一种配电柜故障安全管理控制系统的制作方法

本发明涉及配电柜，具体是一种配电柜故障安全管理控制系统。

背景技术：

1、在低压配电系统中，配电柜作为电能分配与控制的核心设备，其安全性与可靠性直接关系到整个供电系统的稳定运行，然而，直流电不同于交流电，其电流不存在自然过零点，这给直流配电柜中的短路故障保护带来了严峻挑战，目前，直流配电柜普遍采用直流断路器作为输出支路的短路保护器件，传统的直流断路器在分断大电流故障时，触头间极易产生持续的电弧，这不仅会严重烧蚀触头、缩短断路器寿命，还可能导致灭弧失败，引发设备损坏甚至火灾等安全事故，为抑制电弧，部分现有技术尝试通过增设灭弧装置或采用固态开关器件，但前者体积庞大、成本较高，后者则存在通态损耗大、耐压能力有限等问题，难以在兼顾经济性与可靠性的前提下实现高效无弧分断，此外，直流断路器长期运行过程中，直流断路器的控制开关，即机械开关本身也存在触头磨损、弹簧疲劳等老化问题，直流断路器的控制开关可能出现开关动作延时或分断失败，在断路器性能劣化时，往往无法提前预警或主动干预，从而降低了系统的容错能力和供电安全性，因此有待改进。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种配电柜故障安全管理控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、依据本发明实施例中，提供一种配电柜故障安全管理控制系统，包括：

3、配电柜配电模块，用于接入直流电能并进行配电，通过三条输出支路上对应的直流断路器进行短路保护，在直流断路器进行故障打开阶段，控制直流断路器的充电电容进行反向放电、反向充电和电流转移并对直流断路器的控制开关进行无弧断电处理，调节反向放电、反向充电和电流转移状态并维持充电电容处于预设电压状态；

4、输出模块，与配电柜配电模块连接，用于接收三条输出支路输出的直流电能；

5、状态检测模块，与输出模块连接，用于对输出模块的三条支路进行电流检测和信号处理并分别输出第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号，根据第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号的状态，进行断电检测并分别输出第一断电信号、第二断电信号和第三断电信号；

6、微控制模块，与输出模块、配电柜配电模块、状态检测模块和辅助模块连接，用于接收第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号，在三条输出支路中的输出支路出现短路故障时，控制故障支路上对应的直流断路器的充电电容依次进行反向放电、反向充电和电流转移，可通过调节充电电容的充电电压调节反向放电、反向充电和电流转移状态，在反向放电和反向充电之间的阶段，控制直流断路器的控制开关分离并开始定时工作，在对应的直流断路器完成断电后，停止定时并记录开关时间，在开关时间超过设定的定时阈值时，控制辅助模块将处于未进行电能传输的直流断路器的充电电容与第一个检测出的开关定时时间超过定时阈值的直流断路器的充电电容进行并联处理；

7、辅助模块，与配电柜配电模块连接，用于通过改变电能的传输通路，将处于未进行电能传输的直流断路器的充电电容与第一个检测出的开关定时时间超过定时阈值的直流断路器的充电电容进行并联。

8、作为本发明再进一步的方案：配电柜配电模块包括电源单元、第一配电单元、第二配电单元和第三配电单元；

9、电源单元，用于接入直流电能；

10、第一配电单元，与电源单元连接，用于作为第一条输出支路并传输直流电能，在输出支路上对应的直流断路器进行故障打开阶段，控制直流断路器的充电电容进行反向放电、反向充电和电流转移并进行无弧断电处理，调节反向放电、反向充电和电流转移状态并维持充电电容处于预设电压状态；

11、第二配电单元，与电源单元连接，用于作为第二条输出支路并传输直流电能，在输出支路上对应的直流断路器进行故障打开阶段，控制直流断路器的充电电容进行反向放电、反向充电和电流转移并进行无弧断电处理，调节反向放电、反向充电和电流转移状态并维持充电电容处于预设电压状态；

12、第三配电单元，与电源单元连接，用于作为第三条输出支路并传输直流电能，在输出支路上对应的直流断路器进行故障打开阶段，控制直流断路器的充电电容进行反向放电、反向充电和电流转移并进行无弧断电处理，调节反向放电、反向充电和电流转移状态并维持充电电容处于预设电压状态。

13、作为本发明再进一步的方案：状态检测模块包括电流检测单元和断电检测单元；

14、电流检测单元,用于对输出模块的三条支路进行电流检测和信号处理并分别输出第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号；

15、断电检测单元，与电流检测单元连接，用于进行断电检测，在停止输出第一检测信号时，输出第一断电信号，在停止输出第二检测信号时，输出第二断电信号，在停止输出第三检测信号时，输出第三断电信号。

16、作为本发明再进一步的方案：电源单元包括配电柜接口；第一配电单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第七二极管、第一电容、第一可控硅、第二可控硅、第三可控硅、第四可控硅、第一电感、第二电感、第三电感、第一控制开关和第一压敏电阻；输出模块包括第一端口和第一电阻；微控制模块包括第一控制器；

17、优选的，配电柜接口的第一端连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接第二二极管的阳极、第七二极管的阴极、第一可控硅的阳极并通过、第一电源连接第三二极管的阳极，第三二极管的阴极连接第一电容的第一端和第一压敏电阻的一端并通过第二电感连接第二可控硅的阳极，第二可控硅的阴极连接第三可控硅的阴极、第一压敏电阻的另一端、第七二极管的阳极、第一控制开关的静端和第一端口的第一端，第二二极管的阴极连接第一控制开关的动端，第一控制开关的控制端、第一可控硅的控制端、第二可控硅的控制端、第三可控硅的控制端和第四可控硅的控制端分别连接第一控制器的io9端、io1端、io2端、io3端和io4端，第二二极管的阴极连接第一控制开关的动端，第一端口的第二端连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第四可控硅的阴极和地端，第一可控硅的阴极连接第一电容的第二端和第三可控硅的阳极并通过第三电感连接第四可控硅的阳极。

18、作为本发明再进一步的方案：第二配电单元包括第四二极管、第五二极管、第六二极管、第八二极管、第五可控硅、第六可控硅、第七可控硅、第八可控硅、第四电感、第五电感、第六电感、第二压敏电阻和第二控制开关；输出模块还包括第二端口和第二电阻；

19、优选的，第四二极管的阳极连接配电柜接口的第一端，第四二极管的阴极连接第八二极管的阴极、第五可控硅的阳极和第六二极管的阳极并通过第六电感连接第五二极管的阳极，第六二极管的阴极连接第二控制开关的动端，第五二极管的阴极连接第二电容的第一端和第二压敏电阻的一端并通过第五电感连接第六可控硅的阳极，第五可控硅的阴极连接第二电容的第二端和第七可控硅的阳极并通过第四电感连接第八可控硅的阳极，第六可控硅的引脚连接第七可控硅的阴极、第二压敏电阻的另一端、第八二极管的阳极、第二控制开关的静端和第二端口的第一端，第二端口的第二端连接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端连接第八可控硅的阴极和地端，第五可控硅的控制端、第六可控硅的控制端、第七可控硅的控制端、第八可控硅的控制端和第二控制开关的控制端分别连接第一控制器的io5端、io6端、io7端和io10端。

20、作为本发明再进一步的方案：第三配电单元包括断路器装置和输出装置；

21、优选的，断路器装置的电源端连接配电柜接口的第一端，断路器装置的第一输出端连接输出装置的输入端，断路器装置的接地端连接输出装置的接地端和地端，输出装置的采样端连接状态检测模块。

22、作为本发明再进一步的方案：辅助模块包括第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关、第四电子开关、第五电子开关和第六电子开关；

23、优选的，第一电子开关的一端和第二电子开关的一端分别连接断路器装置的第一端和第二端，第二电子开关的另一端连接第五电子开关的一端和第四电子开关的一端，第一电子开关的另一端连接第六电子开关的一端和第三电子开关的一端，第三电子开关的另一端和第四电子开关的另一端分别连接第一电容的第二端和第一端，第五电子开关的另一端和第六电子开关的另一端分别连接第二电容的第一端和第二端，第一电子开关的控制端和第二电子开关的控制端均连接第一控制器的io11端，第三电子开关的控制端和第四电子开关的控制端均连接第一控制器的io12端，第五电子开关的控制端和第六电子开关的控制端均连接第一控制器的io13端。

24、作为本发明再进一步的方案：电流检测单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一运放；断电检测单元包括第七电阻、第一光耦、第八电阻和第一稳压源；

25、优选的，第一运放的反相端连接第五电阻的一端并通过第三电阻连接第一电阻的第一端，第一运放的同相端连接第六电阻的一端并通过第四电阻连接第一电阻的第二端，第六电阻的另一端接地，第一运放的输出端连接第五电阻的另一端和第一控制器的io15端并通过第七电阻连接第一光耦的第一端，第一光耦的第二端接地，第一光耦的第三端连接第一控制器的io14端并通过第八电阻连接第一稳压源，第一光耦的第四端接地。

26、作为本发明再进一步的方案：电流检测单元还包括第一检测装置；断电检测单元包括第二检测装置；

27、优选的，第一检测装置的第一检测端和第二检测端分别连接第二电阻的第一端和第二端，第一检测装置的输出端连接第二检测装置的输入端和第一控制器的io16端，第二检测装置的输出端连接第一控制器的io17端。

28、作为本发明再进一步的方案：电流检测单元还包括第三检测装置；断电检测单元包括第四检测装置；

29、优选的，第三检测装置的第一检测端和第二检测端分别连接输出装置的采样端和接地端，第三检测装置的输出端连接第四检测装置的输入端和第一控制器的io18端，第四检测装置的输出端连接第一控制器的io19端。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明配电柜故障安全管理控制系统通过控制配电柜配电模块中的充电电容进行反向放电、反向充电和电流转移，使微控制模块控制配电柜配电模块中的控制开关在出现短路故障时，实现零电流动作，完成无弧断电，消除电弧危害，延长开关寿命，保障系统安全，并且当检测到配电柜配电模块出现开关动作延缓时，自动将配电柜配电模块中空闲支路的直流断路器的充电电容与发生开关动作延缓的直流断路器的充电电容进行并联，增大放电能量，补偿机械老化，确保直流断路器可靠分断，采用多重冗余并联机制，提升系统容错能力，提高配电柜的安全性。