CN108198737A - 一种预付费断路器重合闸装置及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预付费断路器重合闸装置及实现方法，包括壳体和盖体，壳体和盖体内设有减速电机、导轮、手柄装置、控制齿轮、控制电路装置、拉杆、脱扣装置、动触头、热双金金属片、静触头和灭弧装置；通过控制齿轮的状态检测磁点检测分合闸和脱扣信号；通过脱扣凸块实现脱扣功能。本发明通过将断路器各极(包括P极和N极)与各极脱扣机构连成一个整体，通过手柄装置、拉杆和脱扣装置的整体联动，实现分断同步；动触头与静触头采用面接触方式吻合，有效减少合闸电弧的产生；控制电路板通过接收控制齿轮上的状态检测磁点信号，通过程序控制实现齿轮正反转控制，准确传动至临界点处前微小间隙，极大提高断路器的分合闸灵敏度。

Description

一种预付费断路器重合闸装置及实现方法

技术领域

本发明涉及一种断路器预付费装置技术领域，具体的说，涉及一种预付费断路器重合闸装置及实现方法。

背景技术

目前电力系统全面开展智能电网建设，对全电网实行智能控制、智能管理和智能分析。配网智能化建设仅仅刚开始起步，由于各种原因一直未能全面得到普及应用，对于配网供电智能控制技术研究，也是配网智能化的建设普及应用一部分，主要针对配电变压器及负荷开关实行智能控制、智能管理。

根据我国供电网络智能化的需求，国家电网公司对断路器要求实现供电网络智能化，要求可以在终端用户处进行远程控制进行合闸、跳闸以及预付费等功能，并出台了相关标准，如《电能表用外置负荷开关技术规范》。该标准规定：负荷开关按极数分有六种，其中，1P+N 即带一个保护极的二极负荷开关)。要求在总厚度约36mm 的2P 断路器和断路器重合闸装置内实现预付费和重合闸功能，并要求其额定短路分断能力(In)不低于6KA。

根据外置2P断路器的技术规范，国内已有相似预付费重合闸装置的发明专利，但存在一些不足之处。如发明专利ZL 201410260340.8，提出一种预付费断路器重合闸装置，该断路器主要通过动触片和静触片弧形部的配合，使装置N 极内滑动开关的接通先于断路器P 极内开关；N 极内滑动开关的分断滞后于断路器P 极内的开关，可实现N 极无弧分断，避免无灭弧室引起N极烧断现象的发生。该发明虽已实现N极无弧分断，但该发明仍存在以下三个方面的问题：（1）分合闸存在时差，不具备同步性；（2）没有彻底解决灭弧问题；（3）脱扣是利用电磁功能；（4）N极不具备过载过流保护功能。又如公开的发明申请201710007502.0，提出一种预付费断路器重合闸装置，采用离合器结构，通过智能检测，实现小型断路器预付费断路器的自动重合闸功能。该发明虽实现了自动重合闸功能，但该发明实际是通过外部加装控制驱动装置来实现重合闸功能，即在2P/3P宽度基础上再增加一个电极实现重合闸功能，断路器宽度加大1/2或1/3，导致体积和成本增加，超过《电能表用外置负荷开关技术规范》所规定要求，不能直接替代传统普通微型断路器，普适性不强。为此，本发明专利将通过结构改进和控制方法改进，有别于以上的预付费重合闸装置，实现2P断路器的预付费自动重合闸功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，公开一种预付费断路器重合闸装置及实现方法。在欠费断开后用户续费接通供电的情况下，能够实现自动远程重合闸，不仅具有欠费跳闸和自动重合功能，性能可靠性高、并能满足微型断路器的设计和使用要求的特点，而且在结构上进一步改进，结构更加简单、合理、紧凑、体积更小，提高动作稳定性，且灵敏度更高，灭弧效果更好。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：一种预付费断路器重合闸装置，包括壳体和盖体，所述的壳体和盖体内设有减速电机、导轮、手柄装置、控制齿轮、控制电路装置、拉杆、脱扣装置、动触头、热双金金属片、静触头、灭弧装置；

所述减速电机安装在壳体里面；

所述导轮安装在减速电机的传动轴上，并与控制齿轮啮合；所述手柄装置由控制齿轮进行驱动；

所述控制电路装置由信号检测电路、信号处理电路、反馈回路和输出控制电路构成;

所述手柄装置通过拉杆与脱扣装置连接；

所述动触头与脱扣装置连接；

所述热双金金属片通过拉杆与脱扣装置连接；动触头与静触头通过接触面配合连接，实现分合闸功能；

所述灭弧装置安装在静触头下方，起到灭弧作用。

作为优选，所述的控制齿轮设有合闸传动轴、状态检测磁点、脱扣凸块；状态检测磁点上安放有永磁体，脱扣凸块通过拉杆与脱扣装置连接，实现脱扣功能。

作为优选，所述手柄装置设有合闸滑动槽、主联动轴连接孔、次联动轴连接孔和拉杆连接孔；主联动轴连接孔和次联动轴连接孔通过主联动轴和次联动轴与各极拨动手柄连接；拉杆连接孔通过拉杆与脱扣装置连接。

进一步优选，所述控制电路板包括中央处理器MCU、驱动电机、分合闸脱扣检测电路、电源降压装置等模块，其中合闸检测点A、分闸检测点B、脱扣检测点C分别作为控制齿轮状态检测磁点检测关键位置点，实现合闸、分闸、脱扣三种状态的远程信号自动检测，同时可作为手动合闸、自动合闸状态判断依据。

为改进和提高预付费断路器重合闸装置的性能，本发明采用了以下的实现方法：

为符合总厚度36mm 的2P 断路器国家结构标准，本发明在结构设计上，进行布局的合理优化，采用重合闸控制装置和开关于一体，把重合闸控制装置内嵌到N极里面，实现总体积不变。

为解决分断不同步问题，本发明采用将断路器各极（包括P极和N极）与各极脱扣机构连成一个整体，通过手柄装置、拉杆和脱扣装置的整体联动，实现分断同步。

为改进传统微型断路器采用电磁吸合方式的重合闸功能，本发明采用控制齿轮进行传动，实现精准控制。控制电路板通过接收控制齿轮上的状态检测磁点信号，由控制电路板中央处理器的程序控制，实现齿轮正反转控制，并准确传动至临界点处前微小间隙，一旦检测到分合闸信号，立即动作，提高断路器的灵敏度。

为快速解决合闸时产生的电弧，实现快速灭弧，本发明采用在静触头下方设置快速灭弧装置，确保断路器安全可靠。

为实现断路器的过载保护功能，本发明通过热双金金属片控制断路器的分断功能。

采用上述的优选方案之后，本发明获得以下有益效果：

替代性强

本发明融重合闸控制装置和开关于一体，并且保持体积基本不变，具有体积小，实现总厚度36mm 的2P 断路器国家结构标准，便于替换传统普通微型断路器，具有普适性好的优点。

同步性好

本发明改变传统微型断路器分断的不同步性，将断路器各极与各极脱扣机构连成一体，实现分断同步功能。

灵敏度高

本发明采用齿轮传动，并通过控制电路准确传动至临界点处前微小间隙，一旦检测到分合闸信号，立即动作，提高断路器的灵敏度。

安全性好

本发明通过热双金金属片，实现过载保护功能，通过灭弧装置实现快速安全灭弧。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1 预付费断路器重合闸装置爆炸式装配总图

图2 N极总装配图

图3 控制齿轮装配图

图4 手柄装置图

图5 控制电路框图

图6 状态检测磁点对应电路板位置图

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1给出了预付费断路器重合闸装置爆炸式装配总图，包括壳体1和盖体2、减速电机3、导轮4、手柄装置5、控制齿轮6、控制电路装置7、拉杆8、脱扣装置9、动触头10、热双金金属片11、拉杆12、静触头13、灭弧装置14和拉杆15。

图2所示N极总装配图，所述的减速电机3安装在壳体1里面；所述导轮4安装在减速电机3的传动轴上，并与控制齿轮6啮合；所述手柄装置5由控制齿轮6进行驱动；所述控制电路装置7由信号检测电路701、信号处理电路702、反馈回路703和输出控制电路704构成;所述手柄装置5通过拉杆8与脱扣装置9连接；所述动触头10与脱扣装置9连接；所述热双金金属片11通过拉杆12与脱扣装置9连接；动触头10与静触头13通过接触面配合连接，实现分合闸功能；所述灭弧装置14安装在静触头13下方，起到快速安全灭弧作用。

图3所示为控制齿轮装配图，控制齿轮6设有合闸传动轴601、状态检测磁点602脱扣凸块603；状态检测磁点602安放一块永磁体，脱扣凸块603通过拉杆与脱扣装置9连接，实现脱扣功能。

图4所示为手柄装置图，所述手柄装置5设有合闸滑动槽501、主联动轴连接孔502、次联动轴连接孔503和拉杆连接孔504；主联动轴连接孔502和次联动轴连接孔503通过主联动轴和次联动轴与各极拨动手柄连接；拉杆连接孔504通过拉杆8与脱扣装置9连接。

图5所示为控制电路板的结构图，包括中央处理器MCU、分合闸脱扣检测电路、驱动电机、合闸机构、电源电路、电源降压装置等模块。

图6所示为状态检测磁点对应电路板位置图，分闸检测点A、合闸检测点B、脱扣检测点C分别作为控制齿轮的状态检测磁点602检测关键位置点，作于检测分合闸信号和脱扣信号。

控制电路装置有自动状态和手动状态两种情况，每种情况又有分闸和合闸两种状态，具体工作方式和实现方法如下：

实施例1 当控制电路装置处于自动状态且控制信号线检测到合闸信号时，通过减速电机3正转带动导轮4，导轮4带动控制齿轮6，控制齿轮6带动手柄装置5，手柄装置5通过拉杆8带动脱扣装置9，脱扣装置9带动动触头10，动触头10接触到静触头13闭合，形成合闸，控制齿轮6正转。当控制齿轮6的状态检测磁点602检测到合闸状态时，电机反转，直至检测到分闸状态时停止，此时动触头10接触到静触头13仍保持闭合状态，不脱扣，处于临界状态点处，留有微小间隙，控制信号线一旦检测到分闸信号时，电机动作立即脱扣，极大提高灵敏度。在这种状态下，允许外部操作实现人工手动分合闸。

实施例2 当控制电路装置仍处于自动状态且控制信号线检测到分闸信号时，减速电机3反转带动导轮4，导轮4带动控制齿轮6，控制齿轮6的脱扣凸块603通地拉杆12拉动脱扣装置9，此时动触头10接触与静触头13断开，处于分闸脱扣状态。当控制齿轮6的状态检测磁点602检测到分闸状态时，电机继续反转，直至检测到脱扣状态时停止，此时动触头10接触到静触头13仍保持断开脱扣状态，必须等到检测电路重新获得重合闸信号之后，电机才能启动工作状态。这种状态下，外部手动控制不起作用。

实施例3 当控制电路装置处于手动状态且控制信号线检测到有信号时，可以通过外部手柄实现分合闸操作。手柄装置5、拉杆8和脱扣装置9带动动触头10，与静触头13接触面闭合，形成合闸状态。

实施例4 当控制电路装置处于手动状态且控制信号线没有检测到信号时，全部装置回到脱扣状态，外部手柄不再起作用，只有等到检测电路重新获得重合闸信号之后，断路器才能启动工作状态。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种预付费断路器重合闸装置，包括壳体和盖体，所述的壳体和盖体内设有减速电机、导轮、手柄装置、控制齿轮、控制电路装置、拉杆、脱扣装置、动触头、热双金金属片、静触头和灭弧装置；其特征在于：

所述减速电机安装在壳体里面；

所述导轮安装在减速电机的传动轴上，并与控制齿轮啮合；所述手柄装置由控制齿轮进行驱动；

所述控制电路装置由信号检测电路、信号处理电路、反馈回路和输出控制电路构成;

所述手柄装置通过拉杆与脱扣装置连接；

所述动触头与脱扣装置连接；

所述热双金金属片通过拉杆与脱扣装置连接；动触头与静触头通过接触面配合连接；

所述灭弧装置安装在静触头下方。

2.根据权利要求1所述的预付费断路器重合闸装置，其特征在于：所述的控制齿轮设有合闸传动轴、脱扣凸块、状态检测磁点；状态检测磁点处安放有永磁体，用于检测分合闸信号和脱扣信号；脱扣凸块通过拉杆与脱扣装置连接，实现脱扣功能。

3.根据权利要求1所述的预付费断路器重合闸装置，其特征在于：手柄装置设有合闸滑动槽、主联动轴连接孔、次联动轴连接孔和拉杆连接孔；主联动轴连接孔和次联动轴连接孔通过主联动轴和次联动轴与各极拨动手柄连接；拉杆连接孔通过拉杆与脱扣装置连接。

4.根据权利要求1所述的预付费断路器重合闸装置，其特征在于：所述动触头与静触头采用面接触方式吻合，有效减少合闸放电电弧的产生，产生的放电火花通过动触头与静触头电流导流片由静触头下方的灭弧装置实现快速灭弧。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的预付费断路器重合闸装置的实现方法，其特征在于：所述断路器各极（包括P极和N极）与各极脱扣机构连成一个整体，通过手柄装置、拉杆和脱扣装置的整体联动，实现分断同步。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的预付费断路器重合闸装置的实现方法，其特征在于：所述控制电路板包括中央处理器MCU、驱动电机、分合闸、脱扣检测电路、电源降压装置等模块，其中分闸检测点、合闸检测点、脱扣检测点分别作为控制齿轮的状态检测磁点检测关键位置点，实现合闸、分闸、脱扣三种状态的远程信号自动检测，也可作为手动合闸、自动合闸状态判断依据。

7.根据权利要求2或权利要求5所述的预付费断路器重合闸装置的实现方法，其特征在于：所述控制电路板通过接收控制齿轮上的状态检测磁点信号，由控制电路板中央处理器的程序控制，实现减速电机带动齿轮正反转控制，并准确传动至临界点处前微小间隙，一旦检测到分合闸信号，立即动作，极大改进和提高断路器的分合闸灵敏度和分断能力。

8.根据权利要求1或权利要求6所述的预付费断路器重合闸装置的实现方法，其特征在于：所述控制电路装置处于自动状态且控制信号线检测到合闸信号时，动触头接触到静触头闭合，形成合闸状态，同时允许外部操作实现人工手动分合闸；所述控制电路装置处于自动状态且控制信号线检测到分闸信号时，动触头接触与静触头断开，处于分闸脱扣状态，外部手动控制不再起作用；所述控制电路装置处于手动状态且控制信号线检测到有信号时，可以通过外部手柄实现分合闸操作；所述控制电路装置处于手动状态且控制信号线没有检测到信号时，全部装置回到脱扣状态，外部手柄不再起作用，只有等到检测电路重新获得重合闸信号之后，断路器才能启动工作状态。