一种基于单片机的断路器智能控制单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统中的电器领域，具体地涉及一种基于单片机的断路器智能控制单元。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的飞速发展，各行各业对电力系统的供电质量和供电可靠性的要求越来越高。现代智能电网要求实现安全稳定运行，降低大规模停电的风险，这就要求电力系统有较高的自动化和智能化水平。低压断路器作为配电系统中的重要电器之一，保护配电网络免受短路、过载和接地等故障的损坏用电系统对断路器的要求越来越高，断路器从电磁式向电子式发展，在改进了性能的同时，也推进了电网技术的革新。
[0003]老式的电磁式断路器存在着很多缺点，由于电压、电流过大而不能够及时断电保护电路，导致了电路的不安全运行，稳定性能差，因此新一代的具备较高的自动化和智能化性能的断路器出现是十分必要的。
【发明内容】
[0004]本发明就是针对上述问题，提出了一种基于单片机的断路器智能控制单元；本发明具有实时性好、电磁兼容性强、较高的自动化和智能化；而且体积小、成本低、易于实现。
[0005]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0006]本发明一种基于单片机的断路器智能控制单元，包括微处理器；其结构要点是:所述微处理器输入端包括信号调理电路、液晶显示模块、键盘模块、稳压模块、复位电路；所述信号调理电路输入端连接空心互感器，所述空心互感器输入端连接信号模块，所述信号模块的另一输出端连接主源电路模块，主源电路模块再连接稳压模块。
[0007]作为本发明的一种优选方案，所述信号调理电路作为米样模块，米样模式为脉冲采样模式，采样时间最短为4个ADC12CLK周期，采样频率为2kHz。
[0008]作为本发明的另一种优选方案,所述微处理器采用MSP430F449单片机。
[0009]作为本发明的另一种优选方案，所述主源电路模块采用电流互感器供电，从信号采集单元中的铁芯互感器中取电。
[0010]作为本发明的另一种优选方案，所述微处理器MSP430F449单片机内置MODBUS总线接口 ；所述MODBUS总线接口与上位机进行通信，实现对整个低压配电网络的在线监测。[0011 ] 另外，本发明还设置辅电源电路模块，所述辅电源电路模块与稳压模块连接；在正常工作情况下，辅助电源不工作，只有当自生电源故障或线路中电流较小不足以供电时才采用辅助电源供电。
[0012]本发明的有益效果是。
[0013]本发明设计的现场总线型智能断路器控制器采用MSP430F449单片机作为微处理器能精确地实现过电流保护，具有显示、指示、记忆、报警等功能。利用芯片内置的MODBUS总线接口，与上位机进行通信，实现对整个低压配电网络的在线监测。此外，根据实际应用，用户可以选择实现区域选择性联锁保护功能。
[0014]本发明采用MODBUS总线技术实现控制信息的远程传输，并提出了抗干扰措施，实验结果表明所设计控制器不仅实时性好，电磁兼容性强，而且体积小、成本低、易于实现。在保留传统设备优点的基础上，兼顾了保护功能的多样性、动作的准确性和快速性，通信模块内置，测量精确等方面的优势，易于接入智能电网，并通过CAN总线与监控系统进行通信，完全满足现代低压配电系统自动化的要求。
【附图说明】
[0015]图1是本发明一种基于单片机的断路器智能控制单元的总体结构框图。
[0016]图2是本发明一种基于单片机的断路器智能控制单元的网络拓扑结构图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，为本发明一种基于单片机的断路器智能控制单元的总体结构框图。其中包括微处理器；其结构要点是:所述微处理器输入端包括信号调理电路、液晶显示模块、键盘模块、稳压模块、复位电路；所述信号调理电路输入端连接空心互感器，所述空心互感器输入端连接信号模块，所述信号模块的另一输出端连接主源电路模块，主源电路模块再连接稳压模块。
[0018]所述微处理器采用MSP430F449单片机。所述主源电路模块采用电流互感器供电，从信号采集单元中的铁芯互感器中取电。所述微处理器MSP430F449单片机内置MODBUS总线接口 ；所述MODBUS总线接口与上位机进行通信，实现对整个低压配电网络的在线监测。
[0019]本发明采用电流互感器供电(也称为自供电)与辅助电源相结合的冗余供电方式。自供电方式是由信号采集单元中的铁芯互感器中取电。正常工作时辅助电源不工作，只有当自生电源故障或线路中电流较小不足以供电时才采用辅助电源供电。
[0020]所述信号调理电路作为采样模块，分两路进行采样，以解决量程变换的问题，当互感器输出电压比较小时，电压经过放大电路由A/D采样，而当互感器输出电压比较大时LM324输出出现饱和，则直接由A/D采样，根据采样定理，信号采样频率大于2kHz即可。本发明设定采样频率为2kHz，即每隔0.5ms采样一次，每周期采样20点，这样既可实现非失真采样，同时也使计算任务不致过重，保证了系统的实时性，由于MSP430F449单片机集成A/D采样模块极大的简化了我们外围电路的设计开发过程，ADC12是12位精度的A/D转换模块，具有高速、通用的特点。采样模式选择脉冲采样模式，采样时间最短为4个ADC12CLK周期，转换也只需要13个时钟周期。
[0021]如图2所示，为本发明一种基于单片机的断路器智能控制单元的网络拓扑结构图。其中采用MODBUS串行通信协议，物理层采用RS-485半双工通信方式备采用监控上位机(PC)。各从设备(智能断路器)把各条线路的电气参数(电压、电流、频率、功率等)上传给上位机，同时也把断路器的工作状况(合闸或分闸、是否准备好)也报告给上位机，也可以认为的通过上位机发送指令给各个智能断路器，对控制器的三段保护特性的参数整定值进行调整，实现各个线路智能断路器之间的选择性保护。
【主权项】
1.一种基于单片机的断路器智能控制单元，包括微处理器；其特征在于:所述微处理器输入端包括信号调理电路、液晶显示模块、键盘模块、稳压模块、复位电路；所述信号调理电路输入端连接空心互感器，所述空心互感器输入端连接信号模块，所述信号模块的另一输出端连接主源电路模块，主源电路模块再连接稳压模块。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的断路器智能控制单元，其特征在于:所述微处理器采用MSP430F449单片机。3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的断路器智能控制单元，其特征在于:所述信号调理电路作为采样模块，采样模式为脉冲采样模式，采样时间最短为4个ADC12CLK周期，采样频率为2kHz。4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的断路器智能控制单元，其特征在于:所述主源电路模块采用电流互感器供电，从信号采集单元中的铁芯互感器中取电。5.根据权利要求2所述的一种基于单片机的断路器智能控制单元，其特征在于:所述微处理器MSP430F449单片机内置MODBUS总线接口 ；所述MODBUS总线接口与上位机进行通信，实现对整个低压配电网络的在线监测。6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的断路器智能控制单元，其特征在于:本发明还设置辅电源电路模块。
【专利摘要】一种基于单片机的断路器智能控制单元。本发明具有实时性好、电磁兼容性强、较高的自动化和智能化；而且体积小、成本低、易于实现。包括微处理器；其结构要点是：所述微处理器输入端包括信号调理电路、液晶显示模块、键盘模块、稳压模块、复位电路；所述信号调理电路输入端连接空心互感器，所述空心互感器输入端连接信号模块，所述信号模块的另一输出端连接主源电路模块，主源电路模块再连接稳压模块。
【IPC分类】H02J13/00
【公开号】CN105591464
【申请号】CN201410565763
【发明人】褚秀清
【申请人】褚秀清
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月23日