永磁真空断路器智能控制

永磁真空断路器机构智能控制系统在电力行业的应用其可靠性，否则因产品的质量问题反而提高了配电网的故障率，这是与配电自动化应用的初衷相背离的。

硬件方面，配电自动化产品通常与高电压等级的设备在同一环境中使用，当硬件处理不当，如发生柜体漏电，高压从低压侧导线祸合或强电磁场干扰等情况时，都可能导致测控设备的误动作性损坏。

因此在硬件的设计上，应在充分考虑系统的可靠性的基础上提高测量的精度和系统的响应速度等性能指标。硬件上为提高产品在设计上的通用性和降低开发的风险，采取了模块化的设计思想。

给永磁真空断路器机构中的分闸或合闸线圈通电，从而产生电磁吸力即可驱动动铁心运动，而且必须达到一定的励磁安匝数，才能满足真空断路器的分闸或合闸速度要求。

要想在较短的时间内获得较大的脉动电流，目前有两种方案可供选择。其一是采用电容器;其二是采用蓄电池。

这两种方案均可获得较为满意的结果。然而蓄电池作为电源需要考虑诸如过充电、过放电等问题，充电线路及保护电路较为复杂。

用电容器作为电源与可充电蓄电池电源相比。例如电容器的充电时间较短，可采用具有滤波或非滤波、稳压或非稳压的直流输出的任何一种常规电源装置对其充电。

因不必考虑充电过量的危险，所以不要求对精确的充电电流和充电时间进行监视。不存在化学污染或电极氧化问题，可以经受无数次短路，并可放电至任意电平都不会受损坏。

除此之外，电容器还可以很容易地并联使用，而不会产生并联电池之间的偏置电流那样的侧流效应问题。

因此，户内永磁机构中的电源设计经济的方法是采用电容器放电的方式。对于户外柱上真空断路器，由于现场电源不易解决，一般采用蓄电池等其它方式。

作为给电容器充电的电源，必须考虑电容器的耐压，考虑实际分闸或合闸操作时控制器所需的电源电压。

户内永磁真空断路器机构中的电源实际使用的电压大多为DC100V左右，因而必须保证为电容器充电的电源输出电压为DC100V。

开关电源在设计电源方案时均考虑了电源行业标准，除体积小、效率高、稳压范围宽、稳压精度高、纹波小等以外，在动态负载特性和电磁兼容性两方面更具特色和优势。

因此，户内永磁机构中的电源经济、安全、可靠的方法是采用开关电源为电容器充电，而后采用电容器放电的方式。

电容器上充以恒定的DC100V操作电压，可为操动机构的分闸或合闸线圈励磁提供所需的脉冲电能。它能储存完成一个完整O－CO操作循环的低于250J电能。

当这样的一个操作循环结束后，电容器组在不足20S内以A2的峰值电流重新充电。因此，若辅助电源发生故障，储能铝电解质电容器事先储好的电能可确保开断操作能进行一个完整的O—CO操作循环。

永磁机构断路器必须保证可靠地处于分、合闸位置，决不允许出现中间状态等故障位置，一旦出现故障位置，应及时报警。

同时，永磁机构在铁心运动到分、合闸位置后，为避免热损耗及电源损耗，应及时断电。这就需要对断路器的分、合闸状态进行检测。

如果用传统的有触点辅助开关，则由于污染、触头氧化，经常会使触头接触不良，甚至失效。因此，应使用电子开关和非接触式传感器来取代传统的辅助开关。

当接受到来自手动、自动控制模块的分、合闸命令时，送至CPU，则逻辑控制器会根据分、合闸位置采样模块发出的高、地电平，自动检测断路器所处位置，以决定是否执行分、合闸指令。

若分、合闸指令同时收到，则CPU会通过逻辑控制器及时闭锁合闸命令而响应分闸指令；若电网一次侧电源监测回路监测到过电流或过电压、欠电压信号，CPU模块也会通过逻辑控制器及时闭锁合闸命令而发出分闸指令。

1) 运行速度快。PIC 16F87X 系列单片机在架构上采用了两级流水线的哈佛总线结构，指令的读取和执行采用流水线方式，使得单条指令(GOTO、CALL指令除外)的执行基本上可在一个周期内完成。

另一方面，数据总线和指令总线分离，并且采用不同的宽度，便于实现全部指令的单字节化，有利于提高CPU的处理速度。

控制器的输入信号有反映开关状态与手动操作的开关量信号、来自CT与PT的模拟量信号、拨码开关的设置参数等。

前者通过光电耦合器可以很方便地实现隔离与变换，送入MCU进行处理;模拟量要通过A/D转换器变成数字量来分析。

交流电量信号输入回路通常包括隔离变换器、滤波、超值保护与量化处理等部分。在电力系统中，电压电流信号取自电压互感器与电流互感器二次侧，其额定值分别为100V/5A。

当电力系统发生故障时，这些电量会发生很大的变化(几十倍)，因此必须将其转换成微机系统可以接收的信号类型与范围，并且须保证故障情况下也不会超过此范围。

光电耦合器件是利用光传递信息的，它是由输入端的发光元件和输出端的受光元件组成，输入与输出在电气上是完全隔离的。

其体积小、使用简便，可以根据现场干扰情况的不同，组成各种不同的线路对共模和差模干扰进行抑制。光电耦合器用在输入、输出间隔离情况下，线路是很简单的。

这种隔离的作用不仅可以用在数字电路中，也可以用在线性(模拟)电路中。光电祸合器用于消除噪声是从两个方面体现的:

一方面是使输入端的噪声不传递给输出端，只是把有用信号传送到输出端。另一方面，由于输入端到输出端的信号传递是利用光来实现的，极间电容很小，绝缘电阻很大，因而输出端的信号与噪声也不会反馈到输入端。

使用光电耦合器时，应注意这种光电耦合器本身有10~30pF的分布电容，所以频率不能太高;另外在接点输入时，应加RC滤波环节，抑制接点的抖动。另外，用于低电压时，其传输距离以100米以内为限、传输速率在10Kbps以下为宜。

当开关在合闸位置时，表示合闸位置的灯亮;当开关在分闸位置时，表示分闸位置的灯亮;当分闸电容的电压大于定值时，代表分闸电容电压的灯亮;当合闸电容的电压大于定值时，代表合闸电容的灯亮;当开关在合闸位置，测量电压大于设定的过流定值，过流时间大于设定的延时定值，且分闸电容灯亮时，开关跳开，过流速断灯亮。当开关在合闸位置，测量电压大于设定的过压定值，且分闸电容灯亮时，开关跳开，此灯闪烁;当失压保护投入，且线路二次电压低于某值时，失压灯亮;当重合保护投入，且微机判断此时满足重合闸条件，正在进行重合闸，或者已经重合闸完成，但没有对其进行复归操作时，重合灯亮。当机构进行合闸操作，但由于某些原因引起合闸不到位时，微机立即发出分闸命令，将开关分开，此时故障报警灯亮。控制器输出单元示意图如图所示。

6、硬件监控电路

电源监控电路即带电压监控的复位电路。监控电路必须具备如下功能：

2)掉电复位：当电源失效或电压降到某一电压值以下时，复位系统。在软件的设计当中，会设有软件看门狗的功能。

但软件如果出现了问题，如死循环，硬件的监控保护显得更可靠，更放心。因为在实际的情况中，光靠软件看门狗防止程序“跑飞”是不安全的。需要有硬件的看门狗电路来防止系统出现的问题，保证系统的正常运行。

硬件监控电路如图所示。它在电源开、关和电压不足时(小于门槛电压)给微处理器发出一个复位信号，门槛电压可选。图中R2和S1构成的电路可实现手动复位。