CN101699682B - 防止断线的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种防止断线的断路器，其包括有：一断路器本体，其设置在电力线上，并具有外控线接入，其特征在于，还包括一防止断线控制单元；一电力线电压检测子单元，用以检测所述电力线上是否有电压信号；一外控线电压检测子单元，用以检测所述外控线上是否有电压信号；一断路动作执行子单元，用以在所述电力线、外控线其中任一没有电压信号时，使所述的断路器本体产生断路动作。

Description

防止断线的断路器

技术领域

本发明涉及的是一种断路器，特别涉及的是一种具有防止与断路器相结合的电力线和外控线非正常断掉功能的断路器，其可以应用在预付费用电管理系统中。

背景技术

对于电力部门而言开关断路设备，是保证用电安全、进行线路切换必不可少的设备，其可以应用于高压也可以应用于低压工况，可以设置于单相电力线上也可设置于三相电力线上，我们这里将现有的断路器称之为断路器本体，其至少具有断路功能，以及通过外控线接收外控信号的功能。

请参阅图1所示，其为现有断路器的内部结构示意图；这里以设置于单相电力线为例，其包括：一盒体001，采用绝缘阻燃材料制得，在其内部设有如下结构：

一相线接入端032和一相线输出端037，用以接入到电力线中；一动作机构，其包括：一手柄021，其具有一操作端设置于所述的盒体001外，进行电路的通断控制；一动触片024，其末端具有一动触点025；一联动机构022，其由多个联动杆组成，通过设置于所述盒体001内的绞轴进行转动，其最上的联动杆0221的一端与所述的手柄021相连接，最下面联动件0222的末端与所述的动触片的前端023相连接；一静触点031，其与所述的相线输入端032相连接，当旋动手柄021拉动所述的联动机构022，从而引起动触片024的前后运动，实现动触点025和静触点031的接触和分离，最终达到电力线路通断的目的。其还包括：一灭弧机构以及一过流保护机构，所述的灭弧机构用以消灭电弧对断路器的破坏，其包括一金属挡弧板033和一灭弧罩035，所述的金属挡弧板033与所述的静触点031连接并延伸至所述的盒体001底部，所述的灭弧罩035与所述的静触点031相对应。所述的过流保护机构为一电磁脱扣器051，设置于所述的动作机构下部，其一端与所述的动触片上端023相连接，其另一端与一拨动杆052的一端相连接，所述的拨动杆052的另一端与所述的联动机构022的一联动杆相抵靠相连接，在电力线出现过流时，所述的电磁脱扣器051动作，从而顶推所述的拨动杆052，进而使所述的联动机构022的联动杆动作，迫使所述的动、静触点分开，使负载与电力线断开；所述的盒体内部设置有一控制电路板036，并且具有一控制线接入块044，所述的控制线接入块044位于所述的相线输出接线端子032的下端，控制线041可能来自电能表的预付费控制电路，并延伸入所述的断路器壳体001内与所述的控制电路板036相连接，用于使所述的控制电路板036接受外部控制信号，并将其转换为触发信号，进行预付费用尽时的断路控制。一执行动作机构，其具有一触发端，其接收所述的控制电路板036的触发信号动作，进而带动所述联动控制块组022的动作，这里所采用的是电磁脱扣器039，其衔铁与所述的联动件052相抵靠，当所述的电磁脱扣器039接到所述的控制电路板36的触发信号时，所述的衔铁推动联动件052，进而带动所述联动控制块组的动作，使断路器断路。

但是随着智能化电网的发展现有的断路器存在如下缺陷：当断路器的电力线或是外控线有一根断了，特别是外控线断掉的情况下，往往不会影响用户的用电，但是却给用电管理部门带来的问题，当然是一些用户在针对预付费控制的情况，故意将外控线或是电力线剪断然后偷换普通开关，这个极大地影响了正常的用电秩序。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种防止断线的断路器，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供一种防止断线的断路器，其包括有：一断路器本体，其设置在电力线上，并具有外控线接入，在所述的断路器本体内包括一防止断线控制单元；其包括：

一电力线电压检测子单元，用以检测所述电力线上是否有电压信号；

一外控线电压检测子单元，用以检测所述外控线上是否有电压信号；

一断路动作执行子单元，用以在所述电力线、外控线其中任一没有电压信号时，使所述的断路器本体产生断路动作。

其中，所述的电力线电压检测子单元包括：

一第一电压转换电路，其将电力线上的电压信号转换为一第一电压信号；

一第一判断电路，其接收所述的第一电压信号，在电力线上无电压信号时，输出一断路信号。

其中，所述的外控线电压检测子单元包括：

一第二电压转换电路，其将外控线上的电压信号转换为一第二电压信号；

一第二判断电路，其接收所述的第二电压信号，在外控线上无电压信号时，输出一断路信号。

较佳的，所述的第一电压转换电路设置在所述的电力线上，其包括：

一滤波整流子电路和一电压转换元件相连接，其中，所述的电压转换元件具有一第一电压信号输出端。

较佳的，所述的第一判断电路包括：一比较器，其中所述的比较器的一输入端与所述的第一电压信号输出端相连接，其电源端与一稳压电路的输出端相连接。

其中，所述的第二电压转换电路包括：

一滤波整流子电路和一电压转换元件相连接，其中，所述的电压转换元件具有一第二电压信号输出端。

较佳的，所述的第二判断电路包括：

一三极管，其基极与所述的第二电压信号输出端相连接；

一电容，其与所述的三极管的集电极和发射极相连接，同时一端与所述的稳压电路的输出端相连接。

其中，所述的第二电压信号流过分压电阻与所述比较器的第二输入端相连接。

其中，所述断路执行子单元包括：

一触发元件，其接受所述的断路信号，从而产生一触发信号；

一执行元件，其接受所述的触发信号，转换为一机械动作，使所述的断路器断路。

较佳的，还包括：一指示电路，其包括：一LED，其设置与所述的断路器本体的壳体上，其一端与所述的第二电压信号输出端相连接。

较佳的，所述触发元件为晶闸管、继电器其中之一。

较佳的执行元件为一脱扣器。

与现有技术比较本发明的有益效果在于，能够在电力线和外控线任一出现断线的情况下，使断路器产生断路动作，从而避免了人为对智能电网中断路器的非法破坏和更换；

同时具有温度检测功能，在温度过高的情况下，使断路器产生断路动作从而起到保护的作用；

具有通信、存储、显示以及输入功能，从而达到了智能化控制，以及为建立智能化电网提供了基础性器件。

附图说明

图1为现有具有外控线的断路器(断路器本体)的剖视图；

图2为本发明防止断线的断路器结构功能框图；

图3为本发明防止断线的断路器较佳实施例一的结构功能框图；

图4为本发明防止断线的断路器较佳实施例二的结构功能框图；

图5为本发明防止断线的断路器较佳实施例一的具体电路结构示意图；

图6为本发明防止断线的断路器较佳实施例二的具体电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图2所示，其为本发明防止断线的断路器结构功能框图；所述的防止断线的断路器，其包括有：一断路器本体20，其设置在电力线上，用以实现电力线10的通断，并具有外控线11接入，所述的外控线11实现对断路器的外控处理，所述的外控线11中有电压信号，在所述的断路器内包括一防止断线控制单元；其包括：一电力线电压检测子单元21，用以获取所述的电力线10上的电压信号，并检测所述电力线10上是否有电压信号；一外控线电压检测子单元22，用以获取所述的外控线11上的电压信号，并检测所述外控线11上是否有电压信号；

一断路动作执行子单元23，其与所述的断路器本体10内的动作机构相结合，用以在所述电力线10、外控线11其中任一没有电压信号时，接到来自所述电力线电压检测子单元21和外控线电压检测子单元22发出的断路信号后使所述的断路器本体10产生断路动作，从而切断电力线10。

请参阅图3所示，其为本发明防止断线的断路器较佳实施例一的结构功能框图；这里面只要针对的所述的电力线电压检测子单元21以及所述的外控线电压检测子单元22而言，其中，所述的电力线电压检测子单元21包括：一第一电压转换电路211，其将电力线10上的电压信号转换为一第一电压信号；

一第一判断电路212，其接收所述的第一电压信号，并判断是否有电压信号在所述的电力线10上，在电力线10上无电压信号时，输出一断路信号。

所述的外控线电压检测子单元22包括：一第二电压转换电路221，其将外控线11上的电压信号转换为一第二电压信号；

一第二判断电路222，其接收所述的第二电压信号，并判断是否有电压信号在所述的外控线11上，在外控线11上无电压信号时，输出一断路信号。

所述的第一判断电路212以及所述的第二判断电路222都与所述的断路动作执行子单元23相结合，用以在任一判断电路发出断路信号时，使所述的断路器本体10产生断路动作。

请参阅图4所示，其为本发明防止断线的断路器较佳实施例二的结构功能框图；一般意义而言，上述的实施例一的两个判断电路通常可以采用模拟电路实现，即所述的第一判断电路212以及所述的第二判断电路222仅仅可以完成判定和发出断路信号功能而已，无法实现功能的扩展，从而无法与现有提倡的智能型用电管理相适应。为此在本实施例二中采用了一处理器3，其与所述的第一电压转换电路211和第二电压转换电路221相连接，由于处理器3具有多了端口，因而从单纯的功能角度来说，所述的第一电压转换电路211和第二电压转换电路221对所述的处理器3形成复用，从而仍然构成如上述实施例中所述的电力线电压检测子单元21和外控线电压检测子单元22；同时还增设辅助功能电路与所述的处理器3相连接，所述的辅助功能电路至少包括：一通信电路31或警示电路32或显示电路33或键盘电路(图中未示)其中之一。其中，通信电路31用于和上位机实现通信，将目前断路器检测到的用电状况传输出去；所述的警示电路32在某一线路(电力线10或外控线11)出现断线时可以进行警报，如声光告警，为此所述的防止断线的断路器还应该设置有一个电池类的电源用以向处理器3等用电元件在需要的情况下供电。所述的键盘电路用以向所述的防止断线的断路器的处理器3输入相应的控制命令，其在断路器的结构来看可以仅仅是一个通信接口。

请参阅图5所示，其为本发明防止断线的断路器较佳实施例一的具体电路结构示意图，需要强调的是本发明对应的断路器可以应用于高压线路也可以应用于低压线路，可以是单相电力线也可以是三相电力线；本实施例是以单相为例，但是对于三相而言，仅仅是需要将所述的第一电压转换电路采集的对象从一根相线分成三个相线而已，任意一个相线被断了，都会产生相应的断线信号。所述的电力线电压检测子单元包括：一第一电压转换电路包括：一滤波整流子电路和一电压转换元件相连接，其中，所述的电压转换元件具有一第一电压信号输出端。所述的滤波整流电路是由一二极管D1和电容C 1组成，通过二极管D2整流以及电阻R1进行降压处理，和所述的稳压芯片IC1对电压进行稳压处理，稳压后的电压信号供给所述的第一判断电路的一比较器IC2使用，同时将经过整流的电信号通过一降压电阻R12施加在一光电耦合器IC3的输入端，所述的光电耦合器IC3的一输出端接地，另一输出端与所述的稳压芯片IC1的输出端通过一电阻R13相连接，并且与一三极管Q2(PNP型)的基极相连接，所述的三极管Q2的集电极与所述的稳压芯片IC1的输出端相连接，其发射极通过分压电阻R4、R5接地，从所述的分压电阻R4、R5之间连接点与所述的比较器的反相端相连接；

一基准电压电路，其将外控线上的电压信号转换为一基准电压信号(第二电压信号)置于所述的比较器的同相端；其中所述的基准电压电路包括：一二极管D6，其通过一组串联的分压电阻R9、R10接地，其中所述的分压电阻R9、R10的串接点与所述的比较器的同相端相连接；

所述的外控线电压检测子单元包括：一第二电压转换电路，其为一电阻R8，产生一第二电压信号；一第二判断电路，其为一三极管Q1(NPN型)，其基极与一电阻R7相连接，接收所述的第二电压信号，其集电极和发射极之间设置有电容C4，且三极管Q1发射极接地；并通过一电阻R6和所述的稳压芯片IC1的输出相连接；

一断路动作执行子单元，其包括：一作为触发元件为可控硅(晶闸管)或选用继电器，此处以可控硅SCR为例，其与一脱扣器的线圈L1第一端串联，所述的脱扣器的动作端与所述的断路器本体10的动作机构相连接；所述的可控硅SCR的一端接地，所述的脱扣器线圈L 1的第二端与所述的二极管D2相连接，从而形成一第一回路；所述的外控线Lkz、Nkz上的电流通过二极管D5与所述的脱扣器的线圈L1第二端相连接，从而形成一第二回路。

所述的比较器IC2的输出端通过一二极管D4与所述的可控硅SCR的控制端相连接，从而实现所述的电力线电压检测子单元与所述的断路动作执行子单元的连接；所述的三极管Q1的集电极通过二极管D3与可控硅SCR的控制端相连接；从而形成了所述的外控线电压检测子单元与所述的断路动作执行子单元的连接。

还可以设置一个指示电路，其包括：一发光二极管LED，其设置于所述的断路器本体10的壳体上，其一端可以通过一个降压电阻R11与所述的第二电压信号输出端相连接，其另一端接地。

在断线没有发生时，即电力线和外控线都正常时，所述的光电耦合器IC3输入端点亮，此时所述的光电耦合器IC3的输出端导通，则所述的三极管Q2导通，从而经过稳压芯片IC1稳压和电阻R4、R5分压处理，为所述比较器IC2的反相端提供的一电压信号；此时外控线Lkz、Nkz的电压信号转化为第二电压信号后提供给比较器IC2的同相端，可以通过电阻R4、R5、R9、R10值的设置，实现所述的比较器IC2输出低电位(这对本领域技术人员而言是非常简便的，这里就不再赘述了)，从而所述的可控硅SCR没有被触发，所述的断路动作执行子单元不动作；所述的外控线Lkz、Nkz产生的第二电压信号作用于所述的三极管Q1的基极上，从而使所述的三极管Q1导通，进而所述的可控硅SCR也不会被触发，所述的断路动作执行子单元不动作。

当所述的电力线Lin、Nin断开，则所述的比较器IC2的同相端的电压大于反相端的，此时所述的比较器IC2输出高电位，则可控硅SCR被触发，所述的第二回路导通，此时脱扣器动作从而所述的断路器产生断路动作；

当所述的外控线Lkz、Nkz断开，则三极管Q1截止，则可控硅SCR的触发端为高电位，可控硅SCR被触发，所述的第一回路导通，此时脱扣器动作从而所述的断路器产生断路动作。

所以不论电力线Lin、Nin还是外控线Lkz、Nkz断开，都会使断路器产生断路动作，从而防止人为剪断断路器控制线，或是私下里更换断路器的问题发生，这在预付费电路里尤其重要。

请参阅图6所示，其为本发明防止断线的断路器较佳实施例二的具体电路结构示意图。这里面引入了处理器MCU，增加了本发明防止断线的断路器在智能化方面的应用，其与上述实施例一的区别主要在于，上述的为全模拟电路，这里为数字电路，光电耦合器IC3的输出端直接和处理器MCU的输入端相连接，所述外控线Lkz、Nkz通过第二电压转换电路转换为第二电压信号，并通过一三极管Q1与所述的处理器MCU相连接；即在外控线Lkz、Nkz有电压信号时，所述的三极管Q1是导通的，则所述的处理器MCU相应的输入端为低电位；所述的处理器MCU的一个输出端通过三极管Q2与所述的可控硅SCR的控制端相连接；从而在光电耦合器IC3接收到电力线Lin、Nin没有电压信号或者所述的外控线Lkz、Nkz没有电压信号时，所述的处理器MCU输出低电位，从而使所述的三极管Q2导通，进而触发所述的可控硅SCR导通，此时所述的脱扣器动作从而所述的断路器产生断路动作。

还设置有一备用电源电路，其可以是电池或是充电电池；用以在电力线Lin、Nin和外控线Lkz、Nkz切断后，没有电源供应的情况下，为所述的处理器MCU等其他用电元器件供电；还设置有一温度检测芯片IC2，其检测断路器内部的环境温度，并将其转换为一数字信号传输给所述的处理器MCU，通过三极管Q3与所述的可控硅SCR的控制端相连接；在温度超过阈值的情况下，所述的处理器MCU输出低电位信号，从而使所述的三极管Q3导通，进而触发所述的可控硅SCR导通，此时脱扣器动作引起所述的断路器产生断路动作。

同时增加了警示电路，其包括：发光二极管LED1以及发光二极管LED2，分别用以指示电力线Lin、Nin或是外控线Lkz、Nkz断了，还是温度过高引起的断路器断路动作。

还包括：一通信电路、显示电路、键盘电路、存储电路和时钟电路其分别与所述的处理器MCU相连接。其中，所述的通信电路用于和上位机实现通信，将目前断路器检测到的用电状况传输出去，这里可以是有线的也可以使无线方式；所述的键盘电路用以向所述的防止断线的断路器的处理器MCU输入相应的控制命令，以及调整与温度相关的比较的阈值大小，其从断路器的结构来看可以仅仅是一个通信接口；所述的存储电路，用以存储相应的数据信息；所述的显示电路用以显示相应的状态数据；所述的时钟电路用以向所述的处理器MCU提供时钟信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种防止断线的断路器，其包括有：一断路器本体，所述的断路器本体设置在电力线上，并具有外控线接入，其特征在于，还包括一防止断线控制单元，其包括：

一电力线电压检测子单元，用以检测所述电力线上是否有电压信号；

一外控线电压检测子单元，用以检测所述外控线上是否有电压信号；

一断路动作执行子单元，用以在所述电力线、外控线其中任一没有电压信号时，使所述的断路器本体产生断路动作。

2.根据权利要求1所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述的电力线电压检测子单元包括：

一第一电压转换电路，其将电力线上的电压信号转换为一第一电压信号；

一第一判断电路，其接收所述的第一电压信号，在电力线上无电压信号时，输出一断路信号。

3.根据权利要求2所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述的外控线电压检测子单元包括：

一第二电压转换电路，其将外控线上的电压信号转换为一第二电压信号；

一第二判断电路，其接收所述的第二电压信号，在外控线上无电压信号时，输出一断路信号。

4.根据权利要求3所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述的第一电压转换电路设置在所述的电力线上，其包括：

一滤波整流子电路和一电压转换元件相连接，其中，所述的电压转换元件具有一第一电压信号输出端。

5.根据权利要求4所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述的第一判断电路包括：一比较器，其中所述的比较器的第一输入端与所述的第一电压信号输出端相连接，其电源端与一稳压电路的输出端相连接。

6.根据权利要求5所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述的第二电压转换电路包括：

一滤波整流子电路和一电压转换元件相连接，其中，所述的电压转换元件具有一第二电压信号输出端。

7.根据权利要求6所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述的第二判断电路包括：

一三极管，其基极与所述的第二电压信号输出端相连接；

一电容，其与所述的三极管的集电极和发射极相连接，同时一端与所述的稳压电路的输出端相连接。

8.根据权利要求7所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述的第二电压信号流过分压电阻与所述比较器的第二输入端相连接。

9.根据权利要求1所述的防止断线的断路器，其特征在于，

所述的电力线电压检测子单元包括：

一第一电压转换电路，其将电力线上的电压信号转换为一第一电压信号；

所述的外控线电压检测子单元包括：

一第二电压转换电路，其将外控线上的电压信号转换为一第二电压信号；及

一处理器，其分别获取所述的第一电压信号和第二电压信号，从而在所述的电力线或外控线无电压信号时产生一断路信号

10.根据权利要求9所述的防止断线的断路器，其特征在于，还包括辅助功能电路与所述的处理器相连接，所述的辅助功能电路至少包括：一通信电路或警示电路或显示电路或键盘电路其中之一。

11.根据权利要求7或9所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述断路动作执行子单元包括：

一触发元件，其接受所述的断路信号，从而产生一触发信号；

一执行元件，其接受所述的触发信号，转换为一机械动作，使所述的断路器断路。

12.根据权利要求7所述的防止断线的断路器，其特征在于，还包括：一指示电路，其包括：一LED，其设置于所述的断路器本体的壳体上，其一端与所述的第二电压信号输出端相连接。

13.根据权利要求11所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述触发元件为晶闸管、继电器其中之一。

14.根据权利要求11所述的防止断线的断路器，其特征在于，所述的执行元件为一脱扣器。

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