CN103580007A

CN103580007A - 一种智能框架控制器

Info

Publication number: CN103580007A
Application number: CN201210258048.3A
Authority: CN
Inventors: 杜建中; 刘毅; 闫朝强
Original assignee: JIANGSU FEAL ELECTRICAL APPLIANCES CO Ltd
Current assignee: JIANGSU FEAL ELECTRICAL APPLIANCES CO Ltd
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明公布了一种智能框架控制器，包括微处理器、信号采集电路、信号处理和CT检测电路、脱扣器、执行机构、磁通检测电路和两个电源，其中第一电源分别给微处理器和信号处理和CT检测电路提供电源，信号采集电路采集执行机构的实时信息，信号采集电路的输出端串接信号处理和CT检测电路后分别接脱扣器和微处理器的输入端，第二电源分别给脱扣器、执行机构和磁通检测电路供电，脱扣器的输出端接执行机构的输入端，执行机构的输出端串接磁通检测电路后接微处理器的输入端。本发明控制器结构简单实用，成本低，采用异步通信方式可以实时监控和保护，具有信息采集***和互动操作界面，易于操作和维护。

Description

一种智能框架控制器

技术领域

本发明涉及一种开关控制器，尤其涉及一种智能框架控制器。

背景技术

随着智能化的发展，智能控制器应运而生，它取代了传统机构控制的控制器，实现了电网保护智能化的控制。FKT400M系列智能控制器是框架式智能控制器的核心部件，主要用于50～60Hz的电网。框架式智能控制器能够实现配电、馈电或发电时的保护，使电网免受过载、短路、接地等的危害。根据功能要求设计了测量显示以及四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能，支持多种协议以适应不同的组网要求。目前无线通讯是通讯行业的主流，如果能把无线通讯技术应用到智能电网上，将推动智能用电的革命化进步，给社会和人民的生活不平带来质的提高。目前国内智能电器还处于开发研制阶段，只有少量的智能化产品，并且其结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种智能框架控制器。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种智能框架控制器，包括微处理器、信号采集电路、信号处理和CT检测电路、脱扣器、执行机构、磁通检测电路和两个电源，其中第一电源分别给微处理器和信号处理和CT检测电路提供电源，信号采集电路采集执行机构的实时信息，信号采集电路的输出端串接信号处理和CT检测电路后分别接脱扣器和微处理器的输入端，第二电源分别给脱扣器、执行机构和磁通检测电路供电，脱扣器的输出端接执行机构的输入端，执行机构的输出端串接磁通检测电路后接微处理器的输入端。

优选地，所述微处理器上还设置异步通信模块，所述异步通信模块由隔离电源模块串接异步接收/发送装置构成，隔离电源模块的输入端接第一电源的输出端，异步接收/发送装置与微处理器双向通信。

优选地，所述微处理器上还设置键盘电路。

优选地，所述微处理器上还设置显示电路。

优选地，所述脱扣器为带有的ＭＣＲ和ＨＳＩＳＣ功能电路的智能脱扣器。

本发明控制器结构简单实用，成本低，采用异步通信方式可以实时监控和保护，具有信息采集***和互动操作界面，易于操作和维护。

附图说明

图1：本发明结构原理图。

图2：三极断路器（3P）原理图。

图3：四极断路器（4P）原理图。

图4：三极断路器外接N极互感器（3P+N）原理图。

图5：地电流检测原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种智能框架控制器，包括微处理器、信号采集电路、信号处理和CT检测电路、脱扣器、执行机构、磁通检测电路和两个电源，其中第一电源分别给微处理器和信号处理和CT检测电路提供电源，信号采集电路采集执行机构的实时信息，信号采集电路的输出端串接信号处理和CT检测电路后分别接脱扣器和微处理器的输入端，第二电源分别给脱扣器、执行机构和磁通检测电路供电，脱扣器的输出端接执行机构的输入端，执行机构的输出端串接磁通检测电路后接微处理器的输入端。

优选地，所述微处理器上还设置键盘电路。

优选地，所述微处理器上还设置显示电路。

本发明控制器主要以电流参数来进行，为实现电网的安全性，故使其对电网的主要保护包括过载长延时保护、短路短延时保护、短路瞬时保护、接地保护、MCR功能、越限保护、中性极保护等，各类型设计功能详见表1。

表1设计功能表

电网中一般存在着过负荷，短路，接地等使电网电流产生突然变大变小的或不平衡的现象，这时需要对电网进行保护以防止电线发热熔断等现象，故采用过载长延时保护短路短延时保护、短路瞬时保护、接地保护、中性极保护等，本章节对各保护功能进行解释及各参数的设计。

过载长延时保护功能一般用来对电网过负荷进行保护，保护基于电流的真有效（RMS），采用反时限保护特性。长延时保护动作特性如表2所示：

表2过载长延时保护特性

短路短延时保护主要用来保护配电***的阻抗性短路，由于此类短路一般发生在局部，电流大于过载保护定值，但又不是很大，故一般采用具有延时功能的选择性保护（短路短延时）。本保护基于电流真有效值，保护分为两段：反时限和定时限，保护特性如表3所示。短路短延时的两种方式：反时限保护和定时限保护

反时限保护：当故障电流超过短延时电流值（Isd）、且小于反时限电流值（为长延时限定值倍数8IR）时，则按短路短延时曲线特性表达式计算反时限延时动作时间值。

定时限保护：当故障电流超过短延时电流值（Isd）、且小于反时限电流值（长延时限定值倍数8IR）时，控制器按定时限延时整定值进行延时保护。

表3短路短延时保护特性

瞬时保护主要用于防止配电网的固体短路，此类故障一般为相间的短路，短路电流很大，要快速断开。本保护是基于电流瞬时值进行保护的，动作特性如表4。

表4短路瞬时保护动作特性

对于单相金属性接地故障保护，有两种保护方式：剩余电流（差值）型（T）和地电流（W）。T型检测相序电流，即取四相（3相4线制）或三相（3相3线制）电流的矢量和进行保护。地电流型是通过特殊的外部互感器直接检测接地电缆上的电流，可对断路器的上下级接地故障同时进行保护，互感器和断路器的最大距离不超过10米。接地保护动作特性:

如表5所示接地保护参数及保护动作特性。

表5接地保护动作特性及参数

本发明检测原理如下:

(1)、差值型（矢量和方式）：根据极数不同，分为3极（3P）、4极（4P）、3极+N极（3P+N），连接方式如图2、图3、图4所示（注：3P+N方式下，N相互感器外接，故需要限制互感器连接线的长度，一般不能超过2m）。

（2）、地电流方式：检测变压器中性点接地线上的电流，来作为接地电流，如图5所示（注：接地电流互感器外接，因其为带铁芯互感器，故连接线可以适当长点，小于10m以内）

实际应用中中性相所用的电缆及电流特性和其他三相常常有很大差别，故需要针对不同的应用情况对中性相实施不同的保护。当中性线较细时，可采用半定值的方法保护；当中性线和其他相一样时可采用全定值的方式进行保护。

中性极保护电流定值与过载长延时、短路短延时、短路瞬时等保护定值相关的。例如，当中性极发生过载时，如果选择性保护（即0.5倍），则中性极电流定值为过载长延时保护的一半，其它依此类推。如表6所示为中性极保护动作特性。

表6中性极保护动作特性

智能控制器需要测量和计算配电网的电气参数，来根据这些电气参数实现各种保护、报警、检测、控制等功能。就测量信号而言，主要包括电流和电压的真有效值，主要性能指标如下：

测量内容：

三相电流真有效值：IA、IB，IC；

N相电流真有效值：IN（注：对于3P无N相电流IN）；

接地电流有效值：IG；

三相电压真有效值：UA、UB、UC或UAB、UBC、UCA

测量范围：

IA、IB，IC、IN为额定电流25倍（根据壳架电流不同，极限分断能力存在不同，应取25In和极限分断电流两者之中较小一个）；

IG为额定电流10倍（注：最大1600A）

UA、UB、UC（或UAB、UBC、UCA）测量范围为80-400V

测量精度：

电流测量精度：1.5In范围内为±2.5%，2In以上为±5%

电压测量精度：±2.5%

测量方式：

IA、IB，IC、IN、IG根据电流的真有效值（RMS）计算显示值

UA、UB、UC（或UAB、UBC、UCA）真有效值（RMS）计算显示值

1.3.2MCR与HSISC保护功能

MCR和HSISC保护是针对断路器本身进行的高速瞬时保护；当越限故障电流产生时，控制器会10ms内发出跳闸指令。其中MCR保护对断路器的接通能力进行保护，防止断路器接通超过接通极限能力的电流进行保护，防止开关承载超过极限能力的电流，在合闸100ms后起作用。互感器及保护范围特性见表7。

表7互感器及保护范围特性

HSISC与MCR功能由硬件电路直接驱动脱扣器。

注：此组设定值一般配在断路器出厂时，根据断路器的分断能力进行设定。最终用户不可调。

为防止无法接受的反复或周期性过载，控制器并记录负载电流的热效应，当过载累积的热效应达到预定水平，将引动脱扣。热容变化方式由所选择的曲线决定。

除EI（M）特快反时限（电机保护）外所有曲线，热容仅得在电流测量值大于1.1Ir时增加；当断路器因过载或反时限短路故障跳闸后或从过载状态返回非过载状态，热容量按指数规律衰减。用户可设定热容冷却时间为：瞬时、10分钟、20分钟上、30分钟、45分钟、1小时、2小时、3小时。

对于特快反时限马达保护，冷却时间不可设定，热容一直在随着电流的变化而变化。

控制器未接入辅助电源时，若在开关动作后立即合闸由先前电流所产生热容不得都被告忽略。即重合闸使控制器重新上电复位，热容恢复为零。

设置一对开关量输入/输出接口，用来作为区域连锁状态输入（来自其它断路器的连锁信号）、或者向其它断路器发送联锁信号。

RS-485接口（Modbus-RTU协议）：

1）通讯接口方式：隔离型半双工RS-485；

2）通讯地址：1-247；

3）通讯速率：9.6、19.2、38.4kbps；

4）通讯协议：Modbus-RTU；

本设备可实现短距离四遥功能：遥控、遥信、遥测、遥调。

自诊断故障显示不同代码代表不同类型的故障，具体见表8。

表8自诊断故障显示代码

注：多个故障同时出现；优先级高的第一时间执行该保护功能；同时显示此保护的故障代码。

FKT400M系列智能控制器可记录下最近保护动作的一个故障记录，用于分析故障发生的原因，如表9。本智能控制器能够以事件记录的形式来记下脱扣、报警等故障事件的信息，且掉电之后会保持不丢失，以便于事后查询，如表10。

表9故障与维护

表10保护及报警类型

控制器在发出脱扣（跳闸）控制信号时（仅对保护执行类型为跳闸），就会记录下本次脱扣的原因和相关信息，本控制器最大可以记录最近的1次脱扣记录，每次记录包括：

脱扣类型：即脱扣事件的类型（包括相别），

（注：考虑到相别因素，把类型和相别分开了处理，有些类型每个相都可能发生）。

脱扣延时：即识别到故障到正式发出脱扣命令之间的时间，时间单位S。

脱扣数值：即发出脱扣命令时刻的保护参数的数值。

Claims

1.一种智能框架控制器，其特征在于包括微处理器、信号采集电路、信号处理和CT检测电路、脱扣器、执行机构、磁通检测电路和两个电源，其中第一电源分别给微处理器和信号处理和CT检测电路提供电源，信号采集电路采集执行机构的实时信息，信号采集电路的输出端串接信号处理和CT检测电路后分别接脱扣器和微处理器的输入端，第二电源分别给脱扣器、执行机构和磁通检测电路供电，脱扣器的输出端接执行机构的输入端，执行机构的输出端串接磁通检测电路后接微处理器的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种智能框架控制器，其特征在于所述微处理器上还设置异步通信模块，所述异步通信模块由隔离电源模块串接异步接收/发送装置构成，隔离电源模块的输入端接第一电源的输出端，异步接收/发送装置与微处理器双向通信。

3.根据权利要求1所述的一种智能框架控制器，其特征在于所述微处理器上还设置键盘电路。

4.根据权利要求1所述的一种智能框架控制器，其特征在于所述微处理器上还设置显示电路。

5.根据权利要求1所述的一种智能框架控制器，其特征在于所述脱扣器为带有的ＭＣＲ和ＨＳＩＳＣ功能电路的智能脱扣器。