新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)，包括主控MCU、磁保持繼電器、備用磁保持繼電器、工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、485通訊模塊、交流采集模塊、電流互感器、電壓互感器和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特點(diǎn)為所述的工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和485通訊模塊分別與主控MCU連接，主控MCU通過(guò)一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接磁保持繼電器，主控MCU通過(guò)另一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接備用磁保持繼電器，主控MCU通過(guò)交流采集模塊分別與電流互感器和電壓互感器連接；所述的磁保持繼電器有1~n，備用磁保持繼電器有1~n，所述的電流互感器有1~n，所述的電壓互感器有1~n。能便于通過(guò)485通訊模塊對(duì)外接控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊與信息交換。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種開(kāi)關(guān)，尤其涉及一種新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)。 新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力行業(yè)中低壓成套裝置中電容器的投切開(kāi)關(guān)即復(fù)合開(kāi)關(guān)，由于復(fù)合開(kāi)關(guān)采用 可控硅與磁保持繼電器并接，實(shí)現(xiàn)電壓過(guò)零導(dǎo)通和電流過(guò)零切斷，使復(fù)合開(kāi)關(guān)在接通和斷 開(kāi)的瞬間具有可控硅開(kāi)關(guān)過(guò)零投切的優(yōu)點(diǎn)。其實(shí)現(xiàn)方法是：投入時(shí)是在電壓過(guò)零瞬間可控 硅先過(guò)零觸發(fā)，然后再將磁保持繼電器吸合導(dǎo)通；而切除時(shí)是先將磁保持繼電器斷開(kāi)，可控 硅延時(shí)過(guò)零斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)電流過(guò)零切除。因此復(fù)合開(kāi)關(guān)對(duì)磁保持繼電器的電氣性能及工 藝要求相當(dāng)高。而現(xiàn)有市面上的磁保持繼電器還未能達(dá)到相應(yīng)的要求，由于磁保持繼電器 觸點(diǎn)容量低容易出現(xiàn)吸蝕現(xiàn)象，同時(shí)磁保持繼電器的機(jī)械結(jié)構(gòu)決定了其動(dòng)作的不穩(wěn)定性； 可控硅是屬于功率型半導(dǎo)體元件，對(duì)使用時(shí)的電壓電流條件要求苛刻，一旦電壓電流出現(xiàn) 較大波動(dòng)時(shí)導(dǎo)致可控硅損壞或燒毀現(xiàn)象；因此造成現(xiàn)有市面上的復(fù)合開(kāi)關(guān)還存在著應(yīng)用方 面的先天不足。本實(shí)用新型是針對(duì)可控硅和磁保持繼電器在低壓成套裝置應(yīng)用方面存在的 先天不足而精心研制開(kāi)發(fā)的一種最新科技成果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，提供一種新型的帶通訊模塊的多 功能編碼開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了以單片機(jī)快速計(jì)算過(guò)零投切時(shí)刻點(diǎn)，確保了磁保持繼電器來(lái)控制電 容器的過(guò)零投切，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的采用可控硅與磁保持繼電器并接作為過(guò)零投切，解決了可控 硅容易出現(xiàn)損壞和燒毀的現(xiàn)象。
[0004] 本實(shí)用新型還可以監(jiān)測(cè)電力電容器的投入電流值，實(shí)時(shí)上報(bào)電容器的容值損耗確 保電容器的利用率。也可以實(shí)時(shí)采集電容器運(yùn)行時(shí)的溫度值，在溫度超限的情況下，強(qiáng)行退 出電容投入；又可以實(shí)時(shí)采集在電容投入時(shí)的電流值，在電流值超出電容額定電流2倍時(shí)， 強(qiáng)行退出電容投入；還可以在切除電容時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)開(kāi)關(guān)通道的電流值，在判定磁保持 繼電器吸合的故障狀態(tài)下，強(qiáng)行斷開(kāi)備用的磁保持繼電器，避免電容長(zhǎng)期處于投入狀態(tài)，是 一種具有高安全性，高可靠性的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)。
[0005] 本實(shí)用新型的目的可以這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi) 關(guān)，包括主控MCU、磁保持繼電器、備用磁保持繼電器、工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、485通訊 模塊、交流采集模塊、電流互感器、電壓互感器和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為所述的工作 電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和485通訊模塊分別與主控MCU連接，主控MCU通過(guò)一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路 連接磁保持繼電器，主控MCU通過(guò)另一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接備用磁保持繼電器，主控MCU通過(guò) 交流采集模塊分別與電流互感器和電壓互感器連接；所述的磁保持繼電器有l(wèi)~n，所述的 備用磁保持繼電器有l(wèi)~n，所述的電流互感器有l(wèi)~n，所述的電壓互感器有l(wèi)~n。
[0006] 具體地說(shuō)，本實(shí)用新型包含了多個(gè)（l~n)磁保持繼電器、多個(gè)（l~n)備用磁保持 繼電器、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、溫度采集模塊、LED指示燈顯示模塊、 485通訊模塊、交流采集模塊、多個(gè)（l~n)電流互感器、多個(gè)（l~n)電壓互感器和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電 路。所述的多個(gè)（Γη)磁保持繼電器是在驅(qū)動(dòng)電路控制下作為電容器的投切開(kāi)關(guān)；所述的 多個(gè)（1~η)備用磁保持繼電器是作為保護(hù)開(kāi)關(guān)使用，在電容切除時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)開(kāi)關(guān)通道 的電流值，在判定用于投切使用的磁保持繼電器吸合的故障狀態(tài)下，強(qiáng)行斷開(kāi)備用的磁保 持繼電器，避免電容長(zhǎng)期處于投入狀態(tài)，保護(hù)設(shè)備可靠運(yùn)行；所述的工作電源模塊是將交流 220V作為電源輸入，經(jīng)過(guò)電源模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供給個(gè)電路模塊使用；所述的數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器是用于對(duì)各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；所述的溫度采集模塊是采集電容器自 身的溫度值，在溫度超限的情況下，強(qiáng)行退出電容投入；所述的LED指示燈顯示模塊是包括 工作電源和投切信號(hào)指示燈，可以通過(guò)指示燈觀察新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)是 否正常工作以及電容器投切情況；所述的485通訊模塊是用于與外接控制設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊 與信息交換；所述的交流采集模塊包括電能計(jì)量芯片和信號(hào)處理電路，電能計(jì)量芯片采用 高精度AD芯片，高精度AD芯片作為電壓電流計(jì)量使用，信號(hào)處理電路的作用是將輸入的電 壓電流信息調(diào)理成高精度AD芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算的信號(hào)，再將結(jié)果定時(shí) 傳送給主控MCU，主要是采集電流、相電壓、線電壓、電容器電壓、電容投入電流等數(shù)據(jù)參數(shù) 用于判斷電壓過(guò)零投入及電流過(guò)零斷開(kāi)以及電容器損耗參數(shù)計(jì)算；所述的多個(gè)（l~n)電流 互感器是用于采集電容投入時(shí)的電流，在電流值超出電容額定電流2倍時(shí)，強(qiáng)行退出電容 投入，同時(shí)投入的電流也可以作為計(jì)算電容器損耗的一個(gè)參數(shù)；所述的多個(gè)（l~n)電壓互 感器是用于采集相電壓、線電壓、電容器電壓等參數(shù)可以作為判斷電壓過(guò)零及計(jì)算電容器 損耗的依據(jù)。
[0007] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：
[0008] 本實(shí)用新型在正常通電運(yùn)行時(shí)，主控MCU在首次控制磁保持繼電器進(jìn)行投切動(dòng)作 時(shí)，主控MCU能夠準(zhǔn)確的記錄磁保持繼電器在發(fā)出閉合或斷開(kāi)指令的時(shí)刻點(diǎn)以及磁保持繼 電器真正閉合或斷開(kāi)的時(shí)刻點(diǎn)，并計(jì)算出磁保持繼電器在閉合與斷開(kāi)時(shí)的行程時(shí)間。由于 每個(gè)磁保持繼電器的投切行程時(shí)間各異，采用本實(shí)用新型的計(jì)算方法，能夠根據(jù)不同磁保 持繼電器的投切行程時(shí)間，主控MCU計(jì)算并提前發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以便磁保持繼電器能夠在 正確的時(shí)刻正常動(dòng)作。
[0009] 本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)溫度采集模塊 實(shí)時(shí)采集電容器的溫度值，當(dāng)采集的溫度值超出預(yù)置的參數(shù)時(shí)(參數(shù)可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境 設(shè)置)，在本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)中的備用磁保持繼電器 強(qiáng)行斷開(kāi)，防止電容器溫度過(guò)高，造成電容器出現(xiàn)爆裂或燒毀等故障。
[0010] 本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)多個(gè)（l~n)電 流互感器及交流采集模塊實(shí)時(shí)采集電容器投入時(shí)的電流值，在電流值超出電容額定電流2 倍時(shí)，在本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)中的備用磁保持繼電器強(qiáng) 行斷開(kāi)，強(qiáng)行退出電容投入，保護(hù)設(shè)備可靠運(yùn)行。
[0011] 本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)，可以在切除電容時(shí)，實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)開(kāi)關(guān)通道的電流值，在判定磁保持繼電器吸合的故障狀態(tài)下，在本實(shí)用新型所 述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)中的備用磁保持繼電器強(qiáng)行斷開(kāi)，避免電容長(zhǎng)期 處于投入狀態(tài)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)圖。
[0013] 圖1-1是圖1中沒(méi)有安裝485通訊模塊的電路原理框圖。
[0014] 圖1-2是圖1中沒(méi)有安裝溫度采集模塊的電路原理框圖。
[0015] 圖1-3是圖1中沒(méi)有安裝備用磁保持繼電器的電路原理框圖。
[0016] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的電壓過(guò)零閉 合及行程時(shí)間曲線圖。
[0017] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的電流過(guò)零斷 開(kāi)及行程時(shí)間曲線圖。
[0018] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的工作原理框 圖。
[0019] 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的保護(hù)電路工 作原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi) 關(guān)的工作原理及工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0021] 如圖1所示，是本實(shí)用新型所述實(shí)施例的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的 結(jié)構(gòu)圖。包括主控MCU，多個(gè)(可以是l~n)磁保持繼電器，多個(gè)(可以是廣η)備用磁保持繼 電器，工作電源模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，溫度采集模塊，LED指示燈顯示模塊，485通訊模塊，交流 采集模塊，多個(gè)(可以是l~n)電流互感器，多個(gè)(可以是l~n)電壓互感器，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。本 實(shí)用新型所述的η為自然數(shù)。所述的工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、溫度采集模塊、LED指示 燈顯示模塊和485通訊模塊分別與主控MCU連接，主控MCU通過(guò)一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接磁保 持繼電器，主控MCU通過(guò)另一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接備用磁保持繼電器，主控MCU通過(guò)交流采集 模塊分別與電流互感器和電壓互感器連接。本實(shí)用新型應(yīng)用時(shí)如圖5所示，備用磁保持繼 電器一方面接到A線、B線、C線、N線，另一方面與磁保持繼電器連接，磁保持繼電器接到電 力電容器上。本實(shí)用新型下述的電容器指"電力電容器"。
[0022] 1)主控MCU :采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，完成傳輸與控制、并發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)磁保持繼 電器進(jìn)行投切動(dòng)作，這些校準(zhǔn)分析及計(jì)算程序?yàn)橐话慵夹g(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0023] 2)多個(gè)（l~n)磁保持繼電器：采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，作為電力行業(yè)中低壓成套裝置 中電容器的投切元件。
[0024] 3)多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器：采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，充當(dāng)一種開(kāi)關(guān)元件，在判定 磁保持繼電器吸合的故障狀態(tài)下，在本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi) 關(guān)中的備用磁保持繼電器強(qiáng)行斷開(kāi)，避免電容長(zhǎng)期處于投入狀態(tài)，為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn) 的。
[0025] 4)工作電源模塊：交流220V作為電源輸入，經(jīng)過(guò)電源模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供 給個(gè)電路模塊使用，其中主控MCU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，485通訊模塊工作電源為3. 3V直流電壓，交 流采集模塊工作電壓為5V，投切開(kāi)關(guān)控制模塊工作電壓為12V。這些工作電源模塊為一般 技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0026] 5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：此模塊對(duì)各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，可以采用各類(lèi)存儲(chǔ) 介質(zhì)，為現(xiàn)有技術(shù)。
[0027] 6)溫度采集模塊：采用市售的ptlOO鉬電阻，外接直接置于電容器表面可以快速 響應(yīng)溫度變化，所述的ptlOO鉬電阻為現(xiàn)有市售產(chǎn)品。
[0028] 7) LED指示燈顯示模塊：包括工作電源和投切信號(hào)指示燈，指示燈顯示的內(nèi)容包 含本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)以及電容器投切狀 態(tài)。
[0029] 8) 485通訊模塊：此模塊是對(duì)外接控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊與信息交換，為現(xiàn)有技 術(shù)。
[0030] 9)交流采集模塊：包括電能計(jì)量芯片和信號(hào)處理電路，電能計(jì)量芯片采用高精度 AD芯片，高精度AD芯片作為電壓電流計(jì)量使用，信號(hào)處理電路的作用是將輸入的電壓電流 信息調(diào)理成高精度AD芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算的信號(hào)，再將結(jié)果定時(shí)傳送給 主控MCU，為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0031] 10)多個(gè)（l~n)電流互感器：采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，用于采集電容投入時(shí)的電流，線 電流、相電流等。
[0032] 11)多個(gè)（l~n)電壓互感器：采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，用于采集相電壓、線電壓、電容器 電壓等參數(shù)可以作為判斷電壓過(guò)零及計(jì)算電容器損耗的依據(jù)。
[0033] 12)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路：此模塊為一般開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)主控MCU發(fā)出控制信號(hào)指令時(shí)，經(jīng) 工作電源模塊提供12V的直流電壓供給開(kāi)關(guān)電路使用，使得開(kāi)關(guān)電路閉合，這些開(kāi)關(guān)電路 為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。
[0034] 如圖1-1所示，是圖1中沒(méi)有安裝485通訊模塊的電路原理框圖。本實(shí)用新型可 以不安裝485通訊模塊，此時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)就不具有485通訊模塊功能，但本實(shí)用新型 還能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，只是不能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)了。
[0035] 如圖1-2所示，是圖1中沒(méi)有安裝溫度采集模塊的電路原理框圖。本實(shí)用新型可 以不安裝溫度采集模塊，此時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)就不具有溫度采集模塊功能，但本實(shí)用新 型還能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，只是不具有溫度報(bào)警功能以及防止電容器溫度過(guò)高，出現(xiàn) 爆裂或燒毀等故障。
[0036] 如圖1-3所示，是圖1中沒(méi)有安裝備用磁保持繼電器的電路原理框圖。本實(shí)用新型 可以不安裝備用磁保持繼電器，此時(shí)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)就不具有備用磁保持繼電器功能， 但本實(shí)用新型還能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，只是不具有強(qiáng)行斷開(kāi)多個(gè)（Γη)備用磁保持繼 電器，防止電容器溫度過(guò)高，出現(xiàn)爆裂或燒毀等故障的功能。
[0037] 如圖2所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例的本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多 功能編碼開(kāi)關(guān)的電壓過(guò)零閉合及行程時(shí)間曲線圖，其中h為主控MCU首次發(fā)出的閉合指令 的時(shí)刻點(diǎn)，t 2為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路接收閉合指令且磁保持繼電器真正閉合的時(shí)刻點(diǎn)， Λ h為磁保持繼電器閉合的行程時(shí)間(單位ms)，Ta為首次檢測(cè)到的電壓過(guò)零的時(shí)刻點(diǎn)，由 于工頻交流電源的周期是20ms，在一個(gè)工頻周期里，電源電壓過(guò)零會(huì)出現(xiàn)2次過(guò)零時(shí)刻，因 此Ta+ΙΟ為第二次檢測(cè)到的電壓過(guò)零的時(shí)刻點(diǎn)(單位ms)，'為第二次檢測(cè)到電壓過(guò)零時(shí)刻 點(diǎn)，即主控MCU發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令的時(shí)刻點(diǎn)。
[0038] 如圖3所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例的本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多 功能編碼開(kāi)關(guān)的電流過(guò)零斷開(kāi)及行程時(shí)間曲線圖，其中t3為主控MCU首次發(fā)出的斷開(kāi)指令 的時(shí)刻點(diǎn)，t4為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路接收斷開(kāi)指令且磁保持繼電器真正斷開(kāi)的時(shí)刻點(diǎn)， Λ t2為磁保持繼電器斷開(kāi)的行程時(shí)間(單位ms)，Tb為首次檢測(cè)到的電流過(guò)零的時(shí)刻點(diǎn)，由 于工頻交流電源的周期是20ms，在一個(gè)工頻周期里，電源電流過(guò)零會(huì)出現(xiàn)2次過(guò)零時(shí)刻， Tb+ΙΟ為第二次檢測(cè)到的電流過(guò)零的時(shí)刻點(diǎn)(單位ms)，T2為第二次檢測(cè)到電流過(guò)零時(shí)，主控 MCU發(fā)出磁保持繼電器的斷開(kāi)指令的時(shí)刻點(diǎn)。
[0039] 結(jié)合圖1、圖2、圖3所示，為了計(jì)算出磁保持繼電器閉合的行程時(shí)間即Λ h、磁保 持繼電器斷開(kāi)的行程時(shí)間即Λ t2、主控MCU發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令時(shí)刻點(diǎn)?\以及主 控MCU發(fā)出磁保持繼電器的斷開(kāi)指令的時(shí)刻點(diǎn)Τ 2。若主控MCU發(fā)出控制閉合指令驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān) 驅(qū)動(dòng)電路閉合磁保持繼電器，在這個(gè)過(guò)程中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)主控MCU發(fā)出控制閉合指令的 時(shí)刻點(diǎn)h，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)磁保持繼電器閉合時(shí)刻點(diǎn)t 2。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)完h和t2后， 主控MCU計(jì)算出的磁保持繼電器閉合的行程時(shí)間即Λ Wh，此時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器繼續(xù)存儲(chǔ) 主控MCU計(jì)算出的磁保持繼電器閉合的行程時(shí)間Λ h。當(dāng)交流采集模塊檢測(cè)到第一次電壓 過(guò)零時(shí)刻點(diǎn)Ta后，主控MCU開(kāi)始計(jì)算發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令時(shí)刻點(diǎn)TfTa+lO- Λ &， 主控MCU控制在?\時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令驅(qū)動(dòng)電器驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行閉合動(dòng)作， 確保磁保持繼電器在Ta+ΙΟ該時(shí)刻點(diǎn)過(guò)零投切。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)常量Λ h和變量?\作為 閉合磁保持繼電器的計(jì)算參數(shù)，以便本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi) 關(guān)進(jìn)行閉合磁保持繼電器時(shí)使用。若主控MCU發(fā)出控制斷開(kāi)指令驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路斷開(kāi)磁 保持繼電器，在這個(gè)過(guò)程中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)主控MCU發(fā)出控制斷開(kāi)指令的時(shí)刻點(diǎn)t 3，數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器存儲(chǔ)磁保持繼電器斷開(kāi)時(shí)刻點(diǎn)t4。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)完t3和t 4后，主控MCU計(jì)算出的 磁保持繼電器斷開(kāi)的行程時(shí)間即At2=t4-t 3，此時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器繼續(xù)存儲(chǔ)主控MCU計(jì)算出的 磁保持繼電器斷開(kāi)的行程時(shí)間Λ t2。當(dāng)交流采集模塊檢測(cè)到第一次電流過(guò)零時(shí)刻點(diǎn)Tb后， 主控MCU開(kāi)始計(jì)算發(fā)出磁保持繼電器的斷開(kāi)指令時(shí)刻點(diǎn)T 2=Tb+10- Λ t2，主控MCU控制在 T2時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的斷開(kāi)指令驅(qū)動(dòng)電器驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行斷開(kāi)動(dòng)作，確保磁保持繼電 器在Tb+ΙΟ該時(shí)刻點(diǎn)過(guò)零投切。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)常量Λ t2和變量Τ2作為斷開(kāi)磁保持繼電 器的計(jì)算參數(shù)，以便本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行斷開(kāi)磁保 持繼電器時(shí)使用。
[0040] 當(dāng)本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)中的交流采集模塊檢 測(cè)到電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻Ta且需要閉合磁保持繼電器時(shí)，主控MCU調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的常量 Λ h和變量?\作為閉合磁保持繼電器的計(jì)算參數(shù)，計(jì)算出此時(shí)檢測(cè)到電壓過(guò)零投入時(shí)的時(shí) 刻點(diǎn)為Ka+lO- Λ h，主控MCU將控制在?\時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令驅(qū)動(dòng)電 器驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行閉合動(dòng)作。當(dāng)交流采集模塊檢測(cè)到電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻Tb且需要斷開(kāi)磁保持 繼電器時(shí)，主控MCU調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的常量Λ t2和變量T2作為斷開(kāi)磁保持繼電器的計(jì) 算參數(shù)，計(jì)算出此時(shí)檢測(cè)到電壓過(guò)零斷開(kāi)時(shí)的時(shí)刻點(diǎn)為T(mén) 2=Tb+10- Λ t2。主控MCU將控制 在T2時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的斷開(kāi)指令驅(qū)動(dòng)電器驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行斷開(kāi)動(dòng)作。
[0041] 如圖4所示，是本實(shí)用新型所述實(shí)施例的本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的 多功能編碼開(kāi)關(guān)的工作原理框圖。其中Α線、Β線、C線、Ν線分別通過(guò)銅導(dǎo)線連接至本實(shí)用 新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)A、B、C、N端口，工作電源模塊將采集的交 流220V作為電源輸入，經(jīng)過(guò)電源模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供給個(gè)電路模塊使用，其中主控 MCU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，485通訊模塊工作電源為3. 3V直流電壓，交流采集模塊工作電源為5V直 流電壓，投切開(kāi)關(guān)控制模塊工作電源為12V直流電壓。
[0042] 如圖5所示，是本實(shí)用新型所述實(shí)施例的本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊 的多功能編碼開(kāi)關(guān)的保護(hù)電路工作原理框圖，為了保證設(shè)備可靠安全運(yùn)行，為了加強(qiáng)電力 電容器的使用壽命，本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)增加了多個(gè) (l~n)備用磁保持繼電器作為保護(hù)開(kāi)關(guān)使用。當(dāng)本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多 功能編碼開(kāi)關(guān)正常工作時(shí)，多個(gè)（l~n)備用磁保持繼電器處于常閉狀態(tài)，電容器的投切是通 過(guò)控制多個(gè)（l~n)磁保持繼電器的通斷實(shí)現(xiàn)。當(dāng)溫度采集模塊實(shí)時(shí)采集電容器的溫度值超 出預(yù)置的參數(shù)時(shí)（參數(shù)可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境設(shè)置)，主控MCU分析比較后通過(guò)I/O 口發(fā)出邏 輯控制信號(hào)，經(jīng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器動(dòng)作能力的控 制信號(hào)中，強(qiáng)行斷開(kāi)多個(gè)（1~η)備用磁保持繼電器，防止電容器溫度過(guò)高，出現(xiàn)爆裂或燒毀 等故障。當(dāng)交流采集模塊中的多個(gè)（Γη)電流互感器實(shí)時(shí)采集的電容器投入時(shí)電流值超出 電容器額定電流2倍時(shí)，主控MCU分析比較后通過(guò)I/O 口發(fā)出邏輯控制信號(hào)，經(jīng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng) 電路轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器動(dòng)作能力的控制信號(hào)中，強(qiáng)行斷開(kāi)多個(gè) (Γη)備用磁保持繼電器，保護(hù)多個(gè)（Γη)磁保持繼電器的可靠動(dòng)作。當(dāng)設(shè)備切除電容時(shí)， 交流采集模塊中的多個(gè)（1~η)電流互感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)開(kāi)關(guān)通道的電流值，若還存在投入 時(shí)的電流值時(shí)，即判定多個(gè)（1~η)磁保持繼電器出現(xiàn)吸合的故障，此時(shí)主控MCU通過(guò)I/O 口 發(fā)出邏輯控制信號(hào)，經(jīng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器動(dòng)作能 力的控制信號(hào)中，強(qiáng)行斷開(kāi)多個(gè)（Γη)備用磁保持繼電器避免電容器長(zhǎng)期處于投入狀態(tài)。因 此通過(guò)增加多個(gè)（1~η)備用磁保持繼電器來(lái)作為保護(hù)開(kāi)關(guān)，能夠提高本實(shí)用新型所述的新 型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)運(yùn)行的安全性、可靠性。
[0043] 結(jié)合圖4、圖5所示，當(dāng)Α線、Β線、C線、Ν線及電容器分別接入本實(shí)用新型所述的 新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的相應(yīng)的接線端子上時(shí)，在本實(shí)用新型所述的新型的 帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)中的交流采集模塊實(shí)時(shí)采集線路電壓、電流和電容器運(yùn)行數(shù) 據(jù)，通過(guò)其信號(hào)處理電路調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片，主控MCU通過(guò)SPI通信總線控制電能計(jì) 量芯片(數(shù)據(jù)采集模塊芯片）對(duì)該信號(hào)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，以便獲得相電壓、線電 壓、電容電壓、投入電流等信息，再通過(guò)SPI通信總線將相電壓、線電壓、電容電壓、投入電 流等信息定時(shí)傳送給主控MCU，主控MCU把計(jì)算出合適的投切策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制 信號(hào)，經(jīng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器動(dòng)作能力的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)通道 的磁保持繼電器通斷。由于每個(gè)磁保持繼電器的閉合和斷開(kāi)的行程時(shí)間各異，為了保證磁 保持繼電器在接點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)刻點(diǎn)準(zhǔn)確，本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼 開(kāi)關(guān)將通過(guò)主控MCU準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)磁保持繼電器的斷開(kāi)和閉合行程時(shí)間，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器中。當(dāng)本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)的交流采集模塊檢測(cè) 到電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻Ta且需要閉合磁保持繼電器時(shí)，主控MCU調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的常量 Λ h和變量?\作為閉合磁保持繼電器的計(jì)算參數(shù)，計(jì)算出此時(shí)檢測(cè)到電壓過(guò)零投入時(shí)的 時(shí)刻點(diǎn)為Ka+lO- Λ h，主控MCU將控制在?\時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的閉合指令開(kāi)關(guān) 驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行閉合動(dòng)作。當(dāng)交流采集模塊檢測(cè)到電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻Tb且需要斷開(kāi)磁保持繼 電器時(shí)，主控MCU調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的常量Λ t2和變量T2作為斷開(kāi)磁保持繼電器的計(jì) 算參數(shù)，計(jì)算出此時(shí)檢測(cè)到電壓過(guò)零斷開(kāi)時(shí)的時(shí)刻點(diǎn)為T(mén) 2=Tb+10- Λ t2。主控MCU將控制 在τ2時(shí)刻時(shí)發(fā)出磁保持繼電器的斷開(kāi)指令開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行斷開(kāi)動(dòng)作。同時(shí)主控MCU將 根據(jù)磁保持繼電器實(shí)際閉合與斷開(kāi)的情況由I/O 口發(fā)出控制信號(hào)，經(jīng)LED指示燈顯示模塊 電路控制LED指示燈的顯示狀態(tài)，來(lái)指示本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編 碼開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)以及電容器投切狀態(tài)。本實(shí)用新型所述的新型的帶通訊模塊的多功能編 碼開(kāi)關(guān)的交流采集模塊連接了多個(gè)（l~n)電流互感器和多個(gè)（l~n)電壓互感器，可以實(shí)時(shí) 采集線路的相電壓、線電壓，電容器的電容電壓及投切電流等信息反饋至主控MCU，通過(guò)采 集的這些信息，可以認(rèn)為的計(jì)算出電容器實(shí)際運(yùn)行后的損耗。若經(jīng)交流采集模塊采集的電 容電壓為1線電壓為心，％。，1，電容器投切電流1^1^1"，則可以計(jì)算電容實(shí)際的投入 容量I AB +UBCX IBC+UCAX ICA。根據(jù)電容器額定容量Qe可以知道，電容器未出現(xiàn)損耗 時(shí)的投入量Qcl=QeX (U/Ue)2,（其中U是采集的電容電壓，Ue是電力電容器的額定電壓)， 這樣可以計(jì)算出損耗系數(shù)0=QyQ a。由于當(dāng)電容器損耗值達(dá)到1/3時(shí)，電容器的利用率降 低，在成套裝置中利用電容器作為補(bǔ)償?shù)男Ч陆?，?dāng)電容器損耗值達(dá)到2/3時(shí)，電容器的 輸出電流加大，電容器的發(fā)熱量高，電容器容易出現(xiàn)安全隱患，因此在檢測(cè)電容器的損耗系 數(shù)β具有發(fā)明創(chuàng)造意義。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型的帶通訊模塊的多功能編碼開(kāi)關(guān)，包括主控MCU、磁保持繼電器、備用磁保 持繼電器、工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、485通訊模塊、交流采集模塊、電流互感器、電壓互 感器和開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，所述主控MCU完成傳輸與控制、并發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器 進(jìn)行投切動(dòng)作，其特征在于，所述的工作電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和485通訊模塊分別與主控 MCU連接，主控MCU通過(guò)一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接磁保持繼電器，主控MCU通過(guò)另一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng) 電路連接備用磁保持繼電器，主控MCU通過(guò)交流采集模塊分別與電流互感器和電壓互感器 連接；所述的磁保持繼電器有l(wèi)~n，所述的備用磁保持繼電器有廣n，所述的電流互感器有 l~n，所述的電壓互感器有l(wèi)~n。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK203839955SQ201420011376
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】易智勇, 傅宇宏, 郭毓斌, 王功焰 申請(qǐng)人:福建陽(yáng)谷智能技術(shù)有限公司