專利名稱：人機網(wǎng)雙通供電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低壓供電系統(tǒng)的安全運行是由具備保護功能和控制功能的開關(guān)柜及配電箱實現(xiàn) 的，開關(guān)柜和配電箱的關(guān)鍵器件主要是刀開關(guān)、斷路器、交流接觸器及電流、電壓等測量儀 表組合裝配構(gòu)成的，而開關(guān)柜和配電箱體積大，操作不方便。人機網(wǎng)雙通供電器是取代低 壓開關(guān)柜和配電箱的換代產(chǎn)品，人機網(wǎng)雙通供電器的關(guān)鍵器件是交流接觸器，該接觸器具 有分斷短路電流能力，因此有保護低壓供電系統(tǒng)的功能，還有外露的明顯斷口，因此有刀開 關(guān)的隔離功能，當(dāng)然也有原接觸器的控制運行的操作功能，并且自身具有電壓、電流測量功 能，最主要的是由于植入了手機芯片具備了通訊功能，因此人機網(wǎng)雙通供電器有手機通訊 的功能，這樣就可與維護電工之間有通訊功能，因此維護電工下班后或在維護區(qū)外都可對 所維護的低壓供電系統(tǒng)進行遠距離操作控制，低壓供電系統(tǒng)出現(xiàn)事故跳閘后能及時接收到 跳閘信號，當(dāng)判明可符合強送電條件時就可通過手機送電。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有保護控制低壓供電系統(tǒng)的刀開關(guān)、斷路器、熔斷器、交流接觸器是四個獨立器 件。其中刀開關(guān)的功能是起隔離作用，因此必須無負載狀態(tài)下由人工直接操作。斷路器對低 壓線路或設(shè)備在事故狀態(tài)下起保護作用，也是由人工直接操作，因此沒有遠距離操作功能。 熔斷器對低壓設(shè)備事故具有快速保護作用，但是屬于一次性器件，因此必須由人工更換。交流接觸器是低壓用電設(shè)備運行的控制器件，具有遠距離操作功能，由于沒有分 斷短路電流能力，因此不具備對設(shè)備或線路的保護功能。另外還應(yīng)有電流、電壓測量器件才 能與上述不同的四個器件組合構(gòu)成開關(guān)柜或配電箱，成為低壓供電系統(tǒng)正常運行的保護控 制體系，開關(guān)柜體積大，操作不方便，特別是出現(xiàn)事故時，維修電工不可能很快到現(xiàn)場時會 造成較長時間的停電，而低壓供電系統(tǒng)大部分事故屬于閃絡(luò)短路性質(zhì)，當(dāng)跳閘后事故自然 排除，因此可以迅速送電，當(dāng)電工可以通過手機查詢事故電流后用手機進行操作時，只需要 幾秒鐘時間即可送電。但是現(xiàn)有低壓供電系統(tǒng)是無法實現(xiàn)手機遠距離進行操作的技術(shù)功 能，這就不能迅速恢復(fù)正常供電。特別是居民小區(qū)的供電系統(tǒng)出現(xiàn)事故時就會造成較長時 間停電，這對電梯等的正常運行影響會更大。如果低壓開關(guān)能通過手機與維修電工實現(xiàn)通 訊和操作，那么快速送電的技術(shù)難題就可迎刃而解。本發(fā)明“人機網(wǎng)雙通供電器”就可實現(xiàn) 上述技術(shù)功能。但是現(xiàn)有斷路器必須由人工直接操作，無法實現(xiàn)遠距離控制操作，而交流接 觸器可遠距離控制操作，但不具備分斷短路電流的能力。本人在沈陽于1997年申報了 “快速控制保護開關(guān)”的發(fā)明專利，使接觸器具備測 量電流功能，并可以分斷短路電流，因此同時具備了控制和保護功能，但是由鐵心開距過 大，合閘時產(chǎn)生的撞擊力大，使機械壽命受到很大影響，同時測量電流的量程范圍小，短路 電流超過額定值20倍以上時無法測量，這樣無法判斷短路電流的嚴重程度，但該產(chǎn)品已投 入市場。后來本人在溫州于2002年申報了 “交流接觸器的控制器”和“電壓電流傳感器” 兩項發(fā)明專利，經(jīng)三年試驗，使接觸器具備了更大的分斷短路電流能力，但是鐵心開距大， 合閘時產(chǎn)生撞擊力也大，機械壽命低，同時測量短路電流的范圍仍不能滿足要求。后來設(shè)計了雙動鐵心接觸器，但鐵心重量大，使得分斷速度降低，影響電壽命技術(shù)指標(biāo)，可見分斷速 度對接觸器分斷能力的制約非常大，因此試驗失敗，產(chǎn)品沒有順利進入市場。但該產(chǎn)品具備 了存儲記憶和通訊功能，作為交流接觸器使用時，該功能不能充分發(fā)揮作用，這才是該產(chǎn)品 沒有順利進入市場的根本原因。如果將通訊功能取代開關(guān)柜進入市場，那么則會使通訊功 能充分發(fā)揮作用，這就會拓寬接觸器功能，使低壓供電系統(tǒng)具備了智能化水平，將低壓供電 系統(tǒng)上升為智能化水平。2004年結(jié)束了該項試驗，本人又經(jīng)過5年多深入研究，終于發(fā)明 了 “倍比力矩交流接觸器”，申請?zhí)?010101067528，該接觸器徹底解決了鐵心開距大的技 術(shù)難題，在觸頭開距不變的情況下，使鐵心開距減為現(xiàn)有接觸器的三分之一，因此合間時撞 擊力大幅度下降，機械壽命大幅度提高?，F(xiàn)在又解決了電流測量量程范圍過小的技術(shù)難題， 短路電流上限達到數(shù)萬安培，這樣就可以使接觸器植入手機芯片后將事故電流準(zhǔn)確經(jīng)手機 及時傳給維護電工，使電工正確判斷事故性質(zhì)，遠距離查詢事故狀態(tài)，并及時送電，大幅度 降低停電時間，保證了低壓供電系統(tǒng)的智能化運行水平。實質(zhì)性技術(shù)內(nèi)容倍比力矩交流接觸器的技術(shù)特征是在觸頭支持件和動鐵心之間加裝一個倍比力 矩，使觸頭支持件的行程比動鐵心的行程大k倍，k是大于2的數(shù)值，觸頭支持件的運動速 度比動鐵心的運動速度同樣大k倍。倍比力矩交流接觸器合間時動鐵心積累的動能與速度 平方成正比，其動能與現(xiàn)有交流接觸器動鐵心合間動能相比減小為九分之一，撞擊力大幅 度下降，機械壽命大幅度提高。另外分斷時超程彈簧作用力直接推動觸頭支持件和動觸頭 一起運動，動鐵心所積累動能很小，吸收超程彈簧做功的能量很小，因此動觸頭分斷速度大 幅度提高，這樣使倍比力矩接觸器分斷能力大幅度提高。但是倍比力矩交流接觸器的功能 與現(xiàn)有交流接觸器功能相同，只有控制用電設(shè)備運行的功能，并不具備保護功能。本發(fā)明就 是以倍比力矩交流接觸器為關(guān)鍵核心器件，另外，加裝芯片及電子開關(guān)管控制電磁鐵激磁 線圈的通斷，同時增大觸頭開距，使之具備分斷短路電流的能力，在此基礎(chǔ)上，分別加裝三 個系統(tǒng)一是大電流測量儀，檢測過載、短延時、長延時、短路速跳間四段事故電流；二是植 入手機芯片，使之具備與手機通訊聯(lián)網(wǎng)功能，可與維護電工通訊；三是起隔離作用的明顯斷 口。這樣就成為具有智能型的低壓開關(guān)柜，稱為“人機網(wǎng)雙通供電器”，本發(fā)明有以下四個技 術(shù)特征。第一人機網(wǎng)雙通供電器中的關(guān)鍵核心器件是倍比力矩交流接觸器，它是依據(jù)鐵
心吸力F =丄可推論出F與氣隙大小二次方成反比，而彈簧斥力與氣隙大小一次 2 μ0
方成反比，因此鐵心氣隙按比例k縮小后，彈簧力只增大k倍，而鐵心吸力卻增大k2倍，所以 鐵心截面積減小一半后，激磁線圈重量也可減小一半，接觸器仍然可以順利工作，加裝倍比 力矩后鐵心臥放，這樣接觸器體積減小一半，詳細內(nèi)容請參閱申請?zhí)枮?010101067528發(fā) 明專利。倍比力矩交流接觸器的合閘和分斷操作方式與現(xiàn)有交流接觸器相同。激磁線圈由 交流電源經(jīng)全波整流橋整流成直流電壓供電，鐵心吸合后變成直流低電壓、小電流激磁，維 持正常運行。為滿足人機網(wǎng)雙通供電器的技術(shù)性能要求，在倍比力矩交流接觸器激磁線圈 與整流橋之間加裝電子開關(guān)管，運行時當(dāng)接收到事故電流跳閘信號后可由電子開關(guān)管關(guān)斷 激磁線圈供電電路，使其跳閘；另外將觸頭開距增大到能分斷短路電流的距離，這樣就可成 功分斷短路電流使其具備保護功能了。該器件同時具備斷路器的保護功能和交流接觸器的操作功能，滿足了人機網(wǎng)雙通供電器的操作功能，也滿足了人機網(wǎng)雙通供電器的技術(shù)條件。第二 人機網(wǎng)雙通供電器的另一個關(guān)鍵器件是大電流測量儀，其主要功能是從開 關(guān)的額度電流以下的正常運行電流值到開關(guān)能分斷的極限短路電流都可測量出準(zhǔn)確數(shù)值， 當(dāng)檢測到事故電流跳閘值時立即發(fā)出跳閘指令，使開關(guān)分斷，同時將事故電流值傳輸給植 入的手機芯片，給手機通訊提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。當(dāng)維護電工接到事故跳間信號后，判明符合強送 電條件后，可以發(fā)出重新送電指令，送電成功即可正常運行。如果電工判明不符合強送電條 件，則必須排除事故后重新送電。但是低壓供電系統(tǒng)復(fù)雜，線路多數(shù)在電纜溝內(nèi)或墻體中， 用電設(shè)備或用戶分布面極廣，很難迅速查到事故點，因此安全用電規(guī)程都規(guī)定遇到事故時 只要跳閘開關(guān)可以正常運行，電工可強制送電?，F(xiàn)有斷路器將事故電流分成四段1)大于額定電流的過載事故電流，它是超過允許的時間后仍不能下降到額定電流 值以下時，則成為過載事故電流值。2)長延時事故電流，它是相當(dāng)于電動機起動電流運行時間超過允許時間后，仍不 能下降到額定電流值以下時，則成為長延時事故電流。3)短延時事故電流，它是等于12倍的額定電流值運行時間超過允許時間后仍不 能下降到額定電流值以下時，則成為短延時事故電流。4)是速跳事故短路電流，一旦檢測到該電流出現(xiàn)立即跳閘，該電流值一般都將20 倍額定電流值作為速跳短路事故電流。而現(xiàn)有斷路器都無法測量大于速跳短路事故電流 值，斷路器的極限分斷短路電流值遠大于速跳短路電流值。當(dāng)遇到速跳短路事故后，電工強 送電之前，應(yīng)對斷路器檢查，一般情況是外部檢查來判斷可否強送電，所以必須是有經(jīng)驗的 電工才可以作強送電的操作，否則判斷有誤會造成更大損失。例如，額定電流為200安培的 斷路器速跳短路事故電流值等于4000安培，施耐德公司生產(chǎn)的200安培斷路器極限分斷短 路電流值為10萬安培，但該斷路器無法測出4000安培以上的電流值，那么即使有手機通訊 傳遞跳閘信號，電工也無法判斷跳閘電流值是否達到極限分斷值，如果真是極限短路電流 引起的跳閘，那么該斷路器就不能再合閘運行了，因為分斷極限電流后斷路器壽命已完結(jié)， 如果第二次合閘，必須對內(nèi)部檢查，還要測量介電值符合條件后，內(nèi)部器件能正常工作才可 第二次合間。所以手機通訊在不檢查速跳間后的斷路器情況下確知速跳電流值，當(dāng)該電流 值小于斷路器可承受的分斷短路電流值時才可重新送電，但現(xiàn)有斷路器都不具備大電流的 測量能力。實際上斷路器遇到速跳短路電流是由電磁繼電器檢測到的，電磁繼電器是一個 有小氣隙的電磁鐵，而且由主回路電流形成激磁電流，當(dāng)達到速跳短路事故電流值時，動鐵 心吸合并造成脫扣，使斷路器分斷，可見速跳短路事故電流值是一個固定值，根本就不是連 續(xù)變化的電流值。同樣以前存在的“快速控制保護開關(guān)”及“電壓電流傳感器”和“交流接 觸器的控制器”的專利產(chǎn)品，也與斷路器相似，速跳短路事故電流也是由穩(wěn)壓管或壓敏電阻 放電電壓檢測出，該電流值也是對應(yīng)一個固定放電電壓值，并不是連續(xù)變化的電流值。對應(yīng) 于該放電電壓值以上的電流值都無法測出確定值，該值與極限分斷短路電流值相差的范圍 與斷路器也相同，因此即使有通訊功能，也無法準(zhǔn)確判斷能否符合強送電的條件?？梢姮F(xiàn)有 任何開關(guān)都不可能植入手機芯片后實現(xiàn)手機聯(lián)網(wǎng)，進行遠距離強送電的操作。只有解決連 續(xù)變化的大電流測量技術(shù)后，才能通過手機聯(lián)網(wǎng)后，使低壓供電系統(tǒng)實現(xiàn)智能化運行方式。但是現(xiàn)有大電流測量技術(shù)操作不方便，而設(shè)備體積也龐大，造價較高，如真空線圈測量法， 或者大電流互感器都很難加裝在低壓開關(guān)中，所以大電流測量儀就是關(guān)鍵器件。本發(fā)明大電流測量儀是一個主回路穿過鐵心有一段固定氣隙的電流互感器，氣隙距離正好對應(yīng)主回 路20倍額定電流的有效值時，鐵心接近飽和狀態(tài)，互感器二次線圈用漆包線密繞1000匝以 上，鐵心截面積應(yīng)小于0.5cm2。二次線圈負載應(yīng)很小，因此輸出的是電壓信號。這樣二次線 圈電壓值與主回路電流值連續(xù)變化時就產(chǎn)生固定的對應(yīng)關(guān)系，選15倍額定電流有效值對 應(yīng)的二次線圈電壓值，作為測量的基準(zhǔn)電壓值，當(dāng)短路電流出現(xiàn)總是從0開始上升，該點電 壓對應(yīng)極大值。從大于基準(zhǔn)電壓值開始計時，鐵心飽和時，電壓下降接近0的狀態(tài)，在此之 前二次線圈電壓下降到小于基準(zhǔn)電壓值停止計時，該時間段的數(shù)值，它就與主回路電流值 有固定的對應(yīng)關(guān)系，由芯片按編好的程序計算，則由測得的時間得出對應(yīng)的準(zhǔn)確電流值。開 關(guān)正常運行時，當(dāng)測到速跳短路事故電流，則立即傳遞給手機芯片，經(jīng)手機可以與維護電工 通訊，也可與計算機聯(lián)網(wǎng)通訊。跳閘信號仍然由穩(wěn)壓管或壓敏電阻放電輸出使之快速分斷 電路，分斷過程并不會影響短路電流對應(yīng)時間數(shù)據(jù)的測量，因為分斷開始后，主回路電流經(jīng) 電弧繼續(xù)導(dǎo)通而使鐵心飽和，只不過電弧有一定限流作用，這樣測得的對應(yīng)電流值正是真 實開關(guān)主回路的電流值，而不是預(yù)期短路電流值?？梢娺@種測量方法是將主回路電流值經(jīng) 互感器和電子測試儀轉(zhuǎn)化成為時間間隔值，再經(jīng)芯片按程序計算，由對應(yīng)關(guān)系曲線得出準(zhǔn) 確的電流值，該曲線及相應(yīng)程序就是本發(fā)明的專利技術(shù)和專用軟件程序。計算機主要功能 是存儲每臺開關(guān)的運行記錄檔案。一臺低壓變壓器只要一臺計算機即可，該臺變壓器系統(tǒng) 內(nèi)所有開關(guān)均與計算機聯(lián)網(wǎng)，開關(guān)造價很低。小于短路電流值的測量方法很多，這里不詳述 了。與計算機聯(lián)網(wǎng)后將使人機網(wǎng)雙通供電器增加許多新的技術(shù)功能，這里不詳述了。由于 二次線圈負載小，相當(dāng)于開路，如果不加穩(wěn)壓管或壓敏電阻放電，限制電壓升高，則會產(chǎn)生 可怕的高電壓，所以放電電路不但給出速跳閘信號，還起到保護該系統(tǒng)的作用?；ジ衅麒F心 面積也不能太大，否則短路電流產(chǎn)生高電壓相當(dāng)于是高頻變壓器輸出的功率，能量過大，會 使放電電路中器件發(fā)熱量過大，因此鐵心截面積不能大。人機網(wǎng)雙通供電器中的倍比力矩交流接觸器完全符合現(xiàn)有斷路器和接觸器的技 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，增加了大電流測量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，另外還必須增加承受不同值的短路電流分斷次數(shù) 的電壽命技術(shù)指標(biāo)，并且不同短路電流值與短路事故以下的接通和分斷次數(shù)穿插出現(xiàn)時， 也應(yīng)給出倍比力矩接觸器電壽命終止的判斷次數(shù)，該判斷指標(biāo)必須納入到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中。這 樣才能判斷出人機網(wǎng)雙通供電器實現(xiàn)的智能化低壓供電運行的安全操作規(guī)程，以保證新系 統(tǒng)的更可靠的運行。我們知道一臺變壓器低壓供電系統(tǒng)的用戶眾多，而且低壓線路型式和 狀況也復(fù)雜，低壓開關(guān)數(shù)量也很大，一個支開關(guān)事故跳閘后，如果引起變壓器低壓總開關(guān)同 時跳閘，這會造成該變壓器供電用戶全部停電，這種情況是經(jīng)常出現(xiàn)的，現(xiàn)有供電系統(tǒng)的維 護電工很難準(zhǔn)確查出全面停電是由那個開關(guān)引起的，那么只能操作總開關(guān)合閘強送電，然 后再去查找沒有送上電的區(qū)域才能找到跳閘支開關(guān)的位置后，再去操作支開關(guān)強送電，電 工往返費時費力。而人機網(wǎng)雙通供電器系統(tǒng)則不然，事故跳閘支開關(guān)首先將跳閘信號傳給 電工，其它開關(guān)正常斷電不傳出信號，電工不但立即知道跳閘開關(guān)位置，同時還知道跳閘電 流值，因此可以立即通過手機恢復(fù)供電。由于還有與計算機聯(lián)網(wǎng)，每個開關(guān)運行檔案都存儲 在計算機中，包括正常接通分斷次數(shù)、事故電流跳間次數(shù)和跳間電流值，累加后的電壽命還 有多長都一清二楚，那個開關(guān)需要維修或更新都一目了然，這使低壓供電系統(tǒng)的安全運行 煥然一新。施耐德公司的斷路器產(chǎn)品分斷能力高，但它是電弧壓力提高分斷速度，這就是說短路電流增大到某值后才能增大分斷速度，因此并不能減小滅弧室積炭。本發(fā)明倍比力矩 交流接觸器是靠力矩增大動觸頭分斷速度和開距的，因此分斷任何電流時都有較強的限流 能力，這就大幅度減小了滅弧室積炭，提高了運行中的開關(guān)介電性能，使開關(guān)安全運行比其 它開關(guān)要好。測量大電流目的是使低壓供電系統(tǒng)實現(xiàn)智能化運行方式。這就要求現(xiàn)有斷路 器必須具備以下新功能。1)斷路器由手動操作方式為自動操作。2)給出斷路器分斷短路電流的大小和次數(shù)的電壽命技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并大幅度提高斷路 器分斷能力和分斷短路電流的電壽命，這是現(xiàn)有斷路器所不具備的技術(shù)性能指標(biāo)。3)運行中的斷路器電壽命次數(shù)和分斷電流值的測量必須有記錄、存儲、傳輸、通訊 和聯(lián)網(wǎng)的功能。4)現(xiàn)有能分斷短路電流的各種開關(guān)都不具備上述功能，我們知道分斷短路電流滅 弧室中積炭過多會導(dǎo)致介電性能下降，嚴重時造成相間漏電。為減少滅弧室積炭，主要辦法 是提高分斷速度，使開關(guān)分斷過程具有很強的限流能力，才能提供分斷短路電流的開關(guān)電 壽命次數(shù)。第三人機網(wǎng)雙通供電器中另一個器件是植入手機芯片，使之具有通訊功能。因此 該供電器就相當(dāng)于人使用手機一樣的入網(wǎng)卡號，無線通訊網(wǎng)照樣收費，全國低壓開關(guān)眾多， 每層樓有一個支開關(guān)時，十幾個用戶承擔(dān)一部手機費用，每戶平均不到2元錢，所以無線通 訊方式最經(jīng)濟。該手機顯然是專用的，它不需要按鍵，也不需要通話功能，只需要發(fā)送短信 功能，并同時與維護電工和入網(wǎng)計算機通訊。顯然這種專用手機芯片和工作程序是本專利 的一部分。具有測量、計算、存儲、記憶、顯示、通訊、聯(lián)網(wǎng)等功能，而且按專有程序運行。由 電池供電，并可自動給電池充電，這樣倍比力矩交流接觸器本身具備上述所有功能，這是本 發(fā)明的實質(zhì)性技術(shù)進步的主要內(nèi)容。并不是將手機芯片與接觸器簡單的直接組合在一起后 就可實現(xiàn)上述功能，而且解決了許多現(xiàn)有技術(shù)無法做到的技術(shù)難題后，才實現(xiàn)了上述功能。 本發(fā)明的新思路的關(guān)鍵點是每個開關(guān)都可獨立入無線通訊網(wǎng)，而成為開放網(wǎng)絡(luò)，因此維護 電工可以在任何場合進行控制操作，開關(guān)也能由人工操作按鈕控制開關(guān)運行，所以人工控 制與無線控制是并行的。另外可任意增加新入網(wǎng)開關(guān)或取消任何一個已運行的開關(guān)，只有 這樣才能滿足社會性質(zhì)的居民小區(qū)或任何團體的特殊需求。要知道社會性質(zhì)的最大特征是 沒有任何計劃性，誰先采用誰先收益，不采用的用戶就仍然會遇到停電時間長的不利待遇， 這只有無線通訊網(wǎng)才能滿足低壓供電系統(tǒng)多變的運行條件?，F(xiàn)在低壓供電系統(tǒng)由于建筑物 內(nèi)電線漏電短路發(fā)生火災(zāi)事故常有出現(xiàn)，智能化低壓供電網(wǎng)可消除電線漏電事故造成的火 災(zāi)，進線開關(guān)和出線開關(guān)電流之差不等于0，則說明中間電路有漏電現(xiàn)象，開關(guān)測量電流突 變時與計算機通訊，這樣就可隨時測出每個支開關(guān)電流之和與進線開關(guān)電流之差是否為0， 如果差值不等于0，則說明有漏電現(xiàn)象出現(xiàn)，計算機通過開關(guān)測出漏電電流后可發(fā)出指令， 讓進線開關(guān)跳閘，并傳輸給維護電工處理事故，可見與計算機聯(lián)網(wǎng)后，可增加許多新功能。 還可以對負載側(cè)電壓分別測量，具備了缺相保護功能，這對電動機安全運行有重大作用。特 別是與計算機聯(lián)網(wǎng)后，電力調(diào)度可隨時對不同區(qū)域或全系統(tǒng)負荷及不同時間段負荷查詢， 也可查詢?nèi)嚯娏鬟\行負荷是否平衡，是否需要調(diào)整等，所以本發(fā)明將低壓供電網(wǎng)上升為 智能化了。第四人機網(wǎng)雙通供電器中還有刀開關(guān)器件，刀開關(guān)具有隔離作用，維修時起保護作用。實際上常用的電插座和插頭就同樣起刀開關(guān)的隔離作用。本發(fā)明將倍比力矩接觸器 主回路外接線端做成了電插頭的結(jié)構(gòu)型式，而將電源的接線端和負載的接線端做成電插座 的結(jié)構(gòu)型式，大插座接線后固定在建筑物或變壓器上，倍比力矩接觸器插入到大插座上后 由螺絲使其固定住，則同時也將接觸器固定安裝完成了。這樣人機網(wǎng)雙通供電器則安裝完 畢可以正常運行了。使低壓供電系統(tǒng)大為簡化，取消了龐大而復(fù)雜的開關(guān)柜或配電箱等昂 貴的設(shè)備，也降低了變電室或配電處的建筑面積，將上述設(shè)備和占地大幅度小型化和智能 化了。而且維護電工也不用在低壓變電所或配電室值班，只要在辦公室看計算機就能快速 知道全供電系統(tǒng)的運行狀況，使工作輕松化了。



附圖1是控制電路關(guān)系圖。附圖中各電子器件的功能分別是1是激磁線圈電流整流橋，L1是倍比力矩交流 接觸器電磁鐵激磁線圈，2是控制線圈斷電而跳閘的電子開關(guān)管IGBT，3是電流電壓測量芯 片，P是大電流測量儀互感器二次線圈輸出信號，4是手機芯片，5是控制交流電路與合閘按 鈕并聯(lián)電子開關(guān)管導(dǎo)通的光電耦合器件，6是該電子開關(guān)管，7是泄放靜電的電阻，8是穩(wěn)壓 管，9是電容器，10是電阻，8、9、10給該電子開關(guān)管提供直流控制電壓，11是與合閘按鈕并 聯(lián)的常開輔助開關(guān)，12是合閘按鈕，13是分斷按鈕，14是給電磁鐵提供合閘時的高電壓轉(zhuǎn) 換成低電壓的輔助開關(guān)(見倍比力矩交流接觸器專利)，15是電磁鐵閉合后低電壓降壓電 容器，17、18、19、20、21、22、23、24是兩個整流橋(見倍比力矩交流接觸器專利)，16是交流 電路的保護熔斷管，25、26、27、28、是與合閘按鈕并聯(lián)的電子開關(guān)管6轉(zhuǎn)化為有控制交流功 能的整流橋，各器件關(guān)系在實施例中敘述。附圖2是大電流測量電路圖，說明如下1是交流電源整流橋，交流電源經(jīng)16降壓 電容器降壓后由1整流為整流電壓給芯片提供電源，激磁線圈L1與電子開關(guān)管2串聯(lián)后與 直流電源接通(見附圖1)。18是穩(wěn)壓管與電容器19并聯(lián)后成為穩(wěn)壓直流電源，是電子開 關(guān)管2的開啟控制電壓信號，電子開關(guān)2導(dǎo)通后交流接觸器由分閘狀態(tài)轉(zhuǎn)換為合閘運行狀 態(tài)。光電耦合器29接收事故信號或分斷信號后，將電子開關(guān)管2的開啟控制電壓信號短接 掉，電子開關(guān)管2關(guān)斷激磁線圈電源使倍比力矩交流接觸器分斷。光電耦合器29又是受測 量芯片3所控制，3的直流電源由電阻21降壓，又經(jīng)電容23濾波，穩(wěn)壓管22穩(wěn)壓后提供。 3同時接收過載電流、長延時及短延時事故電流轉(zhuǎn)換的電壓信號，也接收速跳事故電流轉(zhuǎn)換 的電壓信號，當(dāng)測出事故電流則發(fā)出分斷指令，并經(jīng)數(shù)字線17與手機芯片4或計算機通訊。 大電流測量儀由帶氣隙的鐵心、二次電壓線圈L2和穿過鐵心的主回路導(dǎo)電板Ltl構(gòu)成的互感 器將主回路電流轉(zhuǎn)換成為電壓信號，該電壓信號經(jīng)整流橋13整流成脈動電壓后，給測量芯 片3提供測量信號。測量信號經(jīng)電阻11和電阻12分壓后，提供過載電流測量信號，又經(jīng)電 阻26和電阻27分壓后提供長延時電流測量信號，又經(jīng)電阻8和電阻9分壓后提供短延時 測量信號，短延時信號傳給電壓比較器7測量，電壓比較器7的基準(zhǔn)電壓值由電阻24降壓 后經(jīng)電容器28濾波，又經(jīng)穩(wěn)壓管10穩(wěn)壓后提供，電阻8和電阻9分壓信號同時也作為測量 芯片的測量信號。當(dāng)出現(xiàn)速跳短路事故電流時L2輸出的電壓信號擊穿穩(wěn)壓管6和二極管 5后，導(dǎo)通電流使二極管5兩端產(chǎn)生電壓降成為速跳指令信號，當(dāng)主回路電流上升到使互感 器鐵心接近飽和前的某值時，二次線圈輸出電壓低于穩(wěn)壓管6的擊穿電壓后電流消失，二極管5上的電壓降也消失，這段時間長短成為對應(yīng)主回路電流大小的關(guān)系曲線，測量芯片 測出該時間則就測得了主回路電流。電阻20阻值很大與二極管5并聯(lián)，使二極管不會出現(xiàn) 懸浮電位，二極管兩端電壓則相當(dāng)于前面所述的基準(zhǔn)電壓，該電壓出現(xiàn)的時間就對應(yīng)著主 回路電流大小。測量芯片以恒壓恒頻的振蕩信號在二極管5出現(xiàn)電壓時間內(nèi)，由振蕩信號 次數(shù)就測出該時間間隔，經(jīng)芯片計算出對應(yīng)主回路電流值，17是數(shù)字線。這種測量時間而轉(zhuǎn) 換成電流值的方法是新穎的，也是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)。它與前面所述的測量基準(zhǔn)電壓出現(xiàn) 的時間段轉(zhuǎn)換成電流值的方法是一樣的。
實施例
人機網(wǎng)雙通供電器是由四個基本器件構(gòu)成。例如160安培的倍比力矩交流接觸 器作核心器件，在激磁線圈與整流橋之間加上IGBT電子開關(guān)管和控制檢測芯片，使觸頭開 距增加到20mm左右，這樣就具備了分斷短路電流能力，具有了斷路器所有功能，而且電壽 命和機械壽命比斷路器提高100倍以上，分斷短路電流的能力和可承受的分斷次數(shù)也有較 大幅度提高。然后在主回路導(dǎo)電板上套裝一個大電流測量儀，由于導(dǎo)電板截面積是長條形 狀，大電流測量儀鐵心應(yīng)是口字形，并在一個邊上留有適當(dāng)距離的氣隙，在無氣隙的對應(yīng)邊 鐵心上套裝二次線圈，提供基準(zhǔn)電壓測量信號，由芯片測到基準(zhǔn)電壓測量信號開始計時，當(dāng) 電壓低于基準(zhǔn)電壓時停止計時，測得的該時間段的值與主回路電流相應(yīng)值一一對應(yīng)，這樣 由該時間值可計算出主回路對應(yīng)的電流值，該電流值大于速跳電流值時，就是短路電流準(zhǔn) 確值。當(dāng)檢測到事故電流后即發(fā)出跳閘指令，實現(xiàn)對電路或設(shè)備的保護而將事故回路斷電。 倍比力矩交流接觸器鐵心室有一小半是空的，可以加裝線路板安裝測量芯片和電子開關(guān) 管，同時可以安裝具有入網(wǎng)卡的手機芯片與之具備入無線通訊網(wǎng)能與維護電工和計算機聯(lián) 網(wǎng)。這樣不但具有接收手機信號能力，還有向外發(fā)送信號數(shù)據(jù)和短信能力，實現(xiàn)對各種事故 電流和缺相的全方位保護，使低壓供電系統(tǒng)運行智能化了。倍比力矩交流接觸器上加裝刀 開關(guān)，為了節(jié)省空間，將接觸器滅弧室放在最下方，主回路觸頭導(dǎo)電板在接觸器底部，導(dǎo)電 板接線端向下彎90°角伸向下方，成為刀開關(guān)的刀閘，它就相當(dāng)于插頭，而刀開關(guān)座就相當(dāng) 于插座，并與外接導(dǎo)線或?qū)щ娕胚B接后，固定在安裝板上成為人機網(wǎng)雙通供電器底座。所以 倍比力矩交流接觸器與刀開關(guān)底座是兩體的，電源側(cè)插頭為一排，負載側(cè)插頭為一排，對應(yīng) 刀開關(guān)插座也是兩排，當(dāng)倍比力矩交流接觸器或負載側(cè)電路維修時，拔出接觸器即可在斷 電狀態(tài)下安全工作。維修完成后將倍比力矩交流接觸器刀閘插入刀開關(guān)插座后，固定住即 可安全運行了。這樣就可完全取代低壓開關(guān)柜或配電箱，其功能還比現(xiàn)有開關(guān)柜功能多，性 能強，成為智能化低壓供電器。人機網(wǎng)雙通供電器與現(xiàn)有交流接觸器一樣仍由分斷按鈕與接通按鈕進行操作， 裝有相同的輔助觸頭，因此具備輔助觸頭聯(lián)動形成與另外開關(guān)的一切連鎖關(guān)系，它與現(xiàn)有 接觸器一樣適用于相同場合?，F(xiàn)有交流接觸器接通按鈕都是與一個常開輔助開關(guān)并聯(lián)使 用，按鈕復(fù)位后，由常開輔助開關(guān)閉合維持運行。只要在該常開輔助開關(guān)兩端并聯(lián)一個電 子開關(guān)并接收手機合閘指令即可進行合閘操作，因此手機遠距離只能進行合閘操作而不能 進行分斷操作，分斷時只能由分斷按鈕或事故電流給出指令進行操作，這樣就與現(xiàn)有斷路 器運行關(guān)系一致了。為了可以實現(xiàn)手機遠距離分斷操作，手機可以發(fā)出分斷指令控制激磁 線圈串接的電子開關(guān)管進行操作分斷，用戶提出需要這種操作功能，可以安裝這種操作程序。與接通按鈕并聯(lián)的電子開關(guān)管接通的是交流電源，因此該電子開關(guān)管與全波整流橋的 直流輸出端并聯(lián)，當(dāng)電子開關(guān)管導(dǎo)通后，使整流橋短路，因此整流橋交流側(cè)的交流回路則由 分斷狀態(tài)轉(zhuǎn)成導(dǎo)通狀態(tài)了，這樣將只能導(dǎo)通直流電路的電子開關(guān)管變成了交流電子開關(guān)管 了。由于IGBT電子開關(guān)管導(dǎo)通時控制信號電壓很高，不會出現(xiàn)誤動作，所以本發(fā)明采用這 種方法，而不采用雙向?qū)ǖ目煽毓鑱砜刂平涣麟娐?。該電子開關(guān)管控制信號與前面所述 的手機芯片使用的直流電源的電位不是等電位系統(tǒng)，因此手機芯片發(fā)出的信號經(jīng)光電耦合 器件對交流電流進行操作控制，控制電路如附圖所示?？刂平涣骰芈反有‰娏魅垭姽鼙?護控制系統(tǒng)，這樣則使人機網(wǎng)雙通供電器的安全運行做到萬無一失了。倍比力矩交流接觸 器是在動鐵心與觸頭支持件之間增加一個直角倍比力矩，倍比大于2以上，動鐵心與短力 臂固定為一體，并繞固定軸旋轉(zhuǎn)，長力臂經(jīng)轉(zhuǎn)動連片牽引觸頭支持件做直線運動，觸頭支持 件使動觸頭產(chǎn)生分斷和接通運動，動觸頭又使靜觸頭產(chǎn)生分斷和接通電路的功能。這樣鐵 心和激磁線圈導(dǎo)線截面積均可減小一半，因此鐵心體積可減小一半，臥放時鐵心室高度減 小，鐵心在觸頭支持件的一側(cè)，那么另一側(cè)鐵心室就是空的，可安裝線路板或輔助開關(guān)等器 件。大電流測量儀是主回路導(dǎo)電板穿過有氣隙的鐵心形成的互感器，互感器二次線圈負載 電流小，因此相當(dāng)于空載，會輸出電壓信號，當(dāng)主回路電流很大時會產(chǎn)生可怕的高電壓，所 以要采用穩(wěn)壓管或壓敏電阻放電，使電壓不會超過放電電壓值，該放電電壓值對應(yīng)的主回 路電流值則是短路事故電流的速跳值，該值顯然是短路事故電流的最小值，短路事故電流 極大值也是開關(guān)極限分斷短路事故電流值。這種電流是現(xiàn)有斷路器無法檢測的，本發(fā)明解 決了這個技術(shù)難題，由大電流測量儀即可準(zhǔn)確測量了。這樣才能給出分斷短路電流次數(shù)的 電壽命標(biāo)準(zhǔn)，在不檢查開關(guān)的情況下，通過手機查清開關(guān)是否好壞。查詢的方法如下將短 路事故電流的極限值和速跳的下限值分為幾個范圍段。每段的上限電流值的可靠分斷、接 通循環(huán)次數(shù)作為該范圍段的電壽命次數(shù)，這樣將開關(guān)累積的分斷和接通短路事故電流次數(shù) 在計算機中記錄和存檔，當(dāng)再次出現(xiàn)短路電流開關(guān)跳間后則將跳間開關(guān)的電壽命次數(shù)和本 次跳閘電流值傳給維護電工，電工則會知道跳閘開關(guān)的好壞了。例如額定電流200安的開 關(guān)，速跳短路電流是4000安，極限分斷短路電流是7萬安，則分為4000——6000,6000—— 9000,9000-13500、13500-20000,20000-30000,30000-50000,50000-
70000七個范圍段，并給出每段的電壽命次數(shù)納入到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中。這種短路電流分段電壽命 成為大電流測量儀中的測量芯片的專有計算程序，該專有程序就是本發(fā)明解決遠距離判定 開關(guān)好壞的根本方法，也是本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵之一。實現(xiàn)了低壓供電系統(tǒng)智能化運行方式。
綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵有兩個，一是給出遠距離判定開關(guān)好壞的方法，上述 方法是由于將電流轉(zhuǎn)換成時間的測量方法實現(xiàn)的。二是找到了測量電線漏電短路電流的方 法，該方法由于有手機和計算機及開關(guān)聯(lián)網(wǎng)成為整體，實現(xiàn)了對電線漏電短路電流的測量。 有了上述技術(shù)進步，才實現(xiàn)了低壓供電系統(tǒng)智能化運行。
權(quán)利要求
本發(fā)明人機網(wǎng)雙通供電器由倍比力矩交流接觸器、大電流測量儀、手機芯片、刀開關(guān)構(gòu)成，仍設(shè)接通按鈕和分斷按鈕進行操作，同時與接通按鈕并聯(lián)一個交流電子開關(guān)管，可由手機通訊進行遠距離接通操作，激磁線圈與直流電源之間串聯(lián)電子開關(guān)管進行分斷操作，又給出了遠距離判定短路事故跳閘后開關(guān)好壞的方法，因此可用手機通訊進行遠距離強送電的供電運行方式，使人機網(wǎng)雙通供電器具備手機通訊和計算機聯(lián)網(wǎng)的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，人機網(wǎng)雙通供電器中大電流測量儀由一個鐵心帶有氣隙的互 感器和測量芯片構(gòu)成，主回路電流穿過互感器鐵心為一次電流，互感器二次線圈負載電流 小而輸出電壓信號，氣隙大小由速跳短路電流的下限值正好使鐵心達到飽和狀態(tài)所決定， 二次線圈輸出電壓信號由穩(wěn)壓管或壓敏電阻限制在擊穿電壓值，該電壓值對應(yīng)的是速跳電 流下限值，選小于該放電電壓的某值作為基準(zhǔn)電壓，測出大于基準(zhǔn)電壓的時間間隔后經(jīng)測 量芯片可計算出主回路對應(yīng)電流值，因此大電流測量儀不但可測量工作電流，還可測量任 意大小的短路電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，人機網(wǎng)雙通供電器中手機芯片使開關(guān)具備無線通訊功能和與 計算機聯(lián)網(wǎng)功能，建筑物中電路是否存在漏電短路電流，可由進線開關(guān)和出線開關(guān)電流之 差是否等于0來判定，解決了造成火災(zāi)事故電流無法測量的技術(shù)難題，同時將短路事故電 流分斷次數(shù)的電壽命納入產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，依據(jù)這種標(biāo)準(zhǔn)可用手機通訊遠距離判定短路跳閘后 開關(guān)好壞，是否符合強送電條件，這是采用手機芯片和計算機與開關(guān)共同構(gòu)成人機網(wǎng)雙通 供電器的整體結(jié)構(gòu)才會產(chǎn)生的新技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，人機網(wǎng)雙通供電器中刀開關(guān)起隔離電路功能，由倍比力矩交 流接觸器輸出線形成刀開關(guān)插頭，由電源線和負載線形成刀開關(guān)底座為插座，插入后由螺 絲固定后可正常運行，拔出接觸器后起到隔離電路作用，倍比力矩交流接觸器觸頭開距加 大到20毫米以上，可分斷接通短路電流，使開關(guān)具備了保護和控制功能，成為智能化的人 機網(wǎng)雙通供電器。
全文摘要
人機網(wǎng)雙通供電器是由一個交流接觸器增加倍比力矩后使觸頭支持件比動鐵心的開距和運動速度增大2倍以上，在此基礎(chǔ)上加裝刀開關(guān)、大電流測量儀、手機芯片、交流電子開關(guān)后構(gòu)成了具備斷路器和接觸器的所有功能，并具備與維護電工經(jīng)手機通訊功能，也有與計算機通訊聯(lián)網(wǎng)功能，僅由一個不比交流接觸器體積大的器件取代了開關(guān)柜或配電箱，并且解決了遠距離判定開關(guān)好壞的方法，同時也給出了測量電線漏電短路電流的新方法。這樣供電系統(tǒng)出現(xiàn)停電事故立即向維護電工發(fā)出信號，可在幾秒鐘內(nèi)重新送電，并可由計算機將各開關(guān)事故跳閘電流及負荷運行電流記錄存檔，使低壓供電系統(tǒng)運行智能化了。
文檔編號G01R19/00GK101834425SQ201010134679
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者王有元 申請人:王有元