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智能监测断路器
    【技术领域】

    本发明涉及供电领域低压配电柜中的一种装置，尤其涉及一种智能监测断路器。

    背景技术

    在电力系统为保护供电线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害，在低压配电柜中设置一种主开关，用于控制和保护额定电流630A～6300A的低压配电网络。现有的主开关较先进的是智能型万能式断路器具有智能化保护功能，选择性保护精确，能提高供电可靠性，同时带有开放式通讯接口，可与上位计算机连接，进行遥控、遥调等。它的智能控制器具有过载长延时反时限、短延时反时限、定时限、瞬时功能；同时还具有整定电流显示、动作电流显示、各线电压显示等显示功能，过载报警功能，过热自检、微机自诊断等自检功能。虽然智能型万能式断路器具有了控制和保护低压配电网络的功能，但缺少监测功能，如果对线路要进行在线监测和谐波分析，那么还需要增加许多监测仪器和仪表，这不但要扩大低压配电柜的体积，而且更会大大增加成本及安装的复杂性。现在低压配电网络中，随着电力电子技术的迅速发展，非线性负截大量投入使用，产生幅值较高的谐波电流，谐波问题在电力系统中已日趋严重，对电力系统和用电设备已产生了严重危害和影响。

    技术方案

    本发明的目的针对现有智能型万能式断路器仅有相关的控制和保护功能，而缺少监测功能的不足，尤其是在非线性负载大量投入使用，电力系统中幅值较高的谐波电流已严重危害和影响系统和用电设备安全运行的情况下，提供一种既具有相关控制和保护功能，又可对谐波进行长期有效的测量、监控和抑制的智能监测断路器。

    本发明的目地是通过下述技术方案解决的：一种智能监测断路器，包括壳体，壳体内设置的断路器，对应各相线的电流传感器，与各电流传感器连接的电流信号处理电路，数据采集电路，脱扣装置，显示器和设置的可与上位计算机连接的通信接口，其特征在于数据采集电路的输入端连接设置的电压信号处理电路，电压信号处理电路的输入端连接设置在各相线的电压传感器，数据采集电路的输出接入DSP及单片机系统，DSP及单片机系统的相关接口与设置的录波数据存储电路连接；数据采集电路选用TMS320f206；显示器采用LCD液晶显示器。

    本发明将电网监测、谐波分析、故障录波与智能断路器有机融于一体，选用TMS320f206作为采集系统的核心，对传统的傅立叶变换算法进行改进，重点解决分数谐波的测量问题，以DSP为核心，采用高速数据采集技术，对6个通道进行同步采样，每周将采集128点，然后通过FFT运算表示电能质量的各参数：2-31次谐波电压含有率、2-31次谐波电流含有率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、基波电压，基波电流、电压真有效值、电流真有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、电网频率以及有(无)功电能等，各参数可通过LCD液晶显示器以数据和波形的形式实时显示，录波波形可在线回放，也可通过通信接口上传到上位计算机。本发明对分析谐波对电力系统的影响及电网谐波治理、确保电力系统的安全运行十分重要，具有良好的社会效益和经济效益。

    【附图说明】

    图1为本发明监测、控制系统结构框图

    图中，1～3为电压传感器，4～6为电流传感器，7为电压信号处理电路，8为电流信号处理电路，9为数据采集电路，10为DSP及单片机系统，11为LCD显示器，12为脱扣装置，13为录波数据存储，14为通信接口，15为外接的上位计算机。

    【具体实施方式】

    本发明壳体内设置有智能断路器、智能断路器具有过载长延时、短路短延时、短路瞬时和接地故障延时保护功能，过载长延时保护整定范围为1.05～1.3倍的额定电流，时间调整范围为15s～480s；短路短延时保护整定范围为1.3～10倍额定电流，其时间调整范围为0.1s～0.4s。短路瞬时保护在大于10倍额定电流，接地保护功能的整定范围在0.2～0.8倍的额定电流，接地延时故障时间整定范围为0.1s～0.4s；壳体内还设置有电流信号处理电路8，电流信号处理电路8的输入端有接入各相线的电流传感器4～6，设置有电压信号处理电路7，其输入端有接入各相线的电压传感器1～3，电压信号处理电路7、电流信号处理电路8的输出分别接入数据采集电路9，数据采集电路9采用TMS320f206，数据采集电路9的输出接入DSP及单片机系统10，其各相关接口可与LCD显示器11、脱扣装置12、录波数据存储电路13连接，设置通信接口14与上位计算机15相接；设置故障录波作用在于当电网中的谐波严重超标或过载、短路导致断路器脱扣时，故障录波功能将记录当时电网运行参数及前后一段时间的各项波形，采用专家预测模型，可记录下故障前后2S(100周)各相电压、电流线电压，零序电流波形及相关参数。