：

该监视系统在工作过程时的控制过程如下：

在主动控制的时候对应合闸回路中的过程控制，对应的过电流，监视电流，失流，对应的三种情况。

情况一：在过电流的状况。单片机检测到过电流的信息对应蜂鸣器报警，提示工作人员注意，定时器T0开始工作，并计时，每隔1毫秒进行一次检测，判断主回路是否合闸成功，合闸过程中，断路器的工作指示灯闪烁。如果成功了，对应显示屏显示“Over current”，“Closing success”，并显示对应的动作的秒数，同时亮起蓝灯表示成功，蜂鸣器持续响。设定的时间是5秒动作。如果5秒内不能动作，对应显示屏显示“Over current”，“Closing failure”，同时红灯持续亮，蜂鸣器持续响。

情况二：在监视电流的状况。定时器T0开始工作，并计时，每隔1毫秒进行一次检测，判断主回路是否合闸成功，合闸过程中，断路器的工作指示灯闪烁。如果成功了，对应显示屏显示“Monitor curren”，“Closing success”，并显示对应的动作的秒数，同时亮起蓝灯表示成功。设定的时间是5秒动作。如果5秒内不能动作，对应显示屏显示“Monitor curren”，“Closing failure”，同时红灯持续亮，蜂鸣器持续响。

情况三：在失流的状况。单片机检测到过电流的信息对应蜂鸣器报警，提示工作人员注意，定时器T0开始工作，并计时，每隔1毫秒进行一次检测，判断主回路是否合闸成功，合闸过程中，断路器的工作指示灯闪烁。如果成功了，对应显示屏显示“Losing current”，“Closing success”，并显示对应的动作的秒数，同时亮起蓝灯表示成功，蜂鸣器持续响。设定的时间是5秒动作。如果5秒内不能动作，对应显示屏显示“Losing current”，“Closing failure”，同时红灯持续亮，蜂鸣器持续响。

在主动控制的时候对应跳闸回路中的过程控制，对应的过电流，监视电流，失流，对应的三种情况。

情况一：在过电流的状况。单片机检测到过电流的信息对应蜂鸣器报警，提示工作人员注意，定时器T0开始工作，并计时，每隔1毫秒进行一次检测，判断主跳闸是否跳闸成功，跳闸过程中，断路器的工作指示灯闪烁。如果成功了，对应显示屏显示“Over current”，“Tripping success”，并显示对应的动作的秒数，同时亮起蓝灯表示成功，蜂鸣器持续响。设定的时间是5秒动作。如果5秒内不能动作，对应显示屏显示“Over current”，“Tripping failure”，同时红灯持续亮，蜂鸣器持续响。

情况二：在监视电流的状况。定时器T0开始工作，并计时，每隔1毫秒进行一次检测，判断主跳闸是否跳闸成功，跳闸过程中，断路器的工作指示灯闪烁。如果成功了，对应显示屏显示“Monitor curren”，“Tripping success”，并显示对应的动作的秒数，同时亮起蓝灯表示成功。设定的时间是5秒动作。如果5秒内不能动作，对应显示屏显示“Monitor curren”，“Tripping failure”，同时红灯持续亮，蜂鸣器持续响。

情况三：在失流的状况。单片机检测到过电流的信息对应蜂鸣器报警，提示工作人员注意，定时器T0开始工作，并计时，每隔1毫秒进行一次检测，判断主回路是否跳闸成功，跳闸过程中，断路器的工作指示灯闪烁。如果成功了，对应显示屏显示“Losing current”，“Tripping success”，并显示对应的动作的秒数，同时亮起蓝灯表示成功，蜂鸣器持续响。设定的时间是5秒动作。如果5秒内不能动作，对应显示屏显示“Losing current”，“Tripping failure”，同时红灯持续亮，蜂鸣器持续响。