CN109450101A - 一种用于低压塑壳断路器的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于低压塑壳断路器的控制装置,包括断路器、信号采集模块、控制线路板、输入模块、输出模块和显示模块，信号采集模块、控制线路板、输入模块和输出模块集成在一起，断路器上口连接电源模块，电源模块用于向控制线路板、输入模块、输出模块和显示模块供电，信号采集模块包括设于电源相线上的单相电流互感器，单相电流互感器的二次输出接线端与控制线路板连接，输入模块接收断路器温度信号、远程控制信号和断路器通断位置信号，输出模块包括数字输出单元、模拟量输出单元和通讯输出单元；该装置集成度高，通用性强，能够实时监测工况并及时有效保护断路器线路或负载。

Description

一种用于低压塑壳断路器的控制装置

技术领域

本发明涉及低压监测相关技术领域，具体涉及一种用于低压塑壳断路器的控制装置。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器具有过流、过负荷保护功能。目前市场上常见的断路器，通过附件来扩展断路器的功能。中国发明专利CN102082046A公开了一种“多功能的断路器附件”同时具备欠压(或过压)脱扣、分励脱扣器和辅助触点功能。但该断路器缺少对断路器的实时监测控制，当断路器中的负载出现了异常工况时，断路器保护不能及时响应。

随着时代的不断进步，对断路器的功能要求更多。中国实用新型专利CN203911446U公开了“一种高压智能断路器”，包括断路器本体、与断路器本体的上口连接的三相电源线、与三相电源线的任意两项连接的第一电压互感器、与断路器本体的下口连接的负载线路、与负载线路连接的第二电压互感器、断路器本体两侧的第一电流互感器和第二电流互感器，该断路器具有过压、欠压、接地保护功能以及负载侧电流、电压监测功能。上述断路器缺乏实际使用需要的其他功能，如负载功率因数、负载谐波分量、实时运行温度等参数的实时采集及传递。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于低压塑壳断路器的控制装置，集成设计减少了现场二次接线的复杂程度和繁琐的工作量，能够监测实时工况，及时获得断路器及其前后接线端头、电缆的实时运行温度，使供电运行更加的安全。

为了达到这个发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于低压塑壳断路器的控制装置，包括断路器、信号采集模块、控制线路板、输入模块、输出模块和显示模块，所述信号采集模块、控制线路板、输入模块和输出模块集成在一起，所述断路器上口连接电源模块，所述电源模块用于向控制线路板、输入模块、输出模块和显示模块供电，所述信号采集模块通过导线与断路器下口连接，所述信号采集模块包括设于电源相线上的单相电流互感器，所述单相电流互感器的二次输出端与控制线路板连接，所述输入模块接收断路器温度信号、远程控制信号和断路器通断位置信号，所述断路器温度信号由温度传感探头提供，所述远程控制信号来自断路器所在的电力监控系统，所述断路器通断位置信号由断路器自带的通断点附件提供，所述输出模块包括数字输出单元、模拟量输出单元和通讯输出单元，所述通讯输出单元用于向所述电力监控系统传输断路器实时数据。

模块包括数字输出单元、模拟量输出单元和通讯输出单元。

通过采用上述技术方案，将电压、电流的测量，电能计量、电能质量监视等功能集成为一体，减少了现场二次接线的复杂程度和繁琐的工作量，能够获得断路器及其前后接线端头、电缆的实时运行温度；当断路器中的负载出现了过流、过负荷等异常工况时，如果断路器保护不能及时响应，该控制装置可以提供一个快速分断的控制信号强行将断路器断开，能及时有效的保护断路器下端的线路或负载，避免事故扩大化。

进一步地，所述电源为单相电源，所述断路器为单相断路器，所述单相电流互感器为一个，设于单相电源的火线或零线上。

通过采用上述技术方案，实际使用时断路器可以是单相单极、单相两极。

进一步地，所述电源为三相电源，所述断路器为三相断路器，所述单相电流互感器为三个，分设于三相电源的每相电源相线上。

通过采用上述技术方案，控制装置可适用于三相三极、三相四极断路器。

进一步地，所述信号采集模块还包括用于监测各相线是否有电流泄漏的零序电流互感器。

通过采用上述技术方案，当三相中任意一相出现电流泄露时，零序电流互感器将输出电流，提供绝缘监视数据。

进一步地，所述温度传感探头与断路器外壳紧密相贴且靠近断路器内部主触点位置。

通过采用上述技术方案，温度传感探头能够更加准确测量断路器运行温度。

进一步地，所述模拟量输出单元的输出信号是电流信号或/和电压信号，所述电流信号为0-20mA或4-20mA，所述电压信号为0-5V或0-10V。

通过采用上述技术方案，模拟量输出数据适用范围更广。

进一步地，所述显示模块为显示屏，显示屏可以与信号采集模块、控制线路板、输入模块和输出模块集成在一起，或通过插接方式连接在一起。

通过采用上述技术方案，显示屏根据实际需求进行灵活设置，便于使用。

进一步地，所述输入模块还包括用于用户设定输出的人机交互面板。

通过采用上述技术方案，通过此人机交互面板，用户可以定义输出信号的类型及标准(如电压信号、电流信号)；可以定义对采集到的工况数据处理的频率、精度等；可以定义电压、电流、温度等预警、报警数值。

进一步地，所述温度传感探头是热电偶或热电阻。

通过采用上述技术方案，使用该装置时，用户根据需要选择温度传感探头类型。

进一步地，所述电源模块还设置有蓄电池。

通过采用上述技术方案，当线路停电时为控制线路板、输入模块、输出模块和显示模块供应电能。

综上所述，本发明的有益之处在于：该装置集成度高，除具有具有基本的操控功能外，同时将电压、电流的测量，断路器运行温度、电能计量、电能质量监视等功能集成为一体，减少了现场二次接线的复杂程度和繁琐的工作量；通用性强，目前市场上绝大多数的低压塑壳式断路器都可以适用；加强了断路器的保护性能，能及时有效的保护断路器下端的线路或负载，当异常工况出现时，可以避免事故扩大化。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种用于低压塑壳断路器的控制装置在三相电源中的结构示意图；

图2是图1中单相电流互感器与零序电流互感器连接结构示意图；

图3是本发明实施例一的一种用于低压塑壳断路器的控制装置的控制结构示意图；

图4是本发明实施例一的一种用于低压塑壳断路器的控制装置的温度传感探头与断路器连接结构关系图；

图5是本发明实施例二的一种用于低压塑壳断路器的控制装置在单相电源中的结构示意图。

其中：1、断路器；101、断路器上口；102、断路器下口；2、信号采集模块；3、控制线路板；4、输入模块；5、输出模块；6、显示模块；7、电源模块；8、蓄电池；9、单相电流互感器；901、二次输出接线端；10、零序电流互感器；11、连接铜排；12、通断点附件；13、远程控制信号；14、断路器温度信号；15、人机交互面板；16、温度传感探头。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明做进一步描述，较佳实施例中所引用的如“上”、“下”等用语，仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围。

实施例一

如图1-2所示，一种用于低压塑壳断路器的控制装置，包括断路器1、信号采集模块2、控制线路板3、输入模块4、输出模块5和显示模块6，信号采集模块2、控制线路板3、输入模块4和输出模块5集成在一起。

该控制装置可用于三相三极、三相四极断路器1(以下以应用于三相三极断路器1为例来说明。如图1-2所示，在三相电源线路中，电源线通过连接铜排11与断路器1连接，断路器上口101连接电源模块7，电源模块7用于向控制线路板3、输入模块4、输出模块5和显示模块6供电。信号采集模块2与断路器下口102相接，信号采集模块2包括三个单相电流互感器9，每个相线上连接一个单相电流互感器9,用以侦测三相中流过的电流大小，信号采集模块22还包括一个零序电流互感器10(即图1中的CTO),当三相中任意一相出现电流泄露时，零序电流互感器10将输出电流，提供绝缘监视数据。电源模块7还设置有蓄电池8，当线路停电时为控制线路板3、输入模块4、输出模块5和显示模块6供应电能。电压数据从电源模块7引入的各相线中获取，电流数据从三个单相电流互感器9和零序电流互感器10获取。

如图2所示，单相电流互感器9和零序电流互感器10均设有与控制线路板3连接的二次输出接线端901。如图3所示，输入模块4接收接收断路器1通断位置信号，断路器1通断位置信号由断路器1自带的通断点附件12提供，通断点附件12安装在断路器1上，当断路器1闭合或断开时，通断点附件12的开闭状态会随之发生相应的改变，从而产生不同的断路器1通断位置信号。输入模块4可用于接收远程控制信号13，远程控制信号13来自于断路器1所在的电力监控系统，输入模块4接收到控制信号，并传输给控制线路板3，由控制线路板3控制输出模块5对断路器1实行操控。如图4所示，输入模块4通过温度传感探头16来采集断路器1的运行温度，获得断路器温度信号14。温度传感探头16与断路器1外壳紧密相贴且靠近断路器1内部主触点位置，这样能够准确测量断路器1运行温度。温度传感探头16可以是热电偶，也可以是热电阻，用户可根据实际需要选择温度传感探头16类型。

输入模块4还包括用于用户设定输出的人机交互面板15。通过人机交互面板15，用户可以定义输出信号的类型及标准，如电压信号、电流信号；还可以定义对采集到的工况数据处理的频率、精度等；也可以定义电压、电流、温度等预警、报警数值。

控制线路板3接收信号采集模块2及输入模块4传输来的信号、数据，对这些信号和数据进行运算、处理、存储，并根据操控指令，发出相应的操作信号，转换已运算完成的数据至输出模块5。

输出模块5包括数字输出单元、模拟量输出单元和通讯输出单元，输出模块5接收控制线路板3传输来的数据，并进行相应的输出和控制。数字输出单元控制该断路器1的分合闸、发出用于预警或进行报警的数字信号；通过人机交互面板15，对预警、报警设置数值，根据此设置数值与实测数值的比较结果确定是否发出预警、报警信号；模拟量输出单元输出实时的电压或/和电流数据，供其他需要采集该断路器1的仪器、设备使用，该模拟量输出单元输出的信号标准遵循国际通用标准，例如0-20mA或4-20mA的电流信号，例如0-5V或0-10V的电压信号等；根据实际需要，通讯输出单元可以提供有线和无线两种方式，向断路器1所在的电力监控系统(远端电力监控设备或internet上电力监控服务器)传送断路器1的实时数据，如电压、电流、功率、功率因数、电能质量、电能计量、断路器1温度、断路器1位置工况等，遵守通用的通讯协议，如TCP/IP、MODBUS等，该通讯输出单元为模块式结构，可根据不同的需求，配置相应的模块。

显示模块6可以是显示屏，显示实时数据，如电压、电流、功率、功率因数、电能质量、电能计量、断路器1温度、断路器1位置工况等。显示屏可以与信号采集模块2、控制线路板3、输入模块4和输出模块5集成在一起，也可以在信号采集模块2、控制线路板3、输入模块4和输出模块5集成后，再通过插接式与显示屏连接。显示屏根据实际需求进行灵活设置，便于使用。

利用本装置再结合断路器1厂商原配的断路器1附件(分励脱扣器、电动分合闸、失压脱扣等)，可以实现远程操控该断路器1，并获取该断路器1的实时工况数据，如电压、电流、负载功率因数、负载谐波分量、电能计量等；及时获得断路器1实时运行温度，使供电运行更加的安全；通用性强，目前市场上绝大多数的低压塑壳式断路器1都可以适用；加强了断路器1的保护性能，能及时有效的保护断路器1下端的线路或负载，在出现异常工况时，可避免事故扩大化。

实施例二

如图5所示，示出了一种用于低压塑壳断路器的控制装置在单相电源中的结构示意图，与实施例一的区别在于，只有一个单相电流互感器9(图5中的CT)，该单相电流互感器9位于相线L(火线)上，用于测相线L(火线)上的电流，零序电流互感器10(图示CT0)位于相线L(火线)和相线N(零线))上，用来测量相线L(火线)或相线N(零线))是否有电流泄漏。

在应用中，单相电流互感器9也可位于相线N(零线))上。

以上实施例是供理解本发明之用，并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型，这些变化或变型应当理解为仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：包括断路器、信号采集模块、控制线路板、输入模块、输出模块和显示模块，所述信号采集模块、控制线路板、输入模块和输出模块集成在一起，所述断路器上口连接电源模块，所述电源模块用于向控制线路板、输入模块、输出模块和显示模块供电，所述信号采集模块通过导线与断路器下口连接，所述信号采集模块包括设于电源相线上的单相电流互感器，所述单相电流互感器的二次输出接线端与控制线路板连接，所述输入模块接收断路器温度信号、远程控制信号和断路器通断位置信号，所述断路器温度信号由温度传感探头提供，所述远程控制信号来自断路器所在的电力监控系统，所述断路器通断位置信号由断路器自带的通断点附件提供，所述输出模块包括数字输出单元、模拟量输出单元和通讯输出单元，所述通讯输出单元用于向所述电力监控系统传输断路器实时数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述电源为单相电源，所述断路器为单相断路器，所述单相电流互感器为一个，设于单相电源的火线或零线上。

3.根据权利要求1所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述电源为三相电源，所述断路器为三相断路器，所述单相电流互感器为三个，分设于三相电源的每相电源相线上。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述信号采集模块还包括用于监测各相线是否有电流泄漏的零序电流互感器。

5.根据权利要求2或4所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述温度传感探头与断路器外壳紧密相贴且靠近断路器内部主触点位置。

6.根据权利要求5所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述模拟量输出单元的输出信号是电流信号或/和电压信号，所述电流信号为0-20mA或4-20mA，所述电压信号为0-5V或0-10V。

7.根据权利要求6所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述显示模块为显示屏，显示屏与信号采集模块、控制线路板、输入模块和输出模块集成在一起，或通过插接方式连接在一起。

8.根据权利要求7所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述输入模块还包括用于用户设定输出的人机交互面板。

9.根据权利要求8所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述温度传感探头是热电偶或热电阻。

10.根据权利要求9所述的一种用于低压塑壳断路器的控制装置，其特征是：所述电源模块还设置有蓄电池。