专利名称：人机网双通供电器的制作方法
技术领域：
低压供电系统的安全运行是由具备保护功能和控制功能的开关柜及配电箱实现 的，开关柜和配电箱的关键器件主要是刀开关、断路器、交流接触器及电流、电压等测量仪 表组合装配构成的，而开关柜和配电箱体积大，操作不方便。人机网双通供电器是取代低 压开关柜和配电箱的换代产品，人机网双通供电器的关键器件是交流接触器，该接触器具 有分断短路电流能力，因此有保护低压供电系统的功能，还有外露的明显断口，因此有刀开 关的隔离功能，当然也有原接触器的控制运行的操作功能，并且自身具有电压、电流测量功 能，最主要的是由于植入了手机芯片具备了通讯功能，因此人机网双通供电器有手机通讯 的功能，这样就可与维护电工之间有通讯功能，因此维护电工下班后或在维护区外都可对 所维护的低压供电系统进行远距离操作控制，低压供电系统出现事故跳闸后能及时接收到 跳闸信号，当判明可符合强送电条件时就可通过手机送电。
背景技术：
现有保护控制低压供电系统的刀开关、断路器、熔断器、交流接触器是四个独立器 件。其中刀开关的功能是起隔离作用，因此必须无负载状态下由人工直接操作。断路器对低 压线路或设备在事故状态下起保护作用，也是由人工直接操作，因此没有远距离操作功能。 熔断器对低压设备事故具有快速保护作用，但是属于一次性器件，因此必须由人工更换。交流接触器是低压用电设备运行的控制器件，具有远距离操作功能，由于没有分 断短路电流能力，因此不具备对设备或线路的保护功能。另外还应有电流、电压测量器件才 能与上述不同的四个器件组合构成开关柜或配电箱，成为低压供电系统正常运行的保护控 制体系，开关柜体积大，操作不方便，特别是出现事故时，维修电工不可能很快到现场时会 造成较长时间的停电，而低压供电系统大部分事故属于闪络短路性质，当跳闸后事故自然 排除，因此可以迅速送电，当电工可以通过手机查询事故电流后用手机进行操作时，只需要 几秒钟时间即可送电。但是现有低压供电系统是无法实现手机远距离进行操作的技术功 能，这就不能迅速恢复正常供电。特别是居民小区的供电系统出现事故时就会造成较长时 间停电，这对电梯等的正常运行影响会更大。如果低压开关能通过手机与维修电工实现通 讯和操作，那么快速送电的技术难题就可迎刃而解。本发明“人机网双通供电器”就可实现 上述技术功能。但是现有断路器必须由人工直接操作，无法实现远距离控制操作，而交流接 触器可远距离控制操作，但不具备分断短路电流的能力。本人在沈阳于1997年申报了 “快速控制保护开关”的发明专利，使接触器具备测 量电流功能，并可以分断短路电流，因此同时具备了控制和保护功能，但是由铁心开距过 大，合闸时产生的撞击力大，使机械寿命受到很大影响，同时测量电流的量程范围小，短路 电流超过额定值20倍以上时无法测量，这样无法判断短路电流的严重程度，但该产品已投 入市场。后来本人在温州于2002年申报了 “交流接触器的控制器”和“电压电流传感器” 两项发明专利，经三年试验，使接触器具备了更大的分断短路电流能力，但是铁心开距大， 合闸时产生撞击力也大，机械寿命低，同时测量短路电流的范围仍不能满足要求。后来设计了双动铁心接触器，但铁心重量大，使得分断速度降低，影响电寿命技术指标，可见分断速 度对接触器分断能力的制约非常大，因此试验失败，产品没有顺利进入市场。但该产品具备 了存储记忆和通讯功能，作为交流接触器使用时，该功能不能充分发挥作用，这才是该产品 没有顺利进入市场的根本原因。如果将通讯功能取代开关柜进入市场，那么则会使通讯功 能充分发挥作用，这就会拓宽接触器功能，使低压供电系统具备了智能化水平，将低压供电 系统上升为智能化水平。2004年结束了该项试验，本人又经过5年多深入研究，终于发明 了 “倍比力矩交流接触器”，申请号2010101067528，该接触器彻底解决了铁心开距大的技 术难题，在触头开距不变的情况下，使铁心开距减为现有接触器的三分之一，因此合间时撞 击力大幅度下降，机械寿命大幅度提高。现在又解决了电流测量量程范围过小的技术难题， 短路电流上限达到数万安培，这样就可以使接触器植入手机芯片后将事故电流准确经手机 及时传给维护电工，使电工正确判断事故性质，远距离查询事故状态，并及时送电，大幅度 降低停电时间，保证了低压供电系统的智能化运行水平。实质性技术内容倍比力矩交流接触器的技术特征是在触头支持件和动铁心之间加装一个倍比力 矩，使触头支持件的行程比动铁心的行程大k倍，k是大于2的数值，触头支持件的运动速 度比动铁心的运动速度同样大k倍。倍比力矩交流接触器合间时动铁心积累的动能与速度 平方成正比，其动能与现有交流接触器动铁心合间动能相比减小为九分之一，撞击力大幅 度下降，机械寿命大幅度提高。另外分断时超程弹簧作用力直接推动触头支持件和动触头 一起运动，动铁心所积累动能很小，吸收超程弹簧做功的能量很小，因此动触头分断速度大 幅度提高，这样使倍比力矩接触器分断能力大幅度提高。但是倍比力矩交流接触器的功能 与现有交流接触器功能相同，只有控制用电设备运行的功能，并不具备保护功能。本发明就 是以倍比力矩交流接触器为关键核心器件，另外，加装芯片及电子开关管控制电磁铁激磁 线圈的通断，同时增大触头开距，使之具备分断短路电流的能力，在此基础上，分别加装三 个系统一是大电流测量仪，检测过载、短延时、长延时、短路速跳间四段事故电流；二是植 入手机芯片，使之具备与手机通讯联网功能，可与维护电工通讯；三是起隔离作用的明显断 口。这样就成为具有智能型的低压开关柜，称为“人机网双通供电器”，本发明有以下四个技 术特征。第一人机网双通供电器中的关键核心器件是倍比力矩交流接触器，它是依据铁
心吸力F =丄可推论出F与气隙大小二次方成反比，而弹簧斥力与气隙大小一次 2 μ0
方成反比，因此铁心气隙按比例k缩小后，弹簧力只增大k倍，而铁心吸力却增大k2倍，所以 铁心截面积减小一半后，激磁线圈重量也可减小一半，接触器仍然可以顺利工作，加装倍比 力矩后铁心卧放，这样接触器体积减小一半，详细内容请参阅申请号为2010101067528发 明专利。倍比力矩交流接触器的合闸和分断操作方式与现有交流接触器相同。激磁线圈由 交流电源经全波整流桥整流成直流电压供电，铁心吸合后变成直流低电压、小电流激磁，维 持正常运行。为满足人机网双通供电器的技术性能要求，在倍比力矩交流接触器激磁线圈 与整流桥之间加装电子开关管，运行时当接收到事故电流跳闸信号后可由电子开关管关断 激磁线圈供电电路，使其跳闸；另外将触头开距增大到能分断短路电流的距离，这样就可成 功分断短路电流使其具备保护功能了。该器件同时具备断路器的保护功能和交流接触器的操作功能，满足了人机网双通供电器的操作功能，也满足了人机网双通供电器的技术条件。第二 人机网双通供电器的另一个关键器件是大电流测量仪，其主要功能是从开 关的额度电流以下的正常运行电流值到开关能分断的极限短路电流都可测量出准确数值， 当检测到事故电流跳闸值时立即发出跳闸指令，使开关分断，同时将事故电流值传输给植 入的手机芯片，给手机通讯提供准确数据。当维护电工接到事故跳间信号后，判明符合强送 电条件后，可以发出重新送电指令，送电成功即可正常运行。如果电工判明不符合强送电条 件，则必须排除事故后重新送电。但是低压供电系统复杂，线路多数在电缆沟内或墙体中， 用电设备或用户分布面极广，很难迅速查到事故点，因此安全用电规程都规定遇到事故时 只要跳闸开关可以正常运行，电工可强制送电。现有断路器将事故电流分成四段1)大于额定电流的过载事故电流，它是超过允许的时间后仍不能下降到额定电流 值以下时，则成为过载事故电流值。2)长延时事故电流，它是相当于电动机起动电流运行时间超过允许时间后，仍不 能下降到额定电流值以下时，则成为长延时事故电流。3)短延时事故电流，它是等于12倍的额定电流值运行时间超过允许时间后仍不 能下降到额定电流值以下时，则成为短延时事故电流。4)是速跳事故短路电流，一旦检测到该电流出现立即跳闸，该电流值一般都将20 倍额定电流值作为速跳短路事故电流。而现有断路器都无法测量大于速跳短路事故电流 值，断路器的极限分断短路电流值远大于速跳短路电流值。当遇到速跳短路事故后，电工强 送电之前，应对断路器检查，一般情况是外部检查来判断可否强送电，所以必须是有经验的 电工才可以作强送电的操作，否则判断有误会造成更大损失。例如，额定电流为200安培的 断路器速跳短路事故电流值等于4000安培，施耐德公司生产的200安培断路器极限分断短 路电流值为10万安培，但该断路器无法测出4000安培以上的电流值，那么即使有手机通讯 传递跳闸信号，电工也无法判断跳闸电流值是否达到极限分断值，如果真是极限短路电流 引起的跳闸，那么该断路器就不能再合闸运行了，因为分断极限电流后断路器寿命已完结， 如果第二次合闸，必须对内部检查，还要测量介电值符合条件后，内部器件能正常工作才可 第二次合间。所以手机通讯在不检查速跳间后的断路器情况下确知速跳电流值，当该电流 值小于断路器可承受的分断短路电流值时才可重新送电，但现有断路器都不具备大电流的 测量能力。实际上断路器遇到速跳短路电流是由电磁继电器检测到的，电磁继电器是一个 有小气隙的电磁铁，而且由主回路电流形成激磁电流，当达到速跳短路事故电流值时，动铁 心吸合并造成脱扣，使断路器分断，可见速跳短路事故电流值是一个固定值，根本就不是连 续变化的电流值。同样以前存在的“快速控制保护开关”及“电压电流传感器”和“交流接 触器的控制器”的专利产品，也与断路器相似，速跳短路事故电流也是由稳压管或压敏电阻 放电电压检测出，该电流值也是对应一个固定放电电压值，并不是连续变化的电流值。对应 于该放电电压值以上的电流值都无法测出确定值，该值与极限分断短路电流值相差的范围 与断路器也相同，因此即使有通讯功能，也无法准确判断能否符合强送电的条件。可见现有 任何开关都不可能植入手机芯片后实现手机联网，进行远距离强送电的操作。只有解决连 续变化的大电流测量技术后，才能通过手机联网后，使低压供电系统实现智能化运行方式。但是现有大电流测量技术操作不方便，而设备体积也庞大，造价较高，如真空线圈测量法， 或者大电流互感器都很难加装在低压开关中，所以大电流测量仪就是关键器件。本发明大电流测量仪是一个主回路穿过铁心有一段固定气隙的电流互感器，气隙距离正好对应主回 路20倍额定电流的有效值时，铁心接近饱和状态，互感器二次线圈用漆包线密绕1000匝以 上，铁心截面积应小于0.5cm2。二次线圈负载应很小，因此输出的是电压信号。这样二次线 圈电压值与主回路电流值连续变化时就产生固定的对应关系，选15倍额定电流有效值对 应的二次线圈电压值，作为测量的基准电压值，当短路电流出现总是从0开始上升，该点电 压对应极大值。从大于基准电压值开始计时，铁心饱和时，电压下降接近0的状态，在此之 前二次线圈电压下降到小于基准电压值停止计时，该时间段的数值，它就与主回路电流值 有固定的对应关系，由芯片按编好的程序计算，则由测得的时间得出对应的准确电流值。开 关正常运行时，当测到速跳短路事故电流，则立即传递给手机芯片，经手机可以与维护电工 通讯，也可与计算机联网通讯。跳闸信号仍然由稳压管或压敏电阻放电输出使之快速分断 电路，分断过程并不会影响短路电流对应时间数据的测量，因为分断开始后，主回路电流经 电弧继续导通而使铁心饱和，只不过电弧有一定限流作用，这样测得的对应电流值正是真 实开关主回路的电流值，而不是预期短路电流值。可见这种测量方法是将主回路电流值经 互感器和电子测试仪转化成为时间间隔值，再经芯片按程序计算，由对应关系曲线得出准 确的电流值，该曲线及相应程序就是本发明的专利技术和专用软件程序。计算机主要功能 是存储每台开关的运行记录档案。一台低压变压器只要一台计算机即可，该台变压器系统 内所有开关均与计算机联网，开关造价很低。小于短路电流值的测量方法很多，这里不详述 了。与计算机联网后将使人机网双通供电器增加许多新的技术功能，这里不详述了。由于 二次线圈负载小，相当于开路，如果不加稳压管或压敏电阻放电，限制电压升高，则会产生 可怕的高电压，所以放电电路不但给出速跳闸信号，还起到保护该系统的作用。互感器铁心 面积也不能太大，否则短路电流产生高电压相当于是高频变压器输出的功率，能量过大，会 使放电电路中器件发热量过大，因此铁心截面积不能大。人机网双通供电器中的倍比力矩交流接触器完全符合现有断路器和接触器的技 术标准，增加了大电流测量的技术标准，另外还必须增加承受不同值的短路电流分断次数 的电寿命技术指标，并且不同短路电流值与短路事故以下的接通和分断次数穿插出现时， 也应给出倍比力矩接触器电寿命终止的判断次数，该判断指标必须纳入到产品标准中。这 样才能判断出人机网双通供电器实现的智能化低压供电运行的安全操作规程，以保证新系 统的更可靠的运行。我们知道一台变压器低压供电系统的用户众多，而且低压线路型式和 状况也复杂，低压开关数量也很大，一个支开关事故跳闸后，如果引起变压器低压总开关同 时跳闸，这会造成该变压器供电用户全部停电，这种情况是经常出现的，现有供电系统的维 护电工很难准确查出全面停电是由那个开关引起的，那么只能操作总开关合闸强送电，然 后再去查找没有送上电的区域才能找到跳闸支开关的位置后，再去操作支开关强送电，电 工往返费时费力。而人机网双通供电器系统则不然，事故跳闸支开关首先将跳闸信号传给 电工，其它开关正常断电不传出信号，电工不但立即知道跳闸开关位置，同时还知道跳闸电 流值，因此可以立即通过手机恢复供电。由于还有与计算机联网，每个开关运行档案都存储 在计算机中，包括正常接通分断次数、事故电流跳间次数和跳间电流值，累加后的电寿命还 有多长都一清二楚，那个开关需要维修或更新都一目了然，这使低压供电系统的安全运行 焕然一新。施耐德公司的断路器产品分断能力高，但它是电弧压力提高分断速度，这就是说短路电流增大到某值后才能增大分断速度，因此并不能减小灭弧室积炭。本发明倍比力矩 交流接触器是靠力矩增大动触头分断速度和开距的，因此分断任何电流时都有较强的限流 能力，这就大幅度减小了灭弧室积炭，提高了运行中的开关介电性能，使开关安全运行比其 它开关要好。测量大电流目的是使低压供电系统实现智能化运行方式。这就要求现有断路 器必须具备以下新功能。1)断路器由手动操作方式为自动操作。2)给出断路器分断短路电流的大小和次数的电寿命技术标准，并大幅度提高断路 器分断能力和分断短路电流的电寿命，这是现有断路器所不具备的技术性能指标。3)运行中的断路器电寿命次数和分断电流值的测量必须有记录、存储、传输、通讯 和联网的功能。4)现有能分断短路电流的各种开关都不具备上述功能，我们知道分断短路电流灭 弧室中积炭过多会导致介电性能下降，严重时造成相间漏电。为减少灭弧室积炭，主要办法 是提高分断速度，使开关分断过程具有很强的限流能力，才能提供分断短路电流的开关电 寿命次数。第三人机网双通供电器中另一个器件是植入手机芯片，使之具有通讯功能。因此 该供电器就相当于人使用手机一样的入网卡号，无线通讯网照样收费，全国低压开关众多， 每层楼有一个支开关时，十几个用户承担一部手机费用，每户平均不到2元钱，所以无线通 讯方式最经济。该手机显然是专用的，它不需要按键，也不需要通话功能，只需要发送短信 功能，并同时与维护电工和入网计算机通讯。显然这种专用手机芯片和工作程序是本专利 的一部分。具有测量、计算、存储、记忆、显示、通讯、联网等功能，而且按专有程序运行。由 电池供电，并可自动给电池充电，这样倍比力矩交流接触器本身具备上述所有功能，这是本 发明的实质性技术进步的主要内容。并不是将手机芯片与接触器简单的直接组合在一起后 就可实现上述功能，而且解决了许多现有技术无法做到的技术难题后，才实现了上述功能。 本发明的新思路的关键点是每个开关都可独立入无线通讯网，而成为开放网络，因此维护 电工可以在任何场合进行控制操作，开关也能由人工操作按钮控制开关运行，所以人工控 制与无线控制是并行的。另外可任意增加新入网开关或取消任何一个已运行的开关，只有 这样才能满足社会性质的居民小区或任何团体的特殊需求。要知道社会性质的最大特征是 没有任何计划性，谁先采用谁先收益，不采用的用户就仍然会遇到停电时间长的不利待遇， 这只有无线通讯网才能满足低压供电系统多变的运行条件。现在低压供电系统由于建筑物 内电线漏电短路发生火灾事故常有出现，智能化低压供电网可消除电线漏电事故造成的火 灾，进线开关和出线开关电流之差不等于0，则说明中间电路有漏电现象，开关测量电流突 变时与计算机通讯，这样就可随时测出每个支开关电流之和与进线开关电流之差是否为0， 如果差值不等于0，则说明有漏电现象出现，计算机通过开关测出漏电电流后可发出指令， 让进线开关跳闸，并传输给维护电工处理事故，可见与计算机联网后，可增加许多新功能。 还可以对负载侧电压分别测量，具备了缺相保护功能，这对电动机安全运行有重大作用。特 别是与计算机联网后，电力调度可随时对不同区域或全系统负荷及不同时间段负荷查询， 也可查询三相电流运行负荷是否平衡，是否需要调整等，所以本发明将低压供电网上升为 智能化了。第四人机网双通供电器中还有刀开关器件，刀开关具有隔离作用，维修时起保护作用。实际上常用的电插座和插头就同样起刀开关的隔离作用。本发明将倍比力矩接触器 主回路外接线端做成了电插头的结构型式，而将电源的接线端和负载的接线端做成电插座 的结构型式，大插座接线后固定在建筑物或变压器上，倍比力矩接触器插入到大插座上后 由螺丝使其固定住，则同时也将接触器固定安装完成了。这样人机网双通供电器则安装完 毕可以正常运行了。使低压供电系统大为简化，取消了庞大而复杂的开关柜或配电箱等昂 贵的设备，也降低了变电室或配电处的建筑面积，将上述设备和占地大幅度小型化和智能 化了。而且维护电工也不用在低压变电所或配电室值班，只要在办公室看计算机就能快速 知道全供电系统的运行状况，使工作轻松化了。
附图1是控制电路关系图。附图中各电子器件的功能分别是1是激磁线圈电流整流桥，L1是倍比力矩交流 接触器电磁铁激磁线圈，2是控制线圈断电而跳闸的电子开关管IGBT，3是电流电压测量芯 片，P是大电流测量仪互感器二次线圈输出信号，4是手机芯片，5是控制交流电路与合闸按 钮并联电子开关管导通的光电耦合器件，6是该电子开关管，7是泄放静电的电阻，8是稳压 管，9是电容器，10是电阻，8、9、10给该电子开关管提供直流控制电压，11是与合闸按钮并 联的常开辅助开关，12是合闸按钮，13是分断按钮，14是给电磁铁提供合闸时的高电压转 换成低电压的辅助开关(见倍比力矩交流接触器专利)，15是电磁铁闭合后低电压降压电 容器，17、18、19、20、21、22、23、24是两个整流桥(见倍比力矩交流接触器专利)，16是交流 电路的保护熔断管，25、26、27、28、是与合闸按钮并联的电子开关管6转化为有控制交流功 能的整流桥，各器件关系在实施例中叙述。附图2是大电流测量电路图，说明如下1是交流电源整流桥，交流电源经16降压 电容器降压后由1整流为整流电压给芯片提供电源，激磁线圈L1与电子开关管2串联后与 直流电源接通(见附图1)。18是稳压管与电容器19并联后成为稳压直流电源，是电子开 关管2的开启控制电压信号，电子开关2导通后交流接触器由分闸状态转换为合闸运行状 态。光电耦合器29接收事故信号或分断信号后，将电子开关管2的开启控制电压信号短接 掉，电子开关管2关断激磁线圈电源使倍比力矩交流接触器分断。光电耦合器29又是受测 量芯片3所控制，3的直流电源由电阻21降压，又经电容23滤波，稳压管22稳压后提供。 3同时接收过载电流、长延时及短延时事故电流转换的电压信号，也接收速跳事故电流转换 的电压信号，当测出事故电流则发出分断指令，并经数字线17与手机芯片4或计算机通讯。 大电流测量仪由带气隙的铁心、二次电压线圈L2和穿过铁心的主回路导电板Ltl构成的互感 器将主回路电流转换成为电压信号，该电压信号经整流桥13整流成脉动电压后，给测量芯 片3提供测量信号。测量信号经电阻11和电阻12分压后，提供过载电流测量信号，又经电 阻26和电阻27分压后提供长延时电流测量信号，又经电阻8和电阻9分压后提供短延时 测量信号，短延时信号传给电压比较器7测量，电压比较器7的基准电压值由电阻24降压 后经电容器28滤波，又经稳压管10稳压后提供，电阻8和电阻9分压信号同时也作为测量 芯片的测量信号。当出现速跳短路事故电流时L2输出的电压信号击穿稳压管6和二极管 5后，导通电流使二极管5两端产生电压降成为速跳指令信号，当主回路电流上升到使互感 器铁心接近饱和前的某值时，二次线圈输出电压低于稳压管6的击穿电压后电流消失，二极管5上的电压降也消失，这段时间长短成为对应主回路电流大小的关系曲线，测量芯片 测出该时间则就测得了主回路电流。电阻20阻值很大与二极管5并联，使二极管不会出现 悬浮电位，二极管两端电压则相当于前面所述的基准电压，该电压出现的时间就对应着主 回路电流大小。测量芯片以恒压恒频的振荡信号在二极管5出现电压时间内，由振荡信号 次数就测出该时间间隔，经芯片计算出对应主回路电流值，17是数字线。这种测量时间而转 换成电流值的方法是新颖的，也是本发明的关键技术。它与前面所述的测量基准电压出现 的时间段转换成电流值的方法是一样的。
实施例
人机网双通供电器是由四个基本器件构成。例如160安培的倍比力矩交流接触 器作核心器件，在激磁线圈与整流桥之间加上IGBT电子开关管和控制检测芯片，使触头开 距增加到20mm左右，这样就具备了分断短路电流能力，具有了断路器所有功能，而且电寿 命和机械寿命比断路器提高100倍以上，分断短路电流的能力和可承受的分断次数也有较 大幅度提高。然后在主回路导电板上套装一个大电流测量仪，由于导电板截面积是长条形 状，大电流测量仪铁心应是口字形，并在一个边上留有适当距离的气隙，在无气隙的对应边 铁心上套装二次线圈，提供基准电压测量信号，由芯片测到基准电压测量信号开始计时，当 电压低于基准电压时停止计时，测得的该时间段的值与主回路电流相应值一一对应，这样 由该时间值可计算出主回路对应的电流值，该电流值大于速跳电流值时，就是短路电流准 确值。当检测到事故电流后即发出跳闸指令，实现对电路或设备的保护而将事故回路断电。 倍比力矩交流接触器铁心室有一小半是空的，可以加装线路板安装测量芯片和电子开关 管，同时可以安装具有入网卡的手机芯片与之具备入无线通讯网能与维护电工和计算机联 网。这样不但具有接收手机信号能力，还有向外发送信号数据和短信能力，实现对各种事故 电流和缺相的全方位保护，使低压供电系统运行智能化了。倍比力矩交流接触器上加装刀 开关，为了节省空间，将接触器灭弧室放在最下方，主回路触头导电板在接触器底部，导电 板接线端向下弯90°角伸向下方，成为刀开关的刀闸，它就相当于插头，而刀开关座就相当 于插座，并与外接导线或导电排连接后，固定在安装板上成为人机网双通供电器底座。所以 倍比力矩交流接触器与刀开关底座是两体的，电源侧插头为一排，负载侧插头为一排，对应 刀开关插座也是两排，当倍比力矩交流接触器或负载侧电路维修时，拔出接触器即可在断 电状态下安全工作。维修完成后将倍比力矩交流接触器刀闸插入刀开关插座后，固定住即 可安全运行了。这样就可完全取代低压开关柜或配电箱，其功能还比现有开关柜功能多，性 能强，成为智能化低压供电器。人机网双通供电器与现有交流接触器一样仍由分断按钮与接通按钮进行操作， 装有相同的辅助触头，因此具备辅助触头联动形成与另外开关的一切连锁关系，它与现有 接触器一样适用于相同场合。现有交流接触器接通按钮都是与一个常开辅助开关并联使 用，按钮复位后，由常开辅助开关闭合维持运行。只要在该常开辅助开关两端并联一个电 子开关并接收手机合闸指令即可进行合闸操作，因此手机远距离只能进行合闸操作而不能 进行分断操作，分断时只能由分断按钮或事故电流给出指令进行操作，这样就与现有断路 器运行关系一致了。为了可以实现手机远距离分断操作，手机可以发出分断指令控制激磁 线圈串接的电子开关管进行操作分断，用户提出需要这种操作功能，可以安装这种操作程序。与接通按钮并联的电子开关管接通的是交流电源，因此该电子开关管与全波整流桥的 直流输出端并联，当电子开关管导通后，使整流桥短路，因此整流桥交流侧的交流回路则由 分断状态转成导通状态了，这样将只能导通直流电路的电子开关管变成了交流电子开关管 了。由于IGBT电子开关管导通时控制信号电压很高，不会出现误动作，所以本发明采用这 种方法，而不采用双向导通的可控硅来控制交流电路。该电子开关管控制信号与前面所述 的手机芯片使用的直流电源的电位不是等电位系统，因此手机芯片发出的信号经光电耦合 器件对交流电流进行操作控制，控制电路如附图所示。控制交流回路串接小电流熔电管保 护控制系统，这样则使人机网双通供电器的安全运行做到万无一失了。倍比力矩交流接触 器是在动铁心与触头支持件之间增加一个直角倍比力矩，倍比大于2以上，动铁心与短力 臂固定为一体，并绕固定轴旋转，长力臂经转动连片牵引触头支持件做直线运动，触头支持 件使动触头产生分断和接通运动，动触头又使静触头产生分断和接通电路的功能。这样铁 心和激磁线圈导线截面积均可减小一半，因此铁心体积可减小一半，卧放时铁心室高度减 小，铁心在触头支持件的一侧，那么另一侧铁心室就是空的，可安装线路板或辅助开关等器 件。大电流测量仪是主回路导电板穿过有气隙的铁心形成的互感器，互感器二次线圈负载 电流小，因此相当于空载，会输出电压信号，当主回路电流很大时会产生可怕的高电压，所 以要采用稳压管或压敏电阻放电，使电压不会超过放电电压值，该放电电压值对应的主回 路电流值则是短路事故电流的速跳值，该值显然是短路事故电流的最小值，短路事故电流 极大值也是开关极限分断短路事故电流值。这种电流是现有断路器无法检测的，本发明解 决了这个技术难题，由大电流测量仪即可准确测量了。这样才能给出分断短路电流次数的 电寿命标准，在不检查开关的情况下，通过手机查清开关是否好坏。查询的方法如下将短 路事故电流的极限值和速跳的下限值分为几个范围段。每段的上限电流值的可靠分断、接 通循环次数作为该范围段的电寿命次数，这样将开关累积的分断和接通短路事故电流次数 在计算机中记录和存档，当再次出现短路电流开关跳间后则将跳间开关的电寿命次数和本 次跳闸电流值传给维护电工，电工则会知道跳闸开关的好坏了。例如额定电流200安的开 关，速跳短路电流是4000安，极限分断短路电流是7万安，则分为4000——6000,6000—— 9000,9000-13500、13500-20000,20000-30000,30000-50000,50000-
70000七个范围段，并给出每段的电寿命次数纳入到产品标准中。这种短路电流分段电寿命 成为大电流测量仪中的测量芯片的专有计算程序，该专有程序就是本发明解决远距离判定 开关好坏的根本方法，也是本发明的技术关键之一。实现了低压供电系统智能化运行方式。
综上所述，本发明的技术关键有两个，一是给出远距离判定开关好坏的方法，上述 方法是由于将电流转换成时间的测量方法实现的。二是找到了测量电线漏电短路电流的方 法，该方法由于有手机和计算机及开关联网成为整体，实现了对电线漏电短路电流的测量。 有了上述技术进步，才实现了低压供电系统智能化运行。
权利要求
本发明人机网双通供电器由倍比力矩交流接触器、大电流测量仪、手机芯片、刀开关构成，仍设接通按钮和分断按钮进行操作，同时与接通按钮并联一个交流电子开关管，可由手机通讯进行远距离接通操作，激磁线圈与直流电源之间串联电子开关管进行分断操作，又给出了远距离判定短路事故跳闸后开关好坏的方法，因此可用手机通讯进行远距离强送电的供电运行方式，使人机网双通供电器具备手机通讯和计算机联网的功能。
2.根据权利要求1所述，人机网双通供电器中大电流测量仪由一个铁心带有气隙的互 感器和测量芯片构成，主回路电流穿过互感器铁心为一次电流，互感器二次线圈负载电流 小而输出电压信号，气隙大小由速跳短路电流的下限值正好使铁心达到饱和状态所决定， 二次线圈输出电压信号由稳压管或压敏电阻限制在击穿电压值，该电压值对应的是速跳电 流下限值，选小于该放电电压的某值作为基准电压，测出大于基准电压的时间间隔后经测 量芯片可计算出主回路对应电流值，因此大电流测量仪不但可测量工作电流，还可测量任 意大小的短路电流值。
3.根据权利要求1所述，人机网双通供电器中手机芯片使开关具备无线通讯功能和与 计算机联网功能，建筑物中电路是否存在漏电短路电流，可由进线开关和出线开关电流之 差是否等于0来判定，解决了造成火灾事故电流无法测量的技术难题，同时将短路事故电 流分断次数的电寿命纳入产品标准中，依据这种标准可用手机通讯远距离判定短路跳闸后 开关好坏，是否符合强送电条件，这是采用手机芯片和计算机与开关共同构成人机网双通 供电器的整体结构才会产生的新技术。
4.根据权利要求1所述，人机网双通供电器中刀开关起隔离电路功能，由倍比力矩交 流接触器输出线形成刀开关插头，由电源线和负载线形成刀开关底座为插座，插入后由螺 丝固定后可正常运行，拔出接触器后起到隔离电路作用，倍比力矩交流接触器触头开距加 大到20毫米以上，可分断接通短路电流，使开关具备了保护和控制功能，成为智能化的人 机网双通供电器。
全文摘要
人机网双通供电器是由一个交流接触器增加倍比力矩后使触头支持件比动铁心的开距和运动速度增大2倍以上，在此基础上加装刀开关、大电流测量仪、手机芯片、交流电子开关后构成了具备断路器和接触器的所有功能，并具备与维护电工经手机通讯功能，也有与计算机通讯联网功能，仅由一个不比交流接触器体积大的器件取代了开关柜或配电箱，并且解决了远距离判定开关好坏的方法，同时也给出了测量电线漏电短路电流的新方法。这样供电系统出现停电事故立即向维护电工发出信号，可在几秒钟内重新送电，并可由计算机将各开关事故跳闸电流及负荷运行电流记录存档，使低压供电系统运行智能化了。
文档编号G01R19/00GK101834425SQ201010134679
公开日2010年9月15日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者王有元 申请人:王有元