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Title:
CIRCUIT BREAKER SETTING RATING AUTOMATICALLY BY TRACKING LOAD CHANGES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/075939
Kind Code:
A1
Abstract:
A circuit breaker setting a rating automatically by tracking load changes, which belongs to the technical field of high and low voltage electric appliance, comprises a movable and fixed contact unit (1), an electrical tripping mechanical (2), an electrical reclosing mechanical (3), an electronic control system (4), current sensors (L1, L2, L3), and leakage and grounding sensors (L4, L5). A signal collecting and processing system composed of a load voltage detecting circuit, a load current detecting circuit, and a load current phase detecting circuit is provided as a signal source. Changes of collected load voltages and load currents are provided as a reference for estimating and distinguishing a working state and a fault state of the circuit breaker; and collected load current phases and power factors calculating from it are also provided as a reference for estimating and distinguishing the working state and the fault state of the circuit breaker. The circuit breaker turns into a tripping protection process or a rating refreshing and setting process separately according to the estimating result so as to get a high-sensitivity and high-accuracy protection effect and prevent occurrence of accidents and fires.

Inventors:
ZHANG SHIXING (CN)
Application Number:
PCT/CN2010/001925
Publication Date:
June 30, 2011
Filing Date:
November 30, 2010
Export Citation:
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Assignee:
ZHANG SHIXING (CN)
International Classes:
H01H73/00
Foreign References:
CN101047081A2007-10-03
CN101202185A2008-06-18
JP2009222510A2009-10-01
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Claims:
权 利 要求 书

1、一种跟踪负载变化自动额定值断路器,主耍由动、静触头组件(1 ),电动脱扣机构(2), 电动重合闸机构 (3), 电子控制系统(4), 电流传感器(Ll、 L12、 L3), 漏 传感器(L4) 和接地传感器(L5),组成,其电子控制系统(4)的控制核心由单片机或数字信号处理器(IC1 ) 组成, 电子控制系统(4)的外围电路包括信号调理电路、 相位检测电路、 电压检测电路以及 显示器和键盘, 跟踪负载变化自动额定值断路器除具有基本的过载保护、 短路保护功能外, 还有进行网络连接的通讯端口和现场总线接口, 其特征在于:

跟踪负载变化自动额定值断路器至少有负载电流(In) 的 测电路作为采集处理系统作 为主要信息来源, 或由负载电压检测电路、 负载电流(In) 的相位检测电路组成的采集处理 系统作为信息来源;

跟踪负载变化自动额定值断路器至少根据采集的负载电压与负载电流(In) 的变化作为 判断与区分断路器工作状态与故障状态的依据, 或将采集的负载电流(In) 的相位及其计算 获得的功率因数作为判断与区分断路器工作状态与故障状态的依据; 或同时将采集的负载电 流(In)、 负载电压、 负载电流(In) 的相位及其通过运算获得的功率因数作为判断与区分断 路器工作状态与故障状态的依据;

跟踪负载变化自动额定值断路器的初始状态设定为: 额定值(Ir) 为最大标称电流值或 最大框架电流值, 短路电压设定为最大短路电流下 负载端电压, 一般设定在额定电源电压 卞的一个较低的电压值或者为零, 负载电流(In) 的相位及负载的功率因数为正常负载下的 负鍰各相电流相位及负载功率因数;

跟踪负载变化自动额定值断路器的额定值(Ir) 的自动设卑由电子控制系统(4) 的单片 机(IC1 ) 的程序存储器内栩应的软件親序在对负载电压、 负载电流 (In)、 负载电流 (In) 的相位进行运算分析结果的记忆存储, 并将记忆存储的结果对额定值(Ir) 的替换完成;

2、 如权利要求 1所述跟踪负载变化自动额定值断路器, 其特征还在于- 跟踪负载变化自动额定值断路器在运行中,实时监控电源电压、负载电压、负载电流(In) 负载电流(In) 的相位及功率因数;

如果负载电流 (In)增加超过其最大短路极限电流, 而负载 ¾压低于短路电压, 则判定 为发生短路故障, 并立即进入短路保护程序;

如果阶跃后的负载电流(In)〉极限额定值(Ir), 则立即进入短路、 过载保护程序; (极 限额定值(Ir), 即为初始化状态的额定值(Ir))

如果阶跃后的负载电流 (In) 极限额定值 (Ir), 则先进入重复测试程序(单位时间内 重复测试 n次采样): 如果负载电流(in)继续上升, 则判断为短路或过载故障状态, 进入短 路、 过载保护程序; 如果负载电流(In)相对稳定在某一值上, 则判断为额定负载增加, 进 权 利 要 求 书 入更新设定程序: 记忆并存储当前负载电流(In), 将记忆并存储的负载电流(In)替换为额 定值(Ir); 额定值更新后, 进入运行状态。

如果负载端电压正常或降低,负载电流(In)出现阶越式增加,并且超过当前额定值(Ir) 及允许误差极限, 判断为负载增加或发生过载故障, 进入下一步判断程序- 判断程序为先取单位时间变化曲线的参数, 然后, 査询或测试负载电流(In) 的变化曲 线, 如果査询或测试负载电流(In)变化曲线相对稳定, 则判断为额定负载增加, 进入额定 值(Ir)整定、 修改程序: 记忆并存储当前负载电 (In), 将记忆并存储的负载电流(In) 替换为额定值(Ir), 然后进入运行状态;

如果査询或测试负载电流(In) 变化曲线持续向上增长, 则视为负载加重, 判断为出现 过载故障, 转入过载保护程序;

如果负载电压正常、 负载电流 (In)阶越式减小, 查 或测试负载电流 (In)变化曲线 相对稳定, 则判断为额定负载减轻, 进入额定值(Ir)整定、 修改程序: 记忆并存储当前负 载电流 (In), 将记忆并存储的负载电流(In)替换为额定值(Ir), 然后, 进入运行状态。

3、 如权利要求 2所述跟踪负载变化自动额定值断路器, 其判断程序特征还在于- 査询或测试方法可以采用单位时间重复测试次数的方法, 也可以采用延迟一段时间再査 询、 测试的方法。

4、 如权利要求 1所述踉踪负载变化自动额定 It断路器, 其特征还在于:

跟踪负载变化自动额定值断路耱的电源电压、负载电压、负载电流(In)和负载电流(In) 的相位及功率因数的参数和过载、短路、接地、漏电的保护参数可以由键盘人工设定或修改, 并且可以通过其通讯功能由远程终端监控和设定;

5、 如权利要求 1所述跟踪负载变化自动额定值断路器, 其特征还在于:

上电或复位时可设置成默认的停机前的状态,也可以设置成上电或复位时进入设定状态。

6、 如权利要求 2所述跟踪负载变化自动额定值断路器, 其特征还在于:

判断程序可以加入如下参考判断方法, 如果负载电流(In) 增加, 负载电流(In) 的相 位及功率因数超过正常状态的相位及功率因数, 则判定为发生过载, 并进入过载保护程序; 如果负载电流(In)增加, 负载电流(In) 的相位及功率因数仍保持正常状态的相位及 功率因数, 则判定为新负载接入, 则转入额定值(Ir) 整定、 修改程序: 记忆并存储当前负 载电流(In), 将记忆并存储的负载 Hi流(In)替换额定值(Ir 然后, 进入运行状态; 如果负载电流(In)减小, 负载电流(In) 的相位及功率因数仍保持正常状态的相位及 功率因数, 则判定为负载减轻, 则转入额定值 ΠΓ)整定、 修改程序: 记忆并存储当前负载 电流(In), 将记忆并存储的负载电流(In)值 换为额定值(Ir), 然后, 进入运行状态。

Description:
说明 书 :

跟踪负载变化自动设定额定値的断路器

技术领域

本发明创造属高、 低压电器技术领域

背景技术

现代社会离不开屯能, 在输配屯中断路器占有极其重要的位置, 市场占有率极高, 断路 器主要有开关和保护两大功能, 保护功能是断路器非常重要的使用功能。

断路器的保护功能是基于额定值实现的, lil负载电流 In与额定值 Ir比较, 山比较结果作 出判断, 然后选择是否进入过载、 短路保护状态。 一般出厂时已经订制好它的额定值大小规 格, 用户按电流规格选用, 不能定制它的电流规格人小。 虽然有些断路器的额定电流可以由 用户做一些调整, 但都是属于一次性整定, 在运行中不能自动调整或改变, 用户在选择断路 器时, 只能按预期最大负载电流 In选择断路器的额定值 Ir。

近些年知名电气公司虽然采用现代的电子 术和计算机技术开发设计了一些新型的智能 化断路器,如通用电器 GE公司的 M-PACTJnsCn空气断路器, 西门子公司的 3WT万能式断 路器; ABB公司的 Emax空气断路器; 施耐德公司的 EasyPact NS断路器等, 其基本原理和 功能并没有重大突破性改变。

人们使用断路器的基本原则是根据预期最大的 负载 流 In来选择断路器的额定值 Ir, 然 而,根据断路器安全负载电流计算公式, 如果负载电流 In小于额定值 Ir的 81%以下, 断路器 的过载保护将失控,如果负载电流 In小于额定值 Ir的 67%以卜,断路器将失去短路保护性能, 由此将引发人身设备事故和火灾。由于断路器 的额定电流在运行中不能根据负载变化而改变 , 导致用户负载减轻时, 断路器失去有效的保护作用, 造成极大的安全隐患, 甚至引发事故和 火灾。

发明内容

本发明 的在于提供一种跟踪负载变化自动额定值断路 器, 使断路器的额定值能跟踪负 载变化而自动改变, 以达到安全、 有效保护负载设备和用电线路安全的自的。 跟踪负载变化 自动额定值断路器的额定值一般不需要人工设 定, 而由其电子控制系统 4通过其单片机 IC1 的软件程序自动完成, 使断路器的额定电流 Ir始终跟踪负载变化而适时变换至最佳值, 从而 使跟踪负载变化自动额定值断路器具有安全、 可靠保护用电设备和風电线路安全的能力。

跟踪负载变化自动额定值断路器以单片机 1C1或其它计算机为控制核心, 配有 ffi示器、 键盘及相应控制软件构成电子控制系统 4, 因此, 跟踪负载变化自动额定值断路器是具有人 工智能的断路器, 屯了控制系统 4通过其 A/D转换将采集的屯流传感信号、 屯源屯压和负载 电压信号及其他传感信号, 并将其运算、 存储和处理, 控制电动脱扣机构 2, 实现跟踪负载 说 明 书

变化自动整定额定值, 以达到安全、 可靠保护用电设备和用电线路安全的目的, 在 A/P转换 和各个传感器之 ί 设有信号调理电路, 以完成传感信号的预处理。

电子控制系统 4根据采集的传感信息, 经过其单片机 IC1运算、 记忆存储、 数据处理后 控制是否执行预报警和脱扣保护。 电动脱扣机构 2和重合闸机构 3是电子控制系统 4的外部 执行部件, 分别完成跟踪负载变化自动额定值断路器脱扣 保护动作和重合闸动作。

跟踪负载变化自动额定值断路器的运算、 记忆存储、 数据处理和保护控制功能是通过电 子控制系统 4来完成, 电子控制系统 4由于采用以单片机 IC1为核心的硬件结构, 主要由带 有 A/D转换器、 时钟发生器、 程序存储器、 数据存储器和多个外部端口、 通讯端口的单片机 及键盘、 显示器等构成。 软件程序主要由初始化程序、 信号采集处 a程序、 记忆存储程序, 运行控制程序、 更新显示程序、 报警及驱动控制程序、 键#设定程序等组成, 此外, 电子控 制系统 4的软件程序还包括过载保护、 短路保护、 接地保护、 漏电保护等保护功能程序和进 行网络连接的通 端 Π和现场总线接口。

跟踪负载变化自动额定值断路器的电源电压、 负载电压、 负载电流 In和负载电流 In的 相位及功率因数的参数和过载、 短路、 接地、漏电的保护参数可以由键盘人工设定或 修改, 并且可以逋过其通讯功能由远程终端监控和设 定。 此外, 跟踪负载变化自动额定值断、路器还 可以设置成上电或复位时焉停机前的状态, 也可以设置成上电或复位时进入设定状态。

踉踪负载变化自动额定值断路器的判断方法还 可以根据负载电流 In的增加、负载电流 In 的相位及功率 ¾数等参数, 判断正常的负载增加与过载故障, 并且根据负载增加或负载减小 后的实际负载自动整定或修改断路器的额定值 I 以达到根据不同的负载大小变换不同额定 值 Ir的目的, 实现根据负载变化自动变换至最佳额定值的效 果, 使断路器的额定值 IT始终与 用电负载相匹配, 获得最佳额定值 lr的跟踪保护效果, 断路器的额定值 Ir除通过自动记忆存 储外, 也可以由用户根据实际负载通过键盘进行设定 和修正, 以获得额定值 Ir跟踪负载电流 In的变化而改变的最佳保护特性, 灵敏、 安全、 可靠的保护负载设备和用电线路的安全, 杜 绝各种原因可能引发的电气火灾。

为了设定或修改额定值、 漏电保护参数、 接地保护参辫、 电压保护参数及其他参数, 本 发明配备有键盘设定程序, 以便通过键盘设定或修改额定值及其它设定值 参数。

显示程序用以显示负载电流 In、 额定值 Ιι 1 及其它参数, 报警及输出控制程序用以完成断 路器的脱扣保护、 预报警控制, 信号采集处理程序用以采集第一〜第三电流传 感器 Ll、 U2、 L3, 漏电传感器 L4和接地传感器 L5 .的输入信息, 过载保护、 短路保护程序是本发明断路器 的基木保护功能程序, 他们均以额定值 Ir为计算基准。

通过键盘的数字键与功能键的配合, 除可以对额定值 Ir进行设定和修正外, 还可以对漏 说 明 书

电保护设定值、 接地保护设定值、 电压保护设定值及其他参数进行设定, 具体可参见键盘功 能表。

跟踪负载变化自动额定值断路器的电子控制系 统 4当采集的任意一路传感信号大于设定 值时, 通过运算、 处理后发出执行指令, 经驱动控制使电动脱扣机构 2完成脱扣保护动作。 屯了控制系统 4还设有预报警屯路。

跟踪负载变化自动额定值断路器提高了断路器 安全保护用电设备的能力和可靠性, 能根 据实际负载变化自动适时修改额定值 Ir, 把额定值 Ir、切换到最佳值上, 其跟踪保护的设定功 能不仅省去了繁琐的额定值整定工作, 而且记忆存储和自动变换的额定值 lr更符合实际运行 的工作参数, 更科学地反映实际负载的变化, 对过载保护和短路保护具有高灵敏度的精确保 护能力, 无论是对用电设备还是对输电线路都能提供高 灵敏度、 高可靠性、 高安全性能的最 佳保护。

跟踪负载变化自动额定值断路器的原理方法在 于: 至少根据采集的负载电压与负载电流 In的变化作为判断 区分断路器工作状态与故障状态的依据,或将 采集的负载电流 In的相位 及其计算获得的功率因数作为判断与区分断路 器工作状态与故障状态的依据; 或同时将采集 的负载电流 In、负载电压、负载电流 in的相位及其通过运算获得的功率因数作为判 与区分 断路器工作状态与故 P章状态的依据;

跟踪负载变化自动额定值断路器的初始状态设 定为: 额定值 &为最大标称电流值或最大 框架电流值,, 短路电压设定为最大短路电流下的负载端电压 , 一般可设定在额定电源电压下 的 个较低的屯压值或者为零, 负载的相位及负载的功率因数为正常负载下的 负载各相屯流 相位及负载功率因数;

跟踪负载变化自动额定值断路器的额定值 Ir的自动设定由电子控制系统 4的单片机 IC1 的程序存储器内相应的软件程序在对负载电压 、负载电流 Ιη、负载电流 In的相位迸行运算分 析结果的记忆存储, 并将记忆存储的结果对额定值 Ir的苻换完成;

跟踪负载变化自动额定值断路器在运行中, 实吋监控电源电压、 负载电压、 负载电流 In 和负载电流 In的相位及功率因数;

如果负载电流 In增加超过其最大短路极限电流, 而负载电压低于短路电压, 则判定为发 生短路故障, 并立即进入短路保护程序;

如果阶跃后的负载电流 In〉极限额定值 I 即初始化状态的额定值 Ir),则立即进入短路、 过载保护程序;

如果阶跃后的负载电流 In 极限额定值 Ir (即初始化状态的额定值 ϋ), 则先进入重复测 试程序 (单位时间内重复测试 η次采样): 如果负载电 In继续上升, 则判断为短路或过 说 明 书 载故障状态, 进入短路、 过载保护程序; 如果负载电流 In相对稳定在某 -值上, 则判断为额 定负载增加, 进入更新设定程序: 记忆并存储^前负载电流 In, 将记忆并存储的负载电流 In 替换为额定值 Ir; 额定值更新后, 进入运行状态。 这是因为, 此状态下的时间还允许进行几 次重复测试。

如果负载端电压正常 降低、负载电流 In出现阶越式增加,并且超过当前额定值 Ir及允 许误差极限, 则视为负载增加或发生过载故障, 进入下一歩判断程序- 负载增加或发生过载故障的判断程序为: 取单位时间变化曲线的参数, 然后, 査询或测 试负载电流 In的变化曲线, 如果査询或测试负载电流 In变化曲线相对稳定, 则视为额定负 载增加, 进入额定值 Ir整定、 修改程序; 记忆并存储当前负载电流 In, 将记忆并存储的负载 电流 In替换为额定值 Ir, 然后进入运行状态。

如果査询或测试负载电流 in变化曲线持续向上增 '长, 则视为.负载加重, 判断为出现过载 故障, 转入过载保护程序。

如果负载电压正常、 负载电流 In.阶越式减小, 査询或测试负载电流 In变化曲线相对稳 定, 则判断为额定负载减轻, 进入额定值 Ir整定、 修改程序: 记忆并存储当前负载电流 In, 将记忆并存储的负载电流 In替换为额定值 lr, 然后 进入运行状态。

单位时间内重复测试 n次采样的查询或^试方法 nj以釆用单位时「Bi重复测试次数的方 法, 也可以采^^迟一段时尚再査询、 测试的方法;

踉踪负载变化自动额定值断路器 电源 压、 负载电压、 负载电流 ϊη'和负载电流 In的 相位及功率因数的参数和过载、 短路、 接地、 漏电的葆护参数可以由键^:人工设定或修改 并且可以通过其通讯功能由远程终端监控和设 定;

跟踪负载变化自动额定 断路器可以设置上电或复位时为默认的停机前 的状态, 也可以 设置成上电或复位时进入设定状态;

判断程序可以加入如下参考因素, 如果负载电流 In墻加, 负载电流 Iir的相位及功率因 数超过正常状态的相位犮功率因数, 则判定为发生过载, 并进入过载保护程序;

如果负载屯流 bi增加, 负载电流 In的相位及功率因数仍保持正常状态的相位及 率因 数, 则判定为新负载接入, 则转入额定值 Ir整定、 修改程序: 记忆并存储当前负载电流 In, 将记忆并存储的'负载电流 In值替换额定值 Ir, 然后, 进入运行状态。

如果负载电流 In减小, 负载电流 In的相位及功率因数仍保持正常状态的相位及 率因 数, 则判定为负载减轻, 则转入额定值 Ir整定、 修改程序: 记忆并存储当前负载电流 In, 将 记忆并存储的负载电流 In替换为额定值 I 然后, 进入运行状态。

本发明跟踪负载变化自动额定值断路器的电子 控制系统 4适用于塑壳断路器、 框架式断 说 明 书

路器、真空断路器及其他断路器的更新和产 品换代,其电子控制系统 4可以做成模块化结构, 以便于安装与更新改造。

附图说明

图 1 : 跟踪负载变化自动额定值断路器原理框图

图 2: 主程序流程图

图 3: 中断处理程序流程图

图 4: 重合闸程序流程图

图 5: 键盘扫描程序流程图

图 6: A/D转换程序流程图

图 7: 运行控制程序流程图

图 8: 脱扣保护程序流程图

图 9: 初始设定程序流程图 具体实施方式

以下是结合附图的一种具体 实施方式, 进一步说明跟踪负载变化自动额定值断路器的 工作原理和电子控制系统 4的单片机及程序存储器存放程序的执行歩骤 典型单片机一般由 以下几部分组成: 微处理器 MCU, 程序存储器和数据存储器, 或程序、数据通用存储器, 多 个输入瑜出端口, 多路 A/D转换器, 多个定时 /计数器、 通讯端口等硬件资源集合而成。

其中程序存储器用于存放指令序列的执行程序 和数据, 微处理器 MCU通过读取并执行 程序存储器中相关的执行程序和数据完成预期 的操作结果,输 Λ/输出端口用于连接外部硬件 资源, 如显示器、 键盘、 执行机构等, 并与其交换信息, 传送数据和控制执行, 多路 A/D转 换器用于连接多路外部传感盔, 采集其模拟釐参数信息, 在本发明中多路 A/D转换器用于采 粲负载电流信号、 负载电压信号、 负载电流的相位信号、 漏电故障信号、 接地故障信号及其 他信号, 为微处锂器 MCU 的运算和处理提供必要的模拟量输入信息, 数据存储器用于存放 数据、 常数、表格和运算处理结果, 定时 /计数器用于产生时钟信号和定时时间以及外 事件 的计数, 通讯端口用于与外部设备通讯、 交换信息和网络连接。 此外, 在本发明涉及的单片 机家族中还有集成捕& /比较 /脉冲调制器等资源, 以便进行相位比较和计算功率 ¾数等参数。

根据计算机原理与程序设计理论, 如果执行程序是相干的、 合乎逻辑的, 将产生预先期 望和令入满意的结果, 跟踪负载变化自动额定值断路器的电子控制系 统 4正是通过其单片机 程序存储器内的软件程序使内部资源与外部资 源协调工作, 完成跟踪负载变化自动额定值断 路器数值运算和数据处理, 实现期望的自动运行结果。

按照图〗所示的跟踪负载变化自动额定值断路 器的系统原理图: 加 T组装动、 静触头组 说 明 书

件 1, 动脱扣机构 2, 电动重合闸机构 3, 电子控制系统 4, 第一、 第二、 第三电流传感器 LK L2、 13, 漏电传感器 L4, 接地传感器 L5。

单片机 IC1内部自带程序存储器和数据存储器, -般不需要扩展外部程序存储器, 并且 通过软件编程可以方便地存取、 修改常数、 数据和变量, 提供现场修正系数的能力。 跟踪负 载变化自动额定值断路器的电子控制系统 4的软件主要由初始化主程序、 中断服务程序、 键 扫描处理程序、 A/D转换程序、 重合闸程序、运行控制程序、 脱扣保护程序、更新显示程序、 初始化设定程序、 键值功能处理程序、 预报警等组成, 软件流程图如图 2~15所示。

图 2 图 9说明图 1所示的 ¾子控制系统 4的存 fe稈序运行的流稃图, 程序运行是在单 片机 IC1的微处瑭器 MCU中响应预先存入在其程序存储器内的指令序 列完成, 上电或复位 后微处理器 MCli 自动从主程序开始执行, 在主程序中完成定时器、 工作寄存器、 A/D转换 器、 各个蝻口等的初始化, 然后, 壹定时器丄作方式, 然后幵放中断, 再査询键落标志: 如 果有中断, 则调键盘服务程序, 否则, 调 A/D转换程序, 査询等待 A/D转换完成, 保存 A/D 转换结果, 再调更新显示程序, 然后, 重置定时器工 方式, 重新幵放中断。

如果有定时中断请求, 则响应中断请求, 进入中断服务程序, 尔后, 再回到主程序, 在 中断服务程序中, 将调运行控制程序 初始化设定程序、 脱扣保护程序和显示程序, 然后中 断返回。 如果没有中断请求, 则淸中断标志寄存器, 返回主程序执行。

在键盘扫描程序中; 如果有键按下; 则查询键值, 然后根据键值散转至相应的键值处理 子程序。

本发明的跟踪负载变化自动额定值断路器, 除复位键外, 共设有 14个控制键, 键功能定 义如下:

S1- S10: 数字键 0〜9

S11 : 初始化设定键

S12: 增量键( + ), 对指定地址内容 + 1处理

S13: 减量键(一), 对指卑地址内容一 1处理

S14: 删除键(Dd), 对所内容删除处理

数字键 S1~ S10, 用于输入 2位数的地址指针, 然后, 再由增量键(+)、 减量键(一) 进行设定和修改,或由删除键(Del)进行删除 理。其中,输入的 2位数地址指针定义如下:

DB: 功能表数值定义如下

01; 设定标志地址指针送设定单元,

02; 短路电压设定值地址指针送设定单兀,

03; 负载端 a相电压地址指针送设定单元, , 说 明 书 ; 负载端 b相电压地址指针送设定单元, ; 负载端 c相电压地址指针送设定单元, ; 额定值 Ir地址指针送设定单元,

; 负载电流 In的地址指针送设定单元, ; 负载电流 In的 a相相位地址措针送设定单元, ; 负载电流 hi的 b相相位地址指针送设定单元,; 负载电流 In的 c相相位地址指针送设定单元, ; 负载功率因数地址指针送设定单元, ; 接地设定值地址指针送设定单元,

; 漏电设定值地址指针送设定单元,

; 缺相设定值地址指针送设定单元,

; 预报警值地址指针送设定单元,

; 瞬时值地址指针送设定单元,

; 长延时电流设定地址指针送设定单元, ; 长延时时间设定地址指针送设定单元, ; 长延时始动电流设定地址指针送设定单元, ; 短延时屯流设定地址指针送设定单元, ; 短延吋时间设定地址指针送设定单元, ; 短延时始动电流设定地址指针送设定单元, ; A/D1转换结果地址指针送设定单元,

; A/D2转换结果地址指针送设定单元, ; A/D3转换结果地址指针送设定单元,

? A/D4转换结果地址指针送设定单元, ; AJD5转换结果地址指针送设定单元, ; A/D6转换结果地址指针送设定单元, ; A/D7转换结果地址指针送设定单元,

; A/D8转换结果地址指针送设定单元, ; A/D9转换结果地址指针送设定单元,

; A/D10转换结果地址指针送设定单元, ; A/D11转换结架地、址指针送设定单元,

; A/D12转换结果地址指针送设定单元, 说 明 书

37; A/D13转换结果地址指针送设定单元,

38; A/D14转换结果地址指针送设定单元,

39; A D15转换结果地址指针送设定单元,

40; A/D16转换结果地址指针送设定单元, '

为了减少控制键的数量, 提高键盘效率, 本发明采用数字键与功能键混合的键盘控制方 式, 这种键盘配置给使用增加了一些复杂系数, 但考虑到跟踪负载变化自动额定值断路器优 异的自动跟踪设定功能, 其额定电流的设定与转换一般不须人工键盘设 定, 键盘只是提供了 作为人工设定和修改之用, 因此, 也可以采用其他键盘的配置方法。

过载长延时保护在执行程序中 ¾过公式 LTD=t (S)X [2 Ir I (C一 1.25 Ir )]计算出不同电流 下的延时时间,式中: t为 2倍额定电流 2 Ir下的延时时间,单位为秒(S); In为电流测量值; Ir为额定值; 1.25 Ir是过载长延时保护设定的始动电流,一般过 长延时保护取 Ir的 1.25倍。

短路 延时保护在执行程序中通 3ί公式 STEM (S)X [15 I / (C- 1.5 Ir)计算出不岗电流下 的延时时间 式中: t为 15倍额定电流 15&下¾延 时间,单位为秒(S ); In为电流働量值; Ir为设定的额定电流; 1.5 Ir是短路短延时保护设定的始动电流, 一般短延时保护取 tr的 1.5 倍。

跟踪负载变化自动额定值断路器的图 2主程序流程图执行歩骤如下:起始歩骤 100之后, 执行步骤 101, 初始化寄存器、数据区、 A/D通道、 I/O端口。然后,执行步骤 102: 选通 A/D 通道, 置首路 A/D通道为 AN.0,置键盘初始化, 置定时器为定时工作,然后,执行步骤 103, 置定时中断允许, 再执行步骤 104, 开放中断, 然后执行步骤 105, 查询键盘有键按下否?如 果没有, 跳至歩骤 107, 调 A/D转换程序, 如果有, 执行歩骤 106, 调键盘扫描程序, 再执 行步骤!07, 调 A/D转换程序, 然后, 执行歩骤 108, 査询 A/D转换完成否?如果未完成, 则査询等待, 如果完成, 执行歩骤 109, 保存 A/D转换结果, 再执行歩骤 1.10, 调更新显示, 然^, 返回到步骤 102执行, 选通 A/D通道, 置首路 A/D通道为 AN. (?, 置键盘初始化, 重 置定时器为定时工作, 置定时中断允许, 重新开放定时中断。

图 3的中断服务程序执行步骤为: 起始步骤 200之后, 执行歩骤 201 : 保护现场, 然后, 执行歩骤 202: 査询是定时中断否?如果不是定时中断, 执行歩骤 203 , 査询其他中断源, 然 后, 执行步骤 204, 转其他中断, 再执行步骤 205, 清中断标志, 然后, 跳至步骤 212执行, 恢复现场, 再执行步骤 213, 开定时中断, 然后, 执行歩骤 214, 中断返回。

如果是定吋中断, 执行步骤 206, 关中断, 再执行步骤 207, 调运行控制程序, 然后执行 歩骤 208, 査询设定标志等于 1否?如果不等于 1 , 执行歩骤 209, 调脱扣保护程序, 然后, 执行步骤 210, 调更新显示, 再执行步骤 212, 恢复现场, 然后, 执行歩骤 2Π, 丌定时中断, ― 说 明 书

~~如果执行歩骤 208, 査询设定标志不等于 1, 则执行歩骤 211 调初始设定程序, 再执行 歩骤 212, 恢复现场, 然后, 执行歩骤 213, 开定时中断 再执行歩骤 214, 中断返回。

图 4的重合闸程序执行步骤如下: 起始步骤 300之后, 执行步骤 301, 査询是重合闸中 断吗?如果是重合闸中断,执行步骤 302, S重合闸端口有效,再执行步骤 303,启动重合闸, 然后执行步骤 304, 癀合闸标志, 再执行步骤 307, 返回。

执行歩骤 301,査询不是重合闸中断,执行歩骤 305,重开定时中断,然后执行步骤 306, 调更新显示, 再执行步骤 307, 返回。

图 5的键盘扫描程序如下: 起始歩骤 400之后, 执^歩骤 401 , 保护现场, 再执行歩骤 402, 显示 * 然后执行步骤 403, 置键扫描参数, 然后, 执行歩骤 404, 从第一行开始扫描 键盘, 再执行步骤 405, 测试键扫描完否?如果未完, 则査询等待, 如果扫描完毕, 则执行 步骤 406, 测试有键按下否?如果无键桉下, 则执行步骤 40, 寳无键落标志, 然后, 跳至步 骤 413, 恢复瑰场, 执行歩骤 414, 返回。

如果执行歩骤 ^6, 测试有键按下, 执行歩骤 408, 测试此前的键命令完 ^否?如果籴完 成 则 至歩骤 413, 恢复现场, 再执行歩骤 414, 返回。 如果执行歩骤 408, 测¾此^的键 命令完成, 则执行步¾ 409, 查表求键值, 然后执行步骤 410, 存键值, 再执行步骤 411, 置键落标志, 然后, 执 :步骤 412, 调键值散转处理子程序, 然后执行步骤 413, 恢复现场, 再执行歩骤 414, 返回。

图 6的 A/D转换程序起始步骤 500之后, 执行步骤 501 , 保护现场, 再执行步骤 502, 关显示,然后执行步骤 503, 取 A/D通道号、启动 A/D转换, 然后,执行步骤 504, 査询 A/D 转换完成否?如果未完成, 则查询等符, 如果 A/D转换完成, 执行歩骤 505, 取 A/D转换结 果、 置 A/D转换结束标志, 再执行歩骤 506, 取运算参数和参数地址, 然后执行步骤 507, 进行参数运算, 再执行歩骤 508, 运算结果置存放单元, 然后执行歩骤 509, 测试 A/D il t 计数等于 0否?如果等于 0, 执行步骤 511, 置通计数初值, 置首路道号为 AN.0、 置攀数 1 首址、 置参数 2首址, 然后执行步骤 512, 恢复现场, 再执行歩骤 513, 返 l。

如果执行歩骤 509, 测试 A/D通道计数不等丁 0, 则执行步骤 510, A/D通道计数减 1、 通道号加 1、参数 1地址加 1、参数 2地址加 1 , 然后跳至步骤 503执行, 取 A/D通道号、 .启 动 A/D转换, 直至执行步骤 513, 返回。

图 7的运行控制程序执行歩骤: 起始歩骤 600之后, 执行步骤 601, 保护现场, 然后执 行步骤 602, 査询设定标志等于 1否?如果不等于 1, 则执行步骤 603, 调初始化设定程 ^^, 然后, 执行步骤 617, 保存额定值 Ir, 然后, 执行步骤 618, 调更新显示, 再执行步骤 619, 恢复现场, 然后执行步骤 620, 返回。 说 明 书

~~如果执行歩骤 602, 设定标志不等于 1, 则执行歩骤 604, 取短路电压值、 额定值 k、 负 载电流 In、 负载电流 In的相位、 负载端电压, 然后, 执行步骤 605, 测试负载端电压 短路 电压值否?如果负载端电压 短路电压值, 执行步骤 606, 测试负载电流 In 极限短路电流 否?如果负载电流 ¾ 极限短路电流,执行步骤 607,调脱扣保护程序,然后,执行歩骤 617", 保存额定值 Ir, 然后, 执行步骤 618, 调更新显示, 再执行步骤 619, 恢复现场, 然后执行步 骤 620, 返回。

如果执行歩骤 605, 测试负载端电压不 短路电压值, 或执行歩骤^ )6, 负载电流 In不 极限短路电流,则都执行歩骤 608,测试负载电流 In阶跃式增加否?如果没有阶跃式增加; 跳至步骤 611执行, 测试负载屯流 In的变化稳定否?

如果执行步鎳 608, 负载电流 In 跃式增加, 执行步骤 09, 测试负载电流 In超过当前 额定值否?如果不超过当前额定值, 执行歩骤 617, 保存额定值 Ir, 然后, 执行步骤 618, 调 更新显示, 执行步骤 619, 复瑰场, ^后执行步骤 .620, 返 0。 如果超过当前额定值 Ιί, 执行歩骤 610,取单位时间变化曲线的参数、测试负载电 In的变化曲线,然后执行步骧 6il , 测试负毂电; lH变化稳定否?如果负载电流 In变化稳定, 则执行歩疆 612, 记忆并存储 3前 负载电流 In, 并将记忆、 存储的负载电流 In替换为额定值 Ir, ^后, 执行步骤 617, 保存额 定值 Ir, 然后, 执行步骤 618, 调更新显示, 再执行步骤《9, 恢复现场, 然后执行步骤 620, 返回。

如果执行步骤 611, 测试负载电流 In变化不稳定, 则执行步骤 613, 测试负载电流 In持 续增加吗?如果负载电流 In持续增加,执行步骤 614,调脱扣保护程序,然后,执行步骤 617, 保存额定值 lr, 然后, 执行歩骤 618, 调更新显示, 再执行歩骤 619, 恢复现场, 然后执行歩 骤 620, 返回。

如果执行歩骤 6 , 负载电流 Τπ不持续增加, 执行歩骤 615, 测试负载电流 in阶跃式减 小否?如果负载屯流 In阶跃式减小,执行步骤 616,记忆并存储当前负载屯流 Ip,并将记忆、 存储的负载电流 In替换为额定值 Ir, 然后, 执行步骤 617, 保存额定值 Ir, 然后, 执行步骤 618, 调更新显示, 再执行步骤 619, 恢复现场, 然后执行歩骤 620, 返回。

如果执行步骤 615, 负载电流 In未阶跃式减小, 执行歩骤 617, 保存额定值 lr, 然后, 执行歩骤 618, 调更新显示, 再执行歩骤 619, 恢复现场, 然后执行歩骤 620, 返回。

图 8的脱扣保护程序歩骤如下: 起始歩骤 700之后, 执行歩骤 701, 取负载电流 In, 取 额定值 Ir,取过载、短路保护脱扣参数值,取漏电、 地、报警保护参数值,再执行步骤 702, ¾试漏电、 接地的测量值大于各自的设定值否?如果不大 于各自的设定值, 执行步骤 704, 测试负载电流 In大于或等于瞬时脱扣值否?如果负载电流 In大于或等于瞬时脱扣值, 执行 说明 书

歩骤 708, 保存负载电流 In, 启动报警电路发出声光报警, 断路器脱扣保护, 然后执行歩骤

716, 调更新显示, 再执行歩骤 717, 返回。

如果执行步骤 702, 测试漏屯、 接地任意 个测量值大于其相应的设定值, 则执行步骤 7.03, 则启动脱扣保护, 然后执行步骤 717, 返回。

如果执行步骤 704, 测试负载电流 1¾不大于或等十瞬时脱扣值, 执行步骤 705, 测试负 载电流 i大于短延时脱扣值否(龠称短脱扣电流)? 果大于短延时脱扣值,执行歩骤 706, 计算 STD短延时时间并延时处理, 然后, 执行步骤 707, 再测试负载电流 In大于短延时脱扣 值否?如果大于短延时脱扣值, 则跳 歩骤 708执行, 保存负载电流 I 启动报警电路发出 声光报警, 同时启动脱扣保护, 然后执行步骤 716, 调更新 示, 再执行步骤 717, 返回。

如果执行步骤 707或执行步骤 705, 测试结果均不大于短 ¾时脱扣值, 执行步骤 709, 测 试负载电流 In大于长延时脱扣值否 (简称长脱扣电流) ?如果负载电流 In大于长延时脱扣 值, 执行歩骤 710, 计算 LTD长延时的时间并延时处理, 然后, 再执行歩骤 711 , 再测试负 载电流 In大于长延时脱扣值否?如果负载电流 In大于长延时脱扣值, 则跳至步骤 708执行, 保存负载电流 In, 启动报警电路发出声光报警, 同时启动脱扣保护, 然后执行歩骤 716, 调 更新显示, 再执行步骤 717, 返回。

如果执行步骤 711或执行步骤 709, 测试负载电流 In均不大于长延时脱扣值, 则执行步 骤 712, 取预报警值, 然后, 执行步骤 713, 测试负载电流 In大于预报警值否?如果大于预 报警值, 则执行步骤 714, 启动预报警电路发出声光报警信号, 然后执行歩骤 716, 调更新显 示, 再执行歩骤 717, 返回。

如果执行歩骤 713, 测试负载电流 In不大于预报警值, 执行歩骤 715, 保存负载电流 In, 然后, 执行步骤 716, 调更新显示, 再执 l步骤 717, 返回。

图 9的初始化设定程序歩骤如下: 起始歩骤 850之后, 执行歩骤 851 , 保护现场, 再执 行步骤 852, 取设定参数的计数, 然后执行步骤 853, 取短路电压设定值地址、 额定值 Ir地 址、 负载电流 In地址、 负载电流 In的相位地址、 负载端电压地址, 取接地、 漏电、 缺相设 定值地址, 取过载长延时、 短路短延时、 短路瞬时值地址, 取预报警值地址, 然后, 执行步 骤 854, 调键盘设定程序, 然后, 执行歩骤 855, 顺序取设定参数进行设定, 再执行歩骤 856, 测试参数计数 =0否? ,如果参数计数≠0,执行歩骤 857,参数计数一 1、参数地址 + 1,然后, 跳回到歩骤 853执行, 取短路电压设定值地址、额定值 Ir地址、 负载电流 In地址、负载电流 In的相位地址、 负载端电压地址, 取接地、 瘺电、 缺相设定值地址, 取过载长延时、 短路短 延时、 短路瞬时值地址, 取预报警值地址;

如果执行步骤 856, 测试参数计数等于 0, 执行步骤 858, 保存全部设定参数, 然后执行 ; 说 明 书 ;

步骤 859, 清除设定标志, 再执行步骤 860, 恢复现场, 然后, 执行步骤 861, 返回。

跟踪负载变化自动额定值断路器的键盘主要用 于转入设定程序和提供人 T.设定、 修改运 行参数, 般运行 ·次设定程序既可完成参数设定, 并且自动转入运行程序, 键盘只是提供 了作为人工设定和修改之用。

作为断路器, 他的保护分断功能是十分重要的, 因此, 本发明的跟踪负载变化自动额定 值断路器其额定值 k是根据用户实际负载而跟踪设定, 从而使保护性能极大地提高, 可靠性 更好, 实用性更强, 加之漏电保护、 接地保护及声光报警功能, 对各种电气 ^灾隐患可提供 最全面的保护, 也可以通过通讯端口与其他电器或智能电网联 接, 组成网络式控制系统。

踪负载变化自动额定值断路器的电子控制系统 4可以做成模块结构, 便于在其他断路器 上实施。