專利名稱：船用智能斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電路安全設(shè)備，尤其是涉及一種船用智能斷路器。
背景技術(shù)：
造船業(yè)的發(fā)展對(duì)船用電器產(chǎn)品在性能的可靠性，功能的全面性等方面，都提出了更高的要求。傳統(tǒng)的船用塑殼斷路器采用熱動(dòng)式脫扣控制方式，利用負(fù)荷電流的熱效應(yīng)使雙金屬片受熱彎曲產(chǎn)生變形控制脫扣。由于雙金屬片的形狀結(jié)構(gòu)和熱變形精度難以保證，因而斷路器脫扣延時(shí)時(shí)間難以精確控制，斷路器斷流精度不高。該熱磁脫扣結(jié)構(gòu)在斷路器接近滿負(fù)荷工作時(shí)，受到?jīng)_擊或顛簸影響，提前脫扣，造成誤動(dòng)作。同時(shí)，它還有功能不完善的缺點(diǎn)，例如缺相故障無法判斷、引起斷路器故障的原因用戶無法知道、維修不便等缺陷在艦上使用熱磁式塑殼斷路器，電力系統(tǒng)在遭受單個(gè)打擊后，局部電路短路，由于熱磁式塑殼斷路器無選擇性保護(hù)，無短路短延時(shí)保護(hù)，可能使上級(jí)開關(guān)跳閘，造成大面積停電，嚴(yán)重影響戰(zhàn)斗力。熱磁式塑殼斷路器無通信功能，中央控制室不能實(shí)時(shí)了解電力系統(tǒng)中各個(gè)斷路器的實(shí)際運(yùn)行情況，不能遙測(cè)、遙控。中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2003年10月22日公開了授權(quán)公告號(hào)為CN2582155Y的專利文獻(xiàn)，名稱是塑料外殼式斷路器，其操作機(jī)構(gòu)包括手柄、杠桿及連桿，脫扣裝置包括牽引桿、熱元件、雙金屬元件、磁系統(tǒng)、鎖扣及跳扣。合閘時(shí)，通過操作機(jī)構(gòu)使動(dòng)、靜觸頭壓合，電流接通。過載短路保護(hù)時(shí)，通過磁系統(tǒng)及脫扣裝置，使動(dòng)、靜觸頭瞬間分離，分?jǐn)嚯娏鳌４朔桨覆痪邆溲訒r(shí)脫扣的功能，可能造成大面積停電，并且難以使中央控制室實(shí)時(shí)了解電力系統(tǒng)中各個(gè)斷路器的實(shí)際運(yùn)行情況。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的不具備延時(shí)脫扣能力、不具備通信能力的技術(shù)問題，提供一種可以延時(shí)脫扣避免出現(xiàn)大面積停電、能夠?qū)崟r(shí)發(fā)送斷路器狀況到中央控制室的船用智能斷路器。本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:一種船用智能斷路器，包括依次連接的檢測(cè)模塊、控制模塊和斷路模塊，所述檢測(cè)模塊和所述斷路模塊安裝在被控線路上，所述控制模塊包括微處理器以及分別與微處理器連接的驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)調(diào)理電路、鍵盤及設(shè)定電路、顯示電路和通信接口電路，驅(qū)動(dòng)電路還與斷路模塊連接，信號(hào)調(diào)理電路還與檢測(cè)模塊連接，所述控制模塊還包括電源電路，所述電源電路與被控線路、驅(qū)動(dòng)電路、微處理器和通信接口電路連接。檢測(cè)模塊檢測(cè)被控線路上的電流大小并發(fā)送給微處理器。微處理器作為智能控制器控制整個(gè)斷路器的工作。微處理器通過驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)斷路模塊進(jìn)行控制，在發(fā)生電流超過限額的情況以后，延時(shí)斷開，如果在斷開前電流回到安全范圍則不進(jìn)行斷路操作。不同級(jí)的斷路器設(shè)置成不同的保護(hù)曲線，具有選擇性保護(hù)特性，使電力系統(tǒng)在發(fā)生局部短路時(shí)，切斷故障電路，而不影響其他電路的正常供電。微處理器通過通信接口電路連接上游中央控制室的監(jiān)控服務(wù)器，可以將斷路器的狀況、電流狀況等信息實(shí)時(shí)發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器，使中央控制室的人了解電路狀況。集中式的監(jiān)控可以減少人手，降低成本。通過通信接口電路還可以接收來自監(jiān)控服務(wù)器的控制信號(hào)，對(duì)斷路器進(jìn)行閉合、斷開等操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。鍵盤及設(shè)定電路用于設(shè)定電流的安全范圍以及延時(shí)時(shí)間。顯示電路用于顯示電流狀況以及斷路器的參數(shù)。作為優(yōu)選，所述檢測(cè)模塊為三相電流互感器，所述三相電流互感器與信號(hào)調(diào)理電路的輸入端連接。作為優(yōu)選，所述斷路模塊為脫扣器，所述驅(qū)動(dòng)電路為脫扣驅(qū)動(dòng)電路，所述脫扣器的控制端與脫扣驅(qū)動(dòng)電路連接。脫扣器采用電子式，可克服在斷路器接近滿負(fù)荷工作時(shí)，因受到?jīng)_擊或顛簸影響提前脫扣，造成誤動(dòng)作的問題。作為優(yōu)選，所述通信接口電路包括RS485接口。作為優(yōu)選，所述信號(hào)調(diào)理電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、第一運(yùn)放U1A、第二運(yùn)放U1B、第三運(yùn)放UlC和二極管D，電阻Rl —端連接三相電流互感器，另一端連接第一運(yùn)放UlA的同相端；電容Cl 一端連接第一運(yùn)放UlA的同相端，另一端接地；第一運(yùn)放UlA的同相端還通過電阻R2和電容C2的串聯(lián)電路接地；第一運(yùn)放UlA的反相端直接連接自身輸出端；第一運(yùn)放UlA的輸出端通過電阻R3連接第二運(yùn)放UlB的反相端；第二運(yùn)放UlB的同相端通過電阻R4接地；電阻R5跨接在第二運(yùn)放UlB的反相端和輸出端之間；電容C3的一端連接第二運(yùn)放的輸出端，另一端分別連接電阻R6和電阻R7 ；電阻R7的另一端接地；電阻R6的另一端連接第三運(yùn)放UlC的同相端；第三運(yùn)放UlC的同相端還通過電容C4接地；二極管D的正極連接第三運(yùn)放UlC 的同相端，負(fù)極連接+2.5V電源；第三運(yùn)放UlC的反相端直接連接自身的輸出端；電阻R8 —端連接第三運(yùn)放UlC的輸出端，另一端作為信號(hào)輸出端連接微處理器；電阻R9 —端連接信號(hào)輸出端,另一端連接+2.5V電源；電容C5 —端連接信號(hào)輸出端，另一端接地。信號(hào)調(diào)理電路主要完成信號(hào)的濾波、放大和提升。其中，電阻R1、電容Cl為電流互感器后積分電阻和電容。將電阻Rl的輸出電壓經(jīng)第一運(yùn)放U1A、第二運(yùn)放UlB構(gòu)成的放大電路進(jìn)行放大，產(chǎn)生2.5V左右的交流電壓。電容C3、電阻R7、電容C4、電阻R6實(shí)現(xiàn)了低通、高通濾波。第三運(yùn)放UlC放大器為前面產(chǎn)生的交流電壓提供一個(gè)基準(zhǔn)的直流電壓，交流電壓與直流電壓疊加，使電壓得到提升。最終，信號(hào)輸出端輸出經(jīng)調(diào)理后的單極性電壓，將此電壓直接輸入微處理器的A/D單元。本實(shí)用新型帶來的有益效果是，斷路器中引入智能控制器，不僅可以更精確、靈活地實(shí)現(xiàn)短路瞬時(shí)脫扣、短路短延時(shí)脫扣、過載長(zhǎng)延時(shí)脫扣等功能，而且還可以實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)脫扣。智能控制器提供了跟用戶更友好的人機(jī)界面，可以實(shí)現(xiàn)各種故障報(bào)警、斷路器在線檢測(cè)功能。智能控制器提供了通信接口，支持現(xiàn)場(chǎng)總線，能夠?qū)崿F(xiàn)遙測(cè)、遙信和遙控功能。

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的信號(hào)調(diào)理電路的一種電路原理圖；[0017]圖中:1、脫扣器，2、控制模塊，3、信號(hào)調(diào)理電路，4、鍵盤及設(shè)定電路，5、顯示電路，
6、微處理器，7、通信接口電路，8、電源電路，9、脫扣驅(qū)動(dòng)電路，10、三相電流互感器。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例:本實(shí)施例的一種船用智能斷路器，如圖1所示，包括依次連接的檢測(cè)模塊、控制模塊2和斷路模塊，檢測(cè)模塊和斷路模塊安裝在被控線路上，控制模塊2包括微處理器6以及分別與微處理器6連接的驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)調(diào)理電路3、鍵盤及設(shè)定電路4、顯示電路5和通信接口電路7，控制模塊2還包括電源電路8，電源電路8從被控線路取電、變壓后為整個(gè)斷路器供電。檢測(cè)模塊為三相電流互感器10，三相電流互感器10與信號(hào)調(diào)理電路3的輸入端連接。斷路模塊為電子式的脫扣器1，驅(qū)動(dòng)電路為脫扣驅(qū)動(dòng)電路9，脫扣器I的控制端與脫扣驅(qū)動(dòng)電路9連接。通信接口電路7包括RS485接口。微處理器6采用ATMEL公司的ATMEGA16，其內(nèi)部存儲(chǔ)著控制器的運(yùn)行控制程序。運(yùn)行控制程序采用主程序和中斷程序相結(jié)合的程序結(jié)構(gòu)。主程序?qū)崿F(xiàn)斷路器狀態(tài)檢測(cè)、硬件自檢、顯示處理、鍵盤處理、指示燈處理和接口通信等功能；采樣中斷主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和故障處理，通信中斷主要實(shí)現(xiàn)通信功能。采樣中斷的優(yōu)先級(jí)高于通信中斷優(yōu)先級(jí)。三相電流互感器10檢測(cè)被控線路上的電流大小并發(fā)送給微處理器6。微處理器6作為智能控制器控制整個(gè)斷路器的工作。微處理器6通過脫扣驅(qū)動(dòng)電路9對(duì)脫扣器I進(jìn)行控制，在發(fā)生電流超過限額的情況以后，延時(shí)斷開，如果在斷開前電流回到安全范圍則不進(jìn)行斷路操作。不同級(jí)的斷路器設(shè)置成不同的保護(hù)曲線，具有選擇性保護(hù)特性，使電力系統(tǒng)在發(fā)生局部短路時(shí)，切斷故障電路，而不影響其他電路的正常供電。微處理器6通過通信接口電路7連接上游中央控制室的監(jiān)控服務(wù)器，可以將斷路器的狀況、電流狀況等信息實(shí)時(shí)發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器，使中 央控制室的人了解電路狀況。集中式的監(jiān)控可以減少人手，降低成本。通過通信接口電路還可以接收來自監(jiān)控服務(wù)器的控制信號(hào)，對(duì)斷路器進(jìn)行閉合、斷開等操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。鍵盤及設(shè)定電路4用于設(shè)定電流的安全范圍以及延時(shí)時(shí)間。顯示電路5用于顯示電流狀況以及斷路器的參數(shù)。如圖2所示，信號(hào)調(diào)理電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、第一運(yùn)放U1A、第二運(yùn)放U1B、第三運(yùn)放UlC和二極管D，電阻Rl —端連接三相電流互感器，另一端連接第一運(yùn)放UlA的同相端；電容Cl 一端連接第一運(yùn)放UlA的同相端，另一端接地；第一運(yùn)放UlA的同相端還通過電阻R2和電容C2的串聯(lián)電路接地；第一運(yùn)放UlA的反相端直接連接自身輸出端；第一運(yùn)放UlA的輸出端通過電阻R3連接第二運(yùn)放UlB的反相端；第二運(yùn)放UlB的同相端通過電阻R4接地；電阻R5跨接在第二運(yùn)放UlB的反相端和輸出端之間；電容C3的一端連接第二運(yùn)放的輸出端，另一端分別連接電阻R6和電阻R7 ；電阻R7的另一端接地；電阻R6的另一端連接第三運(yùn)放UlC的同相端；第三運(yùn)放UlC的同相端還通過電容C4接地；二極管D的正極連接第三運(yùn)放UlC的同相端，負(fù)極連接+2.5V電源；第三運(yùn)放UlC的反相端直接連接自身的輸出端；電阻R8 —端連接第三運(yùn)放UlC的輸出端，另一端作為信號(hào)輸出端連接微處理器；電阻R9 —端連接信號(hào)輸出端,另一端連接+2.5V電源；電容C5 —端連接信號(hào)輸出端，另一端接地。第一運(yùn)放U1A、第二運(yùn)放UlB和第三運(yùn)放UlC采用運(yùn)放集成芯片LM224中的三個(gè)運(yùn)放。信號(hào)調(diào)理電路主要完成信號(hào)的濾波、放大和提升。其中，電阻R1、電容Cl為電流互感器后積分電阻和電容。將電阻Rl的輸出電壓經(jīng)第一運(yùn)放U1A、第二運(yùn)放UlB構(gòu)成的放大電路進(jìn)行放大，產(chǎn)生2.5V左右的交流電壓。電容C3、電阻R7、電容C4、電阻R6實(shí)現(xiàn)了低通、高通濾波。第三運(yùn)放UlC放大器為前面產(chǎn)生的交流電壓提供一個(gè)基準(zhǔn)的直流電壓，交流電壓與直流電壓疊加，使電壓得到提升。最終，信號(hào)輸出端輸出經(jīng)調(diào)理后的單極性電壓，將此電壓直接輸入微處理器的A/D單元。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了脫扣器、微處理器等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用·新型精神相違背的。
權(quán)利要求1.一種船用智能斷路器，包括依次連接的檢測(cè)模塊、控制模塊(2)和斷路模塊，所述檢測(cè)模塊和所述斷路模塊安裝在被控線路上，其特征在于，所述控制模塊(2)包括微處理器(6)以及分別與微處理器(6)連接的驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)調(diào)理電路(3)、鍵盤及設(shè)定電路(4)、顯示電路(5 )和通信接口電路(7 )，驅(qū)動(dòng)電路還與斷路模塊連接，信號(hào)調(diào)理電路(3 )還與檢測(cè)模塊連接，所述控制模塊(2)還包括電源電路(8)，所述電源電路(8)與被控線路、驅(qū)動(dòng)電路、微處理器(6 )和通信接口電路(7 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用智能斷路器，其特征在于，所述檢測(cè)模塊為三相電流互感器(10)，所述三相電流互感器(10)與信號(hào)調(diào)理電路(3)的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船用智能斷路器，其特征在于，所述斷路模塊為脫扣器(1)，所述驅(qū)動(dòng)電路為脫扣驅(qū)動(dòng)電路(9)，所述脫扣器(I)的控制端與脫扣驅(qū)動(dòng)電路(9)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用智能斷路器，其特征在于，所述通信接口電路(7)包括RS485 接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船用智能斷路器，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路(3)包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、第一運(yùn)放U1A、第二運(yùn)放U1B、第三運(yùn)放UlC和二極管D，電阻Rl—端連接三相電流互感器，另一端連接第一運(yùn)放UlA的同相端；電容Cl 一端連接第一運(yùn)放UlA的同相端，另一端接地；第一運(yùn)放UlA的同相端還通過電阻R2和電容C2的串聯(lián)電路接地；第一運(yùn)放UlA的反相端直接連接自身輸出端；第一運(yùn)放UlA的輸出端通過電阻R3連接第二運(yùn)放UlB的反相端；第二運(yùn)放UlB的同相端通過電阻R4接地；電阻R5跨接在第 二運(yùn)放UlB的反相端和輸出端之間；電容C3的一端連接第二運(yùn)放的輸出端，另一端分別連接電阻R6和電阻R7 ;電阻R7的另一端接地；電阻R6的另一端連接第三運(yùn)放UlC的同相端；第三運(yùn)放UlC的同相端還通過電容C4接地；二極管D的正極連接第三運(yùn)放UlC的同相端，負(fù)極連接+2.5V電源；第三運(yùn)放UlC的反相端直接連接自身的輸出端；電阻R8—端連接第三運(yùn)放UlC的輸出端,另一端作為信號(hào)輸出端連接微處理器(6);電阻R9 —端連接信號(hào)輸出端，另一端連接+2.5V電源；電容C5 —端連接信號(hào)輸出端，另一端接地。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種船用智能斷路器，其包括依次連接的檢測(cè)模塊、控制模塊和斷路模塊，所述檢測(cè)模塊和所述斷路模塊安裝在被控線路上，所述控制模塊包括微處理器以及分別與微處理器連接的驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)調(diào)理電路、鍵盤及設(shè)定電路、顯示電路和通信接口電路，驅(qū)動(dòng)電路還與斷路模塊連接，信號(hào)調(diào)理電路還與檢測(cè)模塊連接。微處理器通過驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)斷路模塊進(jìn)行控制，在發(fā)生電流超過限額的情況以后，延時(shí)斷開，如果在斷開前電流回到安全范圍則不進(jìn)行斷路操作。通信接口電路將斷路器的狀況、電流狀況等信息實(shí)時(shí)發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器，使中央控制室的人了解電路狀況。本實(shí)用新型適用于所有需要限流控制的電路，尤其是船舶電路。
文檔編號(hào)H02J13/00GK203104114SQ201320037708
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者王加法, 張建江 申請(qǐng)人:杭州申發(fā)電氣有限公司