浪涌保护器的后备保护器控制系统及其作业方法

技术领域

本发明涉及一种浪涌保护器的后备保护器控制系统及其作业方法。

背景技术

目前市场上的的浪涌保护器后备保护器控制回路大多数不稳定，灵敏度不高，在雷击时产生误动作，发出错误指令，使保护器断开，或在工频设定值时(一般为3A)，脱扣装置不动作，无法满足设备正常的保护。本发明正对以上缺点，进行针性的设计和改进，避免类似现象发生。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种浪涌保护器的后备保护器控制系统及其作业方法，能够方便可靠地保护电路。

为实现上述目的，本发明提供一种浪涌保护器的后备保护器控制系统，采用如下技术方案：一种浪涌保护器的后备保护器控制系统，包括主电路、保护断路器和浪涌保护器，保护断路器连接于主电路和浪涌保护器之间，所述浪涌保护器接地；

所述保护断路器具有电流检测装置、信号分析控制装置、电磁脱扣器和触头装置，所述触头装置常闭；所述电流检测装置检测保护断路器的主导线中通过的电流，所述信号分析控制装置采集电流检测装置所检测的信号并进行分析判断：

当所述信号分析控制装置根据电流检测装置所传递的信号判断主导线中通过的电流为雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流时，所述信号分析控制装置不触发电磁脱扣器动作；

当所述信号分析控制装置根据电流检测装置所传递的信号判断主导线中通过的电流为超过设定值的工频电流时，所述信号分析控制装置触发电磁脱扣器脱扣而使触头装置分闸。

优选地，所述零序互感器输出的二次电流为电磁脱扣器供电。

优选地，所述电流检测装置为套在所述保护断路器的主导线外侧的零序互感器。

优选地，所述电磁脱扣器外侧罩设有屏蔽罩。

优选地，所述信号分析控制装置包括信号鉴别模块、电流抑制吸收模块和整流驱动模块电流检测信装置向信号鉴别模块传递信号；信号鉴别模块对电流检测装置所传递的信号进行鉴别：

当所述信号鉴别模块根据电流检测装置所传递的信号判断主导线中通过的电流为雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流时，则信号被电流抑制模块进行消释处理；

当所述信号鉴别模块根据电流检测装置所传递的信号判断主导线中通过的电流为超过设定值的工频电流时，信号被整流驱动模块处理之后传递给电磁脱扣器而触发脱扣。

优选地，所述电磁脱扣器外侧罩设有屏蔽罩。

优选地，当保护断路器的主导线中通过的工频电流大于等于1A时为所述超过设定值的工频电流。

与本发明的一种浪涌保护器的后备保护器控制系统相应地，本发明还提供一种浪涌保护器的后备保护器控制系统的作业方法，利用上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的浪涌保护器的后备保护器控制系统进行作业，包括如下步骤：

1)电流检测装置检测保护断路器主导线中的电流而得出信号，并将信号传递给信号分析控制装置；

2)信号分析控制装置对所接收的信号进行判断：

2.1)当所述信号分析控制装置根据电流检测装置所传递的信号判断主导线中通过的电流为雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流时，所述信号分析控制装置不触发电磁脱扣器动作；

2.2)当所述信号分析控制装置根据电流检测装置所传递的信号判断主导线中通过的电流为超过设定值的工频电流时，所述信号分析控制装置触发电磁脱扣器脱扣而使触头装置分闸。

优选地，在所述步骤2.1)中，当保护断路器的主导线中通过的电流为10/350μs或8/20μs雷电电磁脉冲电流时，所述信号分析控制装置不触发电磁脱扣器动作。

优选地，在所述步骤2.2)中，当保护断路器的主导线中通过的电流为≥1A的工频电流时，所述信号分析控制装置触发电磁脱扣器脱扣而使触头装置分闸。

如上所述，本发明涉及的一种浪涌保护器的后备保护器控制系统及其作业方法，具有以下有益效果：使用本发明的一种浪涌保护器的后备保护器控制系统时，信号分析控制装置采集电流检测装置所检测的信号并进行分析判断；在主电路中产生雷电冲击电流或者瞬时异常大电流时，信号分析控制装置不触发电磁脱扣器动作，雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流就会通过保护断路器以及浪涌保护器而流入地下释放掉，从而对主电路进行保护；但是，如果浪涌保护器发生故障而在主电路中未出现雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流时就已经短路，则主电路中的电流会流经保护断路器和浪涌保护器而进入地下，在这种情况下，信号分析控制装置触发电磁脱扣器脱扣而使触头装置分闸，从而防止主电路、保护断路器或者浪涌保护器等设备烧毁。由此可见，本发明的一种浪涌保护器的后备保护器控制系统能够方便可靠地保护电路。本发明的一种浪涌保护器的后备保护器控制系统的作业方法当然也具有上述有益效果，此处不再赘述。

附图说明

图1a显示为本发明的一种浪涌保护器的后备保护器控制系统的示意图。

图1b显示为本发明的一种浪涌保护器及其控制系统的电路图。

图2显示为保护断路器的示意图。

图3显示为保护断路器中的电流检测装置、信号分析控制装置和电磁脱扣器的示意图。

元件标号说明

1 主电路

2 保护断路器

3 浪涌保护器

4 电流检测装置

5 信号分析控制装置

6 电磁脱扣器

7 触头装置

8 主导线

9 信号鉴别模块

10 电流抑制吸收模块

11 整流驱动模块

12 屏蔽罩

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1a所示，本发明提供一种浪涌保护器的后备保护控制系统，包括主电路1、保护断路器2和浪涌保护器3，保护断路器2连接于主电路1和浪涌保护器3之间，所述浪涌保护器3接地；

如图1a至图3所示，所述保护断路器2具有电流检测装置4、信号分析控制装置5、电磁脱扣器6和触头装置7，所述触头装置7常闭；所述电流检测装置4检测保护断路器2的主导线8中通过的电流，所述信号分析控制装置5采集电流检测装置4所检测的信号并进行分析判断：

当所述信号分析控制装置5根据电流检测装置4所传递的信号判断主导线8中通过的电流为雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流时，所述信号分析控制装置5不触发电磁脱扣器6动作；

当所述信号分析控制装置5根据电流检测装置4所传递的信号判断主导线8中通过的电流为超过设定值的工频电流时，所述信号分析控制装置5触发电磁脱扣器6脱扣而使触头装置7分闸。

使用本发明的一种浪涌保护器的后备保护控制系统时，信号分析控制装置5采集电流检测装置4所检测的信号并进行分析判断；在主电路1中产生雷电冲击电流或者瞬时异常大电流时，信号分析控制装置5不触发电磁脱扣器6动作，雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流就会通过保护断路器2以及浪涌保护器3而流入地下释放掉，从而对主电路1进行保护；但是，如果浪涌保护器3发生故障而在主电路1中未出现雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流时就已经短路，则主电路1中的电流会流经保护断路器2和浪涌保护器3而进入地下，在这种情况下，信号分析控制装置5触发电磁脱扣器6脱扣而使触头装置7分闸，从而防止主电路1、保护断路器2或者浪涌保护器3等设备烧毁。因此，本发明的一种浪涌保护器的后备保护控制系统能够方便可靠地保护电路。

为了使得信号分析装置能够对电流检测装置4传递来的信号准确地分析判断并作出相应的处理，作为一种优选的实施方式，如图1a所示，所述信号分析控制装置5包括信号鉴别模块9、电流抑制吸收模块10和整流驱动模块11，电流检测装置4向信号鉴别模块9传递信号；信号鉴别模块9对电流检测装置4所传递的信号进行鉴别：当所述信号鉴别模块9根据电流检测装置4所传递的信号判断主导线8中通过的电流为雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流时，则信号被电流抑制模块进行消释处理；消释处理是将信号抑制或使得信号衰减，从而使得信号衰减至不能触发电磁脱扣器6脱扣的程度；当所述信号鉴别模块9根据电流检测装置4所传递的信号判断主导线8中通过的电流为超过设定值的工频电流时，信号经过整流驱动模块11处理之后被传递给电磁脱扣器6而触发脱扣。

在本发明的一种浪涌保护器的后备保护控制系统中，所述信号分析控制装置5对电流检测装置4传来的信号进行鉴别、消释处理、整流处理等，从而将瞬时异常大电流或者雷电电磁冲击电流所触发的信号进行消释处理而不触发断路器脱扣分闸，或者将工频大电流所触发的信号经整流驱动模块11处理之后被传递给电磁脱扣器而触发脱扣分闸。如图1b所示，其中电流检测装置4为零序互感器，信号鉴别模块9、电流抑制吸收模块10和整流驱动模块11通过设置在线路板上的电子元件来实现，电流检测装置用来产生感应信号，并将信号输送到线路板的输入端；线路板上设置有压敏电阻、电容、共模电感、电感、瞬态抑制二极管、高速二极管、二极管、三极管及其他的电阻电容等电子元器件，线路板上设有输入端口和输出端口，用来接收感应信号或者向脱扣器发送指令；电磁脱扣器则是执行元件，用来使机构脱扣。请参考图1b，无论是工频电流，还是中、高频脉冲电流，都会在电流检测装置(零序互感器)的次级产生感应信号，该信号输入到线路板进行鉴别、处理，在工频电流达到额定动作值时，从线路板输出的信号驱动电磁脱扣器动作而使得后备断路器脱扣分闸。对于雷击脉冲信号，信号输入到线路板中被消释处理，从线路板输出的信号不足以触发后备断路器脱扣分闸。线路板上的电子元件可以大致分为如下模块：

信号鉴别模块：由于雷电或者系统电路中瞬时异常大电流产生的瞬时电流信号的频率和电压是无序和不可控的，所以使用压敏电阻、瞬态抑制二极管、高速二极管以及电容、电感等电子元件组成信号鉴别模块能够对瞬态的信号进行钳制，在纳秒级的瞬间将该信号钳制在可控的范围内，阻断了后级的电磁脱扣器产生误动作。而对于工频电流信号，则能够顺利地进入到整流驱动模块，并经过整流驱动模块处理之后被传递给电磁脱扣器而触发脱扣分闸。

电流抑制吸收模块：当瞬时异常大电流经过时，由于整流驱动模块部分没有完全将脉冲电流信号阻隔，使得还有很小一部分脉冲电流信号会泄漏到电流抑制吸收模块，该泄漏部分信号虽然已经不能驱动电磁脱扣器使其产生误动作，但是，为了提高信号分析控制装置工作的可靠性，在线路板上设置了阻容吸收电路，将流到该处的微弱脉冲信号吸收、释放。另一方面，电容有延时作用，驱动信号流到电磁脱扣器会有微秒级的延时，但是，对于动作时间是毫秒级的断路器而言，微秒级的延时不会对产品的动作特性造成影响；

整流驱动模块：该部分是将二次输出信号由交流信号转化成直流信号，有利于后续的信号处理；断路器还具有电磁脱扣器，当超过设定值的工频电流经过断路器时，信号经过整流驱动模块处理之后从线路板的输出端口向电磁脱扣器输入信号，电磁脱扣器执行脱扣指令，使断路器分闸，线路断开。

为了避免断路器中通过的电流所产生的电磁信号对电磁脱扣器干扰，作为一种优选的实施方式，电磁脱扣器外部罩设有用于屏蔽电磁场的屏蔽罩，所述屏蔽罩由两种高导磁材料做成的屏蔽罩，避免电磁脱扣器在外部大电磁场的作用下造成充磁或失磁，使断路器出现不动作或误动作等不合理现象。为了降低功耗，可以将零序互感器所输出的二次电流为电磁脱扣器供电，以降低功耗甚至实现零功耗。

本发明的一种浪涌保护器的后备保护控制系统是由电流检测装置4、信号分析控制装置5、电磁脱扣器6通过导线连接组成。作为一种优选的实施方式，所述电流检测装置4为套在所述保护断路器2的主导线8外侧的零序互感器。零序互感器周围绕有一定圈数的二次线圈，用于对通过保护断路器2的主导线8中电流大小的感应检测并向信号分析控制装置5提供信号；信号分析控制装置5用于鉴别区分高频电流(雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流为高频电流)和工频电流(主电路1中正常工作的电流为工频电流)，并保证在设定的最高高频脉冲电流通过主电路1时保护断路器2不会断开，从而使得高频电流经过保护断路器2、浪涌保护器3而释放到地下。在保护断路器2的主导线8中，不管是工频电流、大能量的10/350μs或8/20μs雷电电磁冲击电流流过，电流检测装置4都会产生电压输出，当输出的电压达到一定值的时候，电磁脱扣器6就会动作，我们在电流检测装置4和电磁脱扣器6之间加装了信号分析控制装置5，能很好的区分工频电流和脉冲电流。

如果主电路1中出现了雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流，电流检测装置4产生的信号传到信号分析控制装置5的输入端，经过信号分析控制装置5鉴定，将信号输入到信号分析控制装置5的电流抑制吸收模块10，会被线路板上的电子元器件抑制，吸收，自我释放，实现信号分析控制装置5内部的能量自我消化，将输入的能量吸收，避免错误地对电磁脱扣器6发出脱扣指令。

如果浪涌保护器3发生击穿或其他故障而短路，则主电路1中的工频电流就会通过保护断路器2和浪涌保护器3而流入地下，这种情况容易导致电路中的装置发生起火烧毁，为了避免这种情况，当电流检测装置4检测到保护断路器2的主导线8中通过的工频电流大于等于1A时，信号分析控制装置5即判断为超过设定值的工频电流，信号经过信号分析控制装置5内部的信号鉴定、电流抑制和吸收、整流等一系列过程后，就会被送到电磁脱扣器6，电磁脱扣器6触发断路器的触头装置7分闸，切断流经浪涌保护器3的电流，使得电路及其他设备得到保护。为了使得电磁脱扣器6能够可靠地动作，防止外界电磁信号干扰而使得电磁脱扣器6发生误动作，所述电磁脱扣器外侧罩设有屏蔽罩12，这样能够保护电磁脱扣器不受主电路1通过的高频大电流所产生的电磁场干扰。

与本发明的一种浪涌保护器的后备保护控制系统相应地，本发明还提供一种浪涌保护器的后备保护控制系统的作业方法，利用上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的浪涌保护器的后备保护控制系统进行作业，包括如下步骤：

1)电流检测装置4检测保护断路器2主导线8中的电流而得出电流信号，并将电流信号传递给信号分析控制装置5；

2)信号分析控制装置5对所接收的电流信号进行判断：

2.1)当所述信号分析控制装置5根据电流检测装置4所传递的信号判断主导线8中通过的电流为雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流时，所述信号分析控制装置5不触发电磁脱扣器6动作；

2.2)当所述信号分析控制装置5根据电流检测装置4所传递的信号判断主导线8中通过的电流为超过设定值的工频电流时，所述信号分析控制装置5触发电磁脱扣器6脱扣而使触头装置7分闸。

本发明的一种浪涌保护器的后备保护控制系统的作业方法当然也具有本发明的一种浪涌保护器的后备保护控制系统的有益效果，此处不再赘述。

对于雷电电磁脉冲电流或者瞬时异常大电流的具体判断标准，可以根据具体的情况而定优选地，在所述步骤2.1)中，当保护断路器2的主导线8中通过的电流为10/350μs或8/20μs雷电电磁脉冲电流时，所述信号分析控制装置5不触发电磁脱扣器6动作。

对于超过设定值的工频电流的具体判断标准，可以根据具体的情况而定，优选地，在所述步骤2.2)中，当保护断路器2的主导线8中通过的电流为≥1A的工频电流时，所述信号分析控制装置5触发电磁脱扣器6脱扣而使触头装置7分闸。

基于上述实施例的技术方案，本发明的一种浪涌保护器的后备保护控制系统及其作业方法能够方便可靠地保护电路，有效地改善了现有浪涌保护器3后备保护控制回路性能不稳定的特点，不仅解决雷击脉冲等大电流产生的磁场对电磁脱扣器6的磁化问题，避免因外部强磁场的原因使电磁脱扣器6性能减退甚至丧失，还能可靠地在工频设定电流流经情况下，使电磁脱扣器6在信号分析控制装置5的指令下，准确动作。实现浪涌保护器3与主线路的及时切断，内外两种材料构成的屏蔽罩12起到对电磁脱扣器6屏蔽保护作用，无论是正极性雷击电流还是负极性都能很好的保护，防止电磁脱扣器6内部磁铁因退磁或磁化造成开关无动作或不动作，另外本发明结构简单，可操作性强，具有较高的实用性，易于推广。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。