斷路器用智能控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種斷路器用智能控制器，該斷路器用智能控制器包括電流CT模塊、ADC模擬數字轉換模塊、DMA傳輸模塊、內存模塊、CPU和液晶模塊，CPU設有液晶接口、SPI接口和數據傳輸接口，液晶接口連接液晶模塊，SPI接口用于讀寫SPI接口連接的Flash芯片，數據傳輸接口連接DMA傳輸模塊，電流CT模塊采集斷路器母線的電流，ADC模擬數字轉換模塊對電流進行取樣，DMA傳輸模塊傳輸ADC模擬數字轉換模塊的采樣數據至內存模塊，CPU在超過電流定值時，控制斷路器采取保護動作，液晶模塊顯示故障信息，SPI接口將故障信息寫入Flash芯片。本實用新型斷路器用智能控制器，能夠提高處理器的處理數據的效率，并且能夠記錄和顯示故障信息。
【專利說明】
斷路器用智能控制器
技術領域
[0001]本實用新型涉及配電、饋電或發電保護領域，尤其是涉及一種斷路器用智能控制器。
【背景技術】
[0002]斷路器的控制器是低壓電力系統中最重要的控制和保護設備之一。當電力系統出現過載、短路等故障時，若斷路器的控制器能夠在極短的時間內(如二十毫秒)精準的保證斷路器斷開線路，就能夠保障該電力系統的安全;若斷路器的控制器需較長時間斷開，甚至，不能保證電力系統的線路斷開，則會給社會和人民的生命財產造成局大損失。因此，斷路器的控制器能夠有效可靠運行，對電力系統尤為重要。
[0003]雖然，各個廠家對控制器進行不同程度的改進，但是，斷路器的控制器不能保證在極短的時間內(如二十毫秒)精準的保證斷路器斷開線路，信號傳輸效率低，過程復雜，不能保證斷路器在極短的時間內的到響應，不能在配電、饋電或發電中起到保護作用。如在50赫茲電網中，電力系統會遭到過載、短路、接地/漏電、電流不平衡、過壓、欠壓、電壓不平衡、過頻、欠頻、逆功率等故障的危害。此外，在故障發生之后，調試人員到達現場一般無法直接排除故障，先需要對故障進行排查，耗時較長，效率較差。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型旨在提供一種斷路器用智能控制器，能夠提高處理器的處理數據的效率，并且能夠記錄和顯示故障信息。
[0005]本實用新型提供一種斷路器用智能控制器，該斷路器用智能控制器包括電流CT模塊、ADC模擬數字轉換模塊、DMA傳輸模塊、內存模塊、CPU和液晶模塊，CPU設有液晶接口、SPI接口和數據傳輸接口，液晶接口連接液晶模塊，SPI接口用于讀寫SPI接口連接的Flash芯片，數據傳輸接口連接DMA傳輸模塊，電流CT模塊采集斷路器母線的電流，ADC模擬數字轉換模塊對電流進行取樣，DMA傳輸模塊傳輸ADC模擬數字轉換模塊的采樣數據至內存模塊，CPU在超過電流定值時，控制斷路器采取保護動作，液晶模塊顯示故障信息，SPI接口將故障信息寫入Flash芯片。
[0006]進一步地，該斷路器用智能控制器還包括GPRS模塊，GPRS模塊連接于GPRS接口，GPRS模塊向后臺主站進行無線通信，傳輸斷路器母線的實時數據或故障信息，CPU還設有GPRS接口。
[0007]進一步地，CPU還設有USB接口，USB接口內部包括USB轉UART橋接器控制器。
[0008]進一步地，該斷路器用智能控制器還包括功能按鍵，功能按鍵用于向CPU發送控制指令和/或參數修改指令。
[0009]進一步地，該斷路器用智能控制器還包括LED燈，LED燈連接于LED控制接口，用于指示斷路器用智能控制器當前的工作狀態，CPU設有LED控制接口。
[0010]進一步地，CPU還設有RS232接口，RS232接口內部包含串口邏輯電平轉換芯片，用于和外部串口設備進行通信。
[0011]進一步地，該斷路器用智能控制器還包括EEPROM芯片，EEPROM芯片連接于IIC接口，EEPR0M芯片用于存儲斷路器用智能控制器的運行定值，CPU還設有IIC接口。
[0012]進一步地，CPU還設有內部RTC時鐘模塊，內部RTC時鐘模塊設有獨立電池。
[0013]進一步地，該斷路器用智能控制器還包括AC/DC電源芯片、線性穩壓芯片和隔離電源芯片，AC/DC電源芯片連接于電流CT模塊，將220V交流電轉換為5V電壓電源，為液晶模塊、LED燈和GPRS模塊供電，并將5V電壓電源傳輸至線性穩壓芯片，線性穩壓芯片將5V電壓電源轉換為3.3V電壓電源，為USB接口供電，并將3.3V電壓電源傳輸至隔離電源芯片，隔離電源芯片將3.3V電壓電源轉換為5V隔離電壓電源，為RS485接口供電，AC/DC電源芯片還用于將220V交流電轉換為12V電壓電源，為斷路器的磁通脫扣供電。
[0014]進一步地，AC/DC電源芯片還連接于輔助電源，斷路器用智能控制器還包括輔助電源。
[0015]本實用新型斷路器用智能控制器，通過電流CT模塊采集斷路器母線的電流，ADC模擬數字轉換模塊將模擬量轉換為數值量，減少后續傳輸的數據量，采用DMA傳輸模塊進行數據傳輸，直接傳入內存模塊，無需CPU介入，減少CPU的工作負擔，提高數據處理效率。Flash芯片存儲故障信息，液晶模塊能夠顯示故障信息，方便調試人員查詢歷史數據，為故障原因查詢提供便利，提高故障處理效率。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型提供的第一個斷路器用智能控制器結構連接示意圖；
[0017]圖2是本實用新型提供的第二個斷路器用智能控制器結構連接示意圖；
[0018]圖3是本實用新型提供的芯片CP2104連接圖；
[0019]圖4是本實用新型提供的MAX3232連接圖；
[0020]圖5是本實用新型提供的電壓轉換示意圖；
[0021 ]圖6是本實用新型提供的芯片ADM2483連接圖。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體的實施例進一步說明本實用新型，但是，應當理解為，這些實施例僅僅是用于更詳細具體地說明之用，而不應理解為用于以任何形式限制本實用新型。
[0023]本實用新型提供一種斷路器用智能控制器，結合圖1，該斷路器用智能控制器包括電流CT模塊1、ADC模擬數字轉換模塊2、DMA傳輸模塊3、內存模塊4、CPU5和液晶模塊6，CPU5設有液晶接口、SPI接口和數據傳輸接口，液晶接口連接液晶模塊6，SPI接口用于讀寫SPI接口連接的Flash芯片7，數據傳輸接口連接DMA傳輸模塊3，電流CT模塊I采集斷路器母線的電流，ADC模擬數字轉換模塊2對電流進行取樣，DMA傳輸模塊3傳輸ADC模擬數字轉換模塊2的采樣數據至內存模塊4。在采集的電流值超過電流定值時，CPU采用現有控制程序，向斷路器發送控制指令，控制斷路器采取保護動作，液晶模塊6顯示故障信息，SPI接口將故障信息寫入Flash芯片7。其中，CPU5采用芯片MK60DN512VLQ10，ADC模擬數字轉換模塊2為線性逐次逼近型，采樣精度為16位，有4個差分和24個單端外部模擬輸入通道，采樣時間和轉換速率/電壓可配置，具有單端或者持續轉換模式，有轉換完成/硬件計算采樣平均值完成的標志和中斷。DMA有63個源，具有多路復用器的16個DMA通道。DMA可以根據事先設定好的AD采樣源地址和數據存儲目的地址，以及傳送的字節數，將數據自動傳送到指定的位置，而不需要CPU5的介入，從而CPU5的負擔大大減輕。Flash芯片7為S25FL132K，其存儲容量4兆比特，能夠存儲斷路器控制器的歷史故障記錄、運行故障記錄。液晶模塊6選用的是128*64點陣的WG12864E1液晶，不帶漢字庫，需要生成字模，可以顯示4行中文，每行可顯示12*12的漢字10個；可以顯示8行字符，每行可以顯示8*8的字符16個。本實施例斷路器用智能控制器采用ADC模擬數字轉換模塊2和DMA傳輸模塊3，減少CPU5的工作負擔，提高數據處理效率。Flash芯片7存儲故障信息，液晶模塊6能夠顯示故障信息，方便調試人員查詢歷史數據，為故障原因查詢提供便利，提高故障處理效率。
[0024]在50Hz電網的配電、饋電或發電過程中，本實施例斷路器用智能控制器使線路和電源設備免受過載、短路、接地/漏電、電流不平衡、過壓、欠壓、電壓不平衡、過頻、欠頻、逆功率等故障的危害。同時，本實施例斷路器用智能控制器也用作電網節點的電流、電壓、功率、頻率、電能、需量、諧波等電網參量的測量，故障、報警、操作、電流歷史最大值、開關觸頭磨損情況等運行維護參數的記錄。
[0025]本實用新型提供另一種斷路器用智能控制器，結合圖2，優選地，該斷路器用智能控制器還包括GPRS模塊8，GPRS模塊8連接于GPRS接口，GPRS模塊8向后臺主站進行無線通信，傳輸斷路器母線的實時數據或故障信息，CPU還設有GPRS接口。其中，GPRS模塊8采用宏電的H7710模塊，和后臺主站服務器20通信，實現無線通訊功能，采用Modbus、Prof ibus-DP或Device net通訊協議。當電力網絡進行通訊組網時，本實施例斷路器用智能控制器可用為電力自動化網絡的遠程終端，實現遙測，遙信，遙控，遙調等功能，且支持多種協議，以適用不同的組網要求。
[0026]優選地，本實施例斷路器用智能控制器的CPU還設有USB接口 9，USB接口 9內部包括USB轉UART橋接器控制器。結合圖3，USB接口 9采用CP2104芯片，與UART 1_RX和UART 1_TX連接，將CPU的Uart轉換為符合USB規格2.0標準的USB接口。本實施例斷路器用智能控制器方便實時與外界通訊，進行數據傳輸。
[0027]優選地，該斷路器用智能控制器還包括功能按鍵10，結合圖2，功能按鍵10用于向CPU發送控制指令和/或參數修改指令。各個功能按鍵10包括測量功能鍵、設定功能鍵、保護功能鍵、信息功能鍵、向上功能鍵、向下功能鍵、退出功能鍵、選擇功能鍵和清燈功能鍵。其中，測量功能鍵將顯示界面切換到測量默認主題菜單，或在密碼輸入界面下為“向左”鍵。設定功能鍵將顯示界面切換到參數設定主題菜單，或在密碼輸入界面下為“向右”鍵。保護功能鍵將顯示界面切換到保護參數設定主題菜單。信息功能鍵將顯示界面切換到歷史記錄和維護主題菜單。在當前所用等級，向上功能鍵用于向上移動菜單內容，或向上改變選定參數。在當前所用等級，向下功能鍵用于向下移動菜單內容，或向下改變選定參數。退出功能鍵用于退出當前所用等級進入上一級菜單，或取消當前參數的選定。選擇功能鍵用于進入當前項目指向的下一級菜單，或進行當前參數的選定，存儲所作修改。清燈功能鍵用于清除裝置故障狀態。工程人員方便向CPU發送指令、修改數據指令或查詢歷史數據。
[0028]優選地，該斷路器用智能控制器還包括LED燈11，LED燈11連接于LED控制接口，用于指示斷路器用智能控制器當前的工作狀態，CPU設有LED控制接口。LED燈11包括“Ir”燈、“tr”燈、“Isd”燈、“tsd”燈、“Ii”燈、“Ig”燈、“tg”燈、“Is”燈和“ts”燈。其中，“Ir”燈為過載長延時保護動作定值燈，當發生過載長延時保護事件時，燈亮;或者設定過載長延時保護定值時，燈亮。“tr”燈為過載長延時保護時間定值燈，當設置過載長延時保護時間定值時，燈亮。“Isd”燈為短路短延時定時限保護動作定值燈，當發生短路短延時定時限保護事件時，燈亮;或者設定短路短延時定時限保護定值時，燈亮。“tsd”燈為短路短延時定時限保護時間定值燈，當設置短路短延時定時限保護時間定值時，燈亮。“I i”燈為瞬時保護動作定值燈，當發生瞬時保護事件時，燈亮;或者設定瞬時保護定值時，燈亮。“Ig”燈為接地保護動作定值燈，當發生接地保護事件時，燈亮;或者設定接地保護定值時，燈亮。“tg”燈為接地保護時間定值燈，當設置接地保護時間定值時，燈亮。“Is”燈為短路短延時反時限保護動作定值燈，當發生短路短延時反時限保護事件時，燈亮;或者設定短路短延時反時限保護定值時，燈亮。“ts”燈:短路短延時反時限保護時間定值燈，當設置短路短延時反時限保護時間定值時，燈亮。采用不同的LED指示燈，表明當前的斷路器用智能控制器的工作狀態，或故障信息，便于調試人員獲取其工作狀態，提高故障處理效率。
[0029]優選地，CPU還設有RS232接口 12，RS232接口 12內部包含串口邏輯電平轉換芯片，用于和外部串口設備進行通信。結合圖4，RS232接口 12是由型號為MAX3232的串口邏輯電平轉換芯片構成的主控制器與外部串口設備的通信通道，其第13腳為RS_TXD0，與COMl的第3腳RS_TXD0相連。第14腳為RS_RXD0，與COMl的第2腳RS_RXD0相連。RS232接口應用廣泛，方便與多種設備進行數據傳輸和信息交互。
[0030]優選地，該斷路器用智能控制器還包括EEPROM芯片，EEPROM芯片連接于IIC接口13，EEPR0M芯片用于存儲斷路器用智能控制器的運行定值，IIC接口 13是兩線串行接口，用于讀寫EEPROM芯片AT24C64D，AT24C64D芯片存儲容量為64KXPU還設有內部RTC時鐘模塊14，內部RTC時鐘模塊設有獨立電池。在掉電之后，本實施例斷路器智能控制器可外接32.768KHz的振蕩器輸入，方便計時。CPU還包括485接口部分，由帶隔離的型號為ADM2483的增強型RS-485收發器構成主處理器的串口與物理LIN總線之間的通信通道，物理總線上并聯的匹配電阻為I個120歐姆電阻，且增加對過壓起到保護作用的TVS管。結合圖6，ADM2483的第12腳、13腳連接于⑶N4的第I腳、2腳。看門狗采用MAX823芯片，復位時間1.12秒、1.60秒、2.40秒可選，用于在CPU軟件陷入死循環的時候，復位裝置。
[0031]優選地，該斷路器用智能控制器還包括AC/DC電源芯片21、線性穩壓芯片22和隔離電源芯片23，隔離電源芯片23連接于CPU，AC/DC電源芯片21連接于電流CT模塊，將220V交流電轉換為5V電壓電源，為液晶模塊、LED燈和GPRS模塊供電，并將5V電壓電源傳輸至線性穩壓芯片22，線性穩壓芯片22將5V電壓電源轉換為3.3V電壓電源，為USB接口供電，并將3.3V電壓電源傳輸至隔離電源芯片23，隔離電源芯片23將3.3V電壓電源轉換為5V隔離電壓電源，為RS485接口供電，AC/DC電源芯片21還用于將220V交流電轉換為12V電壓電源，為斷路器的磁通脫扣供電。AC/DC電源芯片21還連接于輔助電源15，斷路器用智能控制器還包括輔助電源15。電源CT供電單相不低于0.8倍的額定電流時或三相不低于0.4倍的額定電流時控制器能正常工作。輔助電源保證斷路器斷開母線時，控制器繼續工作。
[0032]盡管本實用新型已進行了一定程度的描述，明顯地，在不脫離本實用新型的精神和范圍的條件下，可進行各個條件的適當變化。可以理解，本實用新型不限于所述實施方案，而歸于權利要求的范圍，其包括所述每個因素的等同替換。
【主權項】
1.一種斷路器用智能控制器，其特征在于，包括: 電流CT模塊、ADC模擬數字轉換模塊、DMA傳輸模塊、內存模塊、CRJ和液晶模塊， 所述CRJ設有液晶接口、SPI接口和數據傳輸接口， 所述液晶接口連接所述液晶模塊，所述SPI接口用于讀寫所述SPI接口連接的Flash芯片，所述數據傳輸接口連接所述DMA傳輸模塊， 所述電流CT模塊采集斷路器母線的電流，所述ADC模擬數字轉換模塊對電流進行取樣，所述DMA傳輸模塊傳輸所述ADC模擬數字轉換模塊的采樣數據至所述內存模塊， 所述CPU在超過電流定值時，控制所述斷路器采取保護動作，所述液晶模塊顯示故障信息，所述SPI接口將所述故障信息寫入所述Flash芯片。2.根據權利要求1所述斷路器用智能控制器，其特征在于，還包括: GPRS模塊，連接于GPRS接口，所述GPRS模塊向后臺主站進行無線通信，傳輸所述斷路器母線的實時數據或故障信息，所述CHJ還設有所述GPRS接口。3.根據權利要求1或2所述斷路器用智能控制器，其特征在于， 所述CRJ還設有USB接口，所述USB接口內部包括USB轉UART橋接器控制器。4.根據權利要求1所述斷路器用智能控制器，其特征在于，還包括: 功能按鍵，所述功能按鍵用于向所述CPU發送控制指令和/或參數修改指令。5.根據權利要求1所述斷路器用智能控制器，其特征在于，還包括: LED燈，所述LED燈連接于LED控制接口，用于指示所述斷路器用智能控制器當前的工作狀態，所述CPU設有所述LED控制接口。6.根據權利要求3所述斷路器用智能控制器，其特征在于， 所述CPU還設有RS232接口，所述RS232接口內部包含串口邏輯電平轉換芯片，用于和外部串口設備進行通信。7.根據權利要求3所述斷路器用智能控制器，其特征在于，還包括: EEPROM芯片，連接于IIC接口，所述EEPROM芯片用于存儲所述斷路器用智能控制器的運行定值，所述CHJ還設有所述IIC接口。8.根據權利要求1所述斷路器用智能控制器，其特征在于， 所述CPU還設有內部RTC時鐘模塊，所述內部RTC時鐘模塊設有獨立電池。9.根據權利要求3所述斷路器用智能控制器，其特征在于，還包括: AC/DC電源芯片、線性穩壓芯片和隔離電源芯片， 所述AC/DC電源芯片連接于所述電流CT模塊，將220V交流電轉換為5V電壓電源，為所述液晶模塊、LED燈和GPRS模塊供電，并將所述5V電壓電源傳輸至所述線性穩壓芯片，所述線性穩壓芯片將所述5V電壓電源轉換為3.3V電壓電源，為所述USB接口供電，并將所述3.3V電壓電源傳輸至所述隔離電源芯片， 所述隔離電源芯片將所述3.3V電壓電源轉換為5V隔離電壓電源，為RS485接口供電， 所述AC/DC電源芯片還用于將220V交流電轉換為12V電壓電源，為所述斷路器的磁通脫扣供電。10.根據權利要求9所述斷路器用智能控制器，其特征在于， 所述AC/DC電源芯片還連接于輔助電源，所述斷路器用智能控制器還包括輔助電源。
【文檔編號】H02H3/00GK205544607SQ201620257883
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月30日
【發明人】方壽賢, 陳栩, 李進, 王學虎, 錢鴻, 倪家鍵, 任寶軍, 張磊
【申請人】南京大全自動化科技有限公司