智能漏电断路器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能漏电断路器。所述智能漏电断路器包括：微控制器，用于控制所述智能漏电断路器；保护输出电路，与所述微控制器连接，用于根据所述微控制器的指令输出关断触发信号，驱动关断机构关断电能的传输；重合闸控制电路，与所述微控制器连接，用于根据所述微控制器其的指令输出重合闸触发信号，驱动重合闸机构接通电能传输线路；以及通信总线控制电路，与所述微控制器和通信总线连接，具有电气隔离功能，用于控制所述通信总线发送总线通信信号，同时控制所述通信总线接收总线通信信号。本发明公开的智能漏电断路器具有更好的抗干扰能力，能够在强干扰环境下正常运行。
【专利说明】智能漏电断路器
【技术领域】
[0001]本发明属于电力供应控制设施【技术领域】，涉及一种断路器，尤其涉及一种智能漏电断路器。
【背景技术】
[0002]随着人们对电网智能化控制和监控方面的需求的日益增长，大多数漏电断路器口配备了通信电路，可以与上位机进行通信。现有的漏电断路器的通信电路都包括非隔离的RS485串行接口通信电路。由于包括的RS485串行接口通信电路是非隔离型的，这种通信电路的抗干扰能力较弱，因此，当接收到受到外部信号干扰的输入信号时，它们的输出信号也会受到干扰。更为严重的，如果输入信号受到外部强电干扰，可能会造成整个RS485串行接口通信电路的损坏。造成了漏电断路器的抗干扰能力和工作可靠性很差。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提出一种智能漏电断路器，来解决以上【背景技术】部分提到的技术问题。
[0004]本发明实施例提供了一种智能漏电断路器，所述智能漏电断路器包括:
[0005]微控制器，用于控制所述智能漏电断路器；
[0006]保护输出电路，与所述微控制器连接，用于根据所述微控制器的指令输出关断触发信号，驱动关断机构关断电能的传输；
[0007]重合闸控制电路，与所述微控制器连接，用于根据所述微控制器其的指令输出重合闸触发信号，驱动重合闸机构接通电能传输线路；以及
[0008]通信总线控制电路，与所述微控制器和通信总线连接，具有电气隔离功能，用于控制所述通信总线发送和接收总线通信信号。
[0009]进一步的，所述智能漏电断路器还包括:
[0010]开关处理电路，与微控制器连接，用于对从所述智能漏电断路器的面板上输入的控制参数进行处理；
[0011]显示处理电路，与微控制器连接，用于控制所述智能漏电断路器的显示屏进行显示；以及
[0012]电源供给电路，用于向所述智能漏电断路器的各个电路提供稳定的直流电源。
[0013]进一步的，所述通信总线是RS485串行通信总线。
[0014]进一步的，所述通信总线控制电路包括ADM2587E串口通信芯片。
[0015]进一步的，所述通信总线控制电路包括VP3082串口通信芯片。
[0016]进一步的，所述智能漏电断路器还包括阻值是零欧姆的电阻器，所述阻值是零欧姆的电阻器用于将所述VP3082串口通信芯片与所述RS485串行通信总线进行电气隔离。
[0017]本发明实施例提供了一种智能漏电断路器，所述智能漏电断路器包括具有电气隔离功能的通信总线控制电路，能够实现输入回路与输出回路之间的电气隔离，使得智能漏 电断路器具有很好的抗干扰性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0019]图1是本发明实施例提供的智能漏电断路器的结构框图；
[0020]图2是本发明实施例提供的ADM2587E串口通信芯片的电路图；
[0021]图3是本发明实施例提供的VP3082串口通信芯片的电路图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0023]图1是本发明实施例提供的智能漏电断路器的结构框图。参见图1，所述智能漏电断路器包括:微控制器110、保护输出电路120、重合闸控制电路130、通信总线控制电路140、开关处理电路150、显示处理电路160以及电源供给电路170。
[0024]所述微控制器110用于控制所述智能漏电断路器。
[0025]所述微控制器110是所述智能漏电断路器的控制中心，利用各种接口和线路连接整个智能漏电断路器的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行所述智能漏电断路器的各种功能和处理数据，从而对所述智能漏电断路器进行整体监控。可选的，微控制器110可包括一个或多个处理核心；优选的，微控制器110可集成调制解调处理器，其中，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到微控制器110中。
[0026]所述保护输出电路120与所述微控制器110连接，用于根据所述微控制器110的指令输出关断触发信号，驱动关断机构关断电能的传输。
[0027]所述保护输出电路120主要作用在于在所述微控制器110的控制下驱动所述智能漏电断路器的关断机构，使得所述关断机构根据所述微控制器110的控制指令对所述电能传输线路进行关断。
[0028]所述重合闸控制电路130与所述微控制器连接，用于根据所述微控制器其的指令输出重合闸触发信号，驱动重合闸机构接通电能传输线路。
[0029]在所述智能漏电断路器的关断机构对电能传输线路进行关断保护后，所述电能传输线路经过相应的检修、故障排除可能重新符合了进行电能传输的条件。如果所述电能传输线路重新符合了进行电能传输的条件，所述重合闸控制电路130需要输出重合闸触发信号，以驱动所述重合闸机构几桶所述电能传输线路。
[0030]需要说明的是，所述重合闸控制电路130是否输出所述重合闸触发信号及输出所述重合闸触发信号的时机由所述微控制器Iio进行控制，而所述重合闸控制电路130根据所述微控制器110的控制输出所述重合闸触发信号。
[0031]所述通信总线控制电路140与所述微控制器110连接，具有电气隔离功能，用于控制所述通信总线发送和接收总线通信信号。[0032]具体的，所述通信总线控制电路140可以通过RS485总线将来自所述微控制器110的总线通信信号发送至上位机，并将所述上位机通过所述RS485总线传输的总线通信信号发送至所述微控制器110。也就是说，所述通信总线控制电路140是所述微控制器110与所述RS485总线之间的接口。
[0033]在本实施例的一个优选实施方式中，所述通信总线控制电路140包括ADI公司的ADM2587E串口通信芯片。所述ADM2587E串口通信芯片是增强型隔离串口通信芯片。它拥有2500V的隔离电压，在它的输入/输出引脚上提供±15kV ESD保护功能，同时具有高温自动保护功能，以及大于25kV/y s高共模瞬态抑制能力。
[0034]所述ADM2587E串口通信芯片不仅在内部集成了 DC-DC隔离电源，还集成了隔离型的RS485收发器。当来自微控制器110数据输入ADM2587E串口通信芯片后，会先经过一个施密特触发器滤波整形，然后经译码电路将信号变成脉冲信号，经过脉冲变压器耦合之后，再进入编码电路还原波形，最后再经过一个施密特触发器滤波整形，输出完美的方波。除此之外，ADM2587E串口通信芯片还集成了校正和看门狗电路，保证期间可以工作在低速率与直流信号的状态下。
[0035]ADM2587E串口通信芯片的DC-DC转换器部分的工作原理与当今大多数电源相同。它采用副边控制器结构，集成隔离脉宽调制(PWM)反馈VCC为振荡电路提供电源，该电路将开关电路输入一个空心变压器。传输至副(Viso)边的电源经过整流并调整到3.3V时，副边控制器通过产生脉宽调制(PWM)控制信号调整输出。该控制信号通过专用数据通道被送到原(Vcc)边。脉宽调整振荡电路来控制传送至副边的功率，通过反馈来实现更高的功率和效率。
[0036]ADM2587E串口通信芯片的接收器具有开路、短路及故障保护功能，当总线输入端为开路或者短路时，确保输出为高电平。在线路空闲状态下，总线上没有驱动器被使能时，接收器上的终端电阻上的电压衰减到0V，对于传统的RS485接收器来讲，接收器的输入与之在±200MV之间，这就需要在ADM2587E串口通信芯片与RS485总线的端口上外接偏置电阻，以确保接收器为已知状态。而ADM2587E串口通信芯片的接收器的输入阈值则为-200至30MV，因此ADM2587E串口通信芯片与RS485总线之间的端口不需要偏置电阻，当总线开路、短路或者故障时导致接收器终端电阻为OV时，接收器的输出确保为高电平。
[0037]ADM2587E内部具有热关断保护电路，在故障条件下防止器件功耗过大。当发送器的输出短路至一个低阻抗源会导致很大的驱动器电路，热传感器电路检测此状态下芯片的温度并关闭驱动器输出。该电路作用于芯片温度达150°C时关闭驱动器，当芯片温度冷却到140°C时，驱动器会被重新使能。
[0038]在本实施例的另一个优选实施方式中，所述通信总线控制电路140包括VP3082串口通信芯片。在该优选实施方式中，所述智能漏电断路器还包括阻值是零欧姆的电阻器，所述阻值是零欧姆的电阻器一端与所述VP3082串口通信芯片连接，另一端与所述RS485串行通信总线连接，用于将所述VP3082串口通信芯片与所述RS485串行通信总线进行电气隔离。
[0039]所述开关处理电路150与微控制器110连接，用于对从所述智能漏电断路器输入的控制参数进行处理。
[0040]所述开关处理电路150接收用户通过所述智能漏电断路器的键盘输入的控制参数，对用户输入的这些控制参数进行必要的格式检查，最后将检查后确认无误的控制参数进行存储，以便所述微控制器110执行控制流程时进行读取。其中，用于存储所述控制参数的存储器是非易失性存储器。
[0041]所述显示处理电路160与所述微控制器110连接，用于控制所述智能漏电断路器的显示屏进行显示。
[0042]所述显示处理电路160是所述智能漏电断路器的显示屏的驱动电路。具体的，所述显示处理电路可以是发光二极管(Light-emitting diode, LED)阵列驱动电路，也可以是液晶显示器(Liquid crystal display, IXD)驱动电路。
[0043]所述电源供给电路170用于向所述智能漏电断路器的各个电路提供稳定的直流电源。
[0044]所述电源供给电路170与所述智能漏电断路器的其他各个电路连接，并通过与其他各个电路之间的连接向其他电路提供稳定的直流电源。
[0045]具体的，所述电源供给电路170包括交流直流转换单元以及稳压单元。所述交流之流转换单元用于将外接的交流电转换为直流电。所述稳压单元用于对所述转换得到的直流电进行稳压处理。
[0046]图2是本发明实施例提供的ADM2587E串口通信芯片的电路图。参见图2，引线PRG_RE是所述微控制器110与所述ADM2587E串口通信芯片之间的数据收发使能端，所述微控制器110通过向所述引线PRG_RE输出高电平或者低电平控制是否向所述ADM2587E串口通信芯片发送数据，及是否从所述ADM2587E串口通信芯片接收数据。
[0047]引线PRG_TX是所述ADM2587E串口通信芯片对所述微控制器110的数据接收端。所述微控制器Iio通过所述引线PRG_TX向所述ADM2587E串口通信芯片发送数据。所述ADM2587E串口通信芯片接收到所述微控制器110通过所述引线PRG_TX发送的数据后，经过隔离处理将接收到的数据传输至RS485串行通信总线上。
[0048]引线PRG_RX是所述ADM2587E串行通信芯片对所述微控制器110的数据发送端。所述ADM2587E串口通信芯片将从所述RS485串行通信总线上接收到的其他设备传输的数据通过所述引线PRG_RX发送给所述微控制器110。
[0049]所述ADM2587E串行通信芯片内部集成了全双工通信的功能。引线A、B是所述ADM2587E串行通信芯片与所述RS485串行通信总线之间的全双工数据收发端口。引线Y、Z是所述ADM2587E串行通信芯片与所述RS485串行通信总线之间的半双工数据收发端口。
[0050]图3是本发明实施例提供的VP3082串口通信芯片的电路图。参见图3，引线PRG_RE是所述微控制器110与所述VP3082串口通信芯片之间的数据收发使能端。引线PRG_TX是所述VP3082串口通信芯片对所述微控制器110的数据接收端。引线PRG_RX是所述VP3082串行通信芯片对所述微控制器110的数据发送端。
[0051]所述VP3082串口通信芯片与所述RS485串行通信总线之间通过两个零欧姆的电阻R87、R88进行电气隔离。
[0052]本实施例通过采用具有隔离功能的串口通信芯片，使串口通信芯片的输入回路与输出回路隔离，保证在强干扰环境下智能漏电断路器的串口通信功能的正常使用。
[0053]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种智能漏电断路器，其特征在于，所述智能漏电断路器包括: 微控制器，用于控制所述智能漏电断路器； 保护输出电路，与所述微控制器连接，用于根据所述微控制器的指令输出关断触发信号，驱动关断机构关断电能的传输； 重合闸控制电路，与所述微控制器连接，用于根据所述微控制器其的指令输出重合闸触发信号，驱动重合闸机构接通电能传输线路；以及 通信总线控制电路，与所述微控制器和通信总线连接，具有电气隔离功能，用于控制所述通信总线发送和接收总线通信信号。
2.根据权利要求1所述的智能漏电断路器，其特征在于，所述智能漏电断路器还包括: 开关处理电路，与微控制器连接，用于对从所述智能漏电断路器输入的控制参数进行处理； 显示处理电路，与微控制器连接，用于控制所述智能漏电断路器的显示屏进行显示；以及 电源供给电路，用于向所述智能漏电断路器提供稳定的直流电源。
3.根据权利要求1或2所述的智能漏电断路器，其特征在于，所述通信总线是RS485串行通信总线。
4.根据权利要求3所述的智能漏电断路器，其特征在于，所述通信总线控制电路包括ADM2587E串口通信芯片。
5.根据权利要求3所述的智能漏电断路器，其特征在于，所述通信总线控制电路包括VP3082串口通信芯片。
6.根据权利要求5所述的智能漏电断路器，其特征在于，所述智能漏电断路器还包括阻值是零欧姆的电阻器，所述阻值是零欧姆的电阻器用于将所述VP3082串口通信芯片与所述RS485串行通信总线进行电气隔离。
【文档编号】H02H3/05GK103474950SQ201310451261
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】王金伟, 戈浩, 吴振锋 申请人:无锡智卓电气有限公司