CN109961987A - 智能微型断路器的防磁干扰方法、装置及智能微型断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能微型断路器的防磁干扰方法，包括：S01、检测磁场强度正常与否；S02、当磁场强度异常时，采用机械微动开关对断路器位置进行检测；否则采用霍尔方式进行检测。本发明还公开了一种防磁干扰装置，包括控制单元和磁场检测单元，磁场检测单元与控制单元相连，用于检测磁场强度正常与否并发送至控制单元，控制单元将根据磁场强度信号正常与否控制机械微动开关或霍尔检测开关对断路器位置进行检测。本发明相应公开了一种智能微型断路器，包括驱动件、传动件、开关电源、断路器本体和防磁干扰装置，驱动件通过传动件与断路器本体相连，传动件上设置有磁石和霍尔检测开关。本发明的方法、装置及断路器均具有位置检测可靠精准等优点。

Description

智能微型断路器的防磁干扰方法、装置及智能微型断路器

技术领域

本发明主要涉及电能计量技术领域，特指一种智能微型断路器的防磁干扰方法、装置及智能微型断路器。

背景技术

如图1所示，智能微型断路器的位置检测（开通或关断）大多采用霍尔元件与转动磁石（安装在连接电机与断路器的传动件上）配合实现进行检测，其中霍尔元件属于一种磁场检测元件，其磁场强度达到6mT便可激活工作阀值而正常工作；当存在外部磁场干扰时（目前常规电子产品抗磁场干扰标准要求大于200mT，远大于霍尔开关的工作阀值），合分闸位置会出现提前检测到的情况，单片机不会激活电机转动或转动不充分，从而出现拒动或误动的情况。

智能微型断路器的执行机构普遍采用直流永磁电机，直流永磁电机具有体积小巧，控制方便的优点，但常规永磁电机的主磁极磁瓦材质为烧结铁氧体，抗磁干扰性能差，易受外部磁场干扰，易出现拒动或误动的情况。

智能微型断路器的电源采用开关电源作为动力源，其中开关电源作为一种AC-DC模块，其核心器件脉冲变压器，实际一种电磁转换器件，当有外部强磁干扰时，会使变压器在转换过程产生漏磁现象，造成开关电源效率降低；开关电源整体输出降低，极易造成拒动的情况。

由于智能微型断路器是用来配合智能电表实现费控功能，智能微型断路器的上述磁干扰漏洞极易被不法分子利用，从而进行窃电。综上所述，智能微断的强磁防护功能结合实际应用场景显得尤为重要。但是目前智能微型断路器是一种小体积产品，结构紧凑，行业一般单极产品模数只有2个模数（18mm），造成磁敏感元件与产品外部距离有限，传统电磁屏蔽方法如加装屏蔽罩的方法防磁效果有限，不能完全杜绝电磁干扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种断路器分合闸位置检测可靠精准的智能微型断路器的防磁干扰方法、装置及智能微型断路器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种智能微型断路器的防磁干扰方法，包括以下步骤：

S01、实时检测智能微型断路器所处环境中的磁场强度正常与否；

S02、当磁场强度异常时，采用智能微型断路器的机械微动开关对断路器的合分闸位置进行检测；正常时，则采用智能微型断路器的霍尔检测开关与磁石配合方式对断路器的合分闸位置进行检测。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S01中，通过磁场检测单元实时检测智能微型断路器所处环境中的磁场强度；当磁场强度大于预设标准磁场强度时则判断异常，否则为正常。

在步骤S01中，当机械微动开关的开关信号与霍尔检测开关的信号不对应时，则判断磁场强度异常。

本发明公开了一种智能微型断路器的防磁干扰装置，包括控制单元和磁场检测单元，所述磁场检测单元与控制单元相连，用于实时检测智能微型断路器所处环境中的磁场强度信号正常与否并将检测信号发送至控制单元，所述控制单元根据磁场强度信号正常与否进行断路器合分闸位置检测控制：当磁场强度信号异常时，控制单元控制智能微型断路器的机械微动开关对断路器的合分闸位置进行检测；当磁场强度信号正常时，控制单元控制智能微型断路器的霍尔检测开关与磁石配合对断路器的合分闸位置进行检测。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述磁场检测单元为磁场检测仪。

所述控制单元采用智能微型断路器内部的控制器。

本发明还相应公开了一种智能微型断路器，包括驱动件、传动件、开关电源、断路器本体和如上所述的智能微型断路器的防磁干扰装置，所述驱动件通过传动件与所述断路器本体相连，所述断路器本体包括机械微动开关，所述传动件上设置有磁石，所述磁石的一侧设置有用于检测磁石的霍尔检测开关。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述开关电源的额定功率设计余量大于50%。

所述驱动件为直流永磁电机；所述直流永磁电机采用主磁极为稀土材质的直流永磁电机。

所述传动件为多级传动齿轮；所述磁石安装于其中一级齿轮上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的智能微型断路器的防磁干扰方法，将机械微动开关与霍尔检测相结合，其中霍尔检测优先，机械微动开关辅助的方式；磁场强度正常（即无磁干扰）时，断路器位置检测采用霍尔检测模式，因为霍尔检测开关在无磁干扰环境下工作时，其可靠性指标远高于机械触点式开关，由于机械微动开关采用物理触点的闭合与断开来传送位置信号，机械触点易在空气中氧化，出现接触不良，其寿命与可靠性方面均低于电子霍尔检测开关；但是机械微动开关由于采用非磁性机械触点，具有很强的抗磁干扰特点，因此在磁场强度异常时（即有磁干扰）时，采用机械微动开关对断路器合分闸位置进行检测，可有有效避免磁干扰造成的开关误动或拒动现象。本发明的智能微型断路器的防磁干扰以及智能微型断路器均具有如上方法所述的优点。

附图说明

图1为现有技术的智能微型断路器的方框结构图。

图2为本发明的方法流程图。

图3为本发明中的智能微型断路器的方框结构图。

图4为本发明中铁氧体材质与稀土材质磁滞回线对比图。

图中标号表示：1、控制单元；2、磁场检测单元；3、直流永磁电机；4、传动件；5、断路器本体；6、开关电源。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图2所示，本实施例的智能微型断路器的防磁干扰方法，包括以下步骤：

S01、实时检测智能微型断路器所处环境中的磁场强度正常与否；

S02、当磁场强度异常时，采用智能微型断路器的机械微动开关对断路器的合分闸位置进行检测；正常时，则采用智能微型断路器的霍尔检测开关与磁石配合方式对断路器的合分闸位置进行检测。

本发明的智能微型断路器的防磁干扰方法，将机械微动开关与霍尔检测相结合，其中霍尔检测优先，机械微动开关辅助的方式；磁场强度正常（即无磁干扰）时，断路器位置检测采用霍尔检测模式，因为霍尔检测开关在无磁干扰环境下工作时，其可靠性指标远高于机械触点式开关，由于机械微动开关采用物理触点的闭合与断开来传送位置信号，机械触点易在空气中氧化，出现接触不良，其寿命与可靠性方面均低于电子霍尔检测开关；但是机械微动开关由于采用非磁性机械触点，具有很强的抗磁干扰特点，因此在磁场强度异常时（即有磁干扰）时，采用机械微动开关对断路器合分闸位置进行检测，可有效避免磁干扰造成的开关误动或拒动现象。

本实施例中，在步骤S01中，在智能微型断路器的外部或内部加装磁场检测单元2对磁场强度进行检测，当磁场强度大于预设标准磁场强度时则判断异常，否则为正常。其中预设标准磁场强度为3～5mT（在此范围内，霍尔检测元件是正常工作的），具体数值可根据现场实际情况进行调整。当然，在其它实施例中，也可以采用机械微动开关与霍尔检测元件相配合的方式判断磁场强度是否异常；在霍尔检测元件检测断路器处于合闸（分闸）位置时，此时机械微动开关处于闭合（断开）状态，此时表明磁场强度正常，无磁干扰；如不相对应，则表明磁场强度异常，存在磁干扰，如霍尔检测元件检测断路器处于合闸位置时，而机械微动开关还处于断开状态，则表明霍尔检测元件存在提前动作的可能性，存在磁干扰。

如图3所示，本发明公开了一种智能微型断路器的防磁干扰装置，包括控制单元1和磁场检测单元2，磁场检测单元2与控制单元1相连，用于实时检测智能微型断路器所处环境中的磁场强度信号正常与否并将检测信号发送至控制单元1，1控制单元根据磁场强度信号正常与否进行断路器合分闸位置检测控制：当磁场强度信号异常时，控制单元1控制智能微型断路器的机械微动开关对断路器的合分闸位置进行检测；当磁场强度信号正常时，控制单元1控制智能微型断路器的霍尔检测开关与磁石配合对断路器的合分闸位置进行检测。本发明的智能微型断路器的防磁干扰装置不仅具有如上方法所述的优点，而且结构简单、操作简便。

本实施例中，磁场检测单元2可安装于断路器本体5的外部或内部；具体可以采用磁场强度检测仪。其中控制单元1可以采用智能微型断路器内部的控制器（图3中的MCU）；当然，控制单元1也可以采用其它独立的控制设备。

如图3和图4所示，本发明还公开了一种智能微型断路器，包括驱动件、传动件4、开关电源6、断路器本体5和如上所述的智能微型断路器的防磁干扰装置，驱动件通过传动件4与断路器本体5相连，断路器本体5包括机械微动开关，传动件4上设置有磁石，磁石的一侧设置有用于检测磁石的霍尔检测开关。

本实施例中，驱动件为直流永磁电机3，其中磁极采用稀土材质，稀土材质磁性能远高于现有的铁氧体材质，具有很高的矫顽力，稀土材料作为永磁材料是目前永磁材料中磁能积最大的，对强磁干扰具有很强的抗干扰能力，其中铁氧体与稀土材质磁性能对比如图4所示，其中内圈环状线为铁氧体材料磁滞回线，外圈环状线为稀土材质磁滞回线。

本实施例中，开关电源6的额定功率设计余量大于50%；如将原开关电源6设计功率12W增加至18W，保证在磁干扰情况下，提供满足要求的动力输出。。

本实施例中，传动件4为多级传动齿轮，多级传动齿轮之间相互啮合；磁石安装于其中一级齿轮上，霍尔检测开关则安装于齿轮的一侧（具体为两个，分别对应合闸位置和分闸位置），通过霍尔检测开关对磁石的检测，即可得到断路器分合闸位置的检测。另外，机械微动开关采用断路器本体5的辅助触点；当然，也可以是设置在齿轮一侧的机械微动开关，通过检测齿轮的位置判断断路器本体5的分合闸。

在对之前的断路器进行检测时，当外磁场定点干扰强度大于20mT时，即出现误动现象；当外磁场干扰强度增至250mT时，出现拒动现象，无法实现合分闸；当去除磁干扰后，出现合闸乏力情况。通过以上改进后，当外磁场定点干扰度小于300mT时，仍可实现正常合分闸动作，去除磁干扰后，未出现异常现象。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种智能微型断路器的防磁干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01、实时检测智能微型断路器所处环境中的磁场强度正常与否；

S02、当磁场强度异常时，采用智能微型断路器的机械微动开关对断路器的合分闸位置进行检测；正常时，则采用智能微型断路器的霍尔检测开关与磁石配合方式对断路器的合分闸位置进行检测。

2.根据权利要求1所述的智能微型断路器的防磁干扰方法，其特征在于，在步骤S01中，通过磁场检测单元（2）实时检测智能微型断路器所处环境中的磁场强度；当磁场强度大于预设标准磁场强度时则判断异常，否则为正常。

3.根据权利要求1所述的智能微型断路器的防磁干扰方法，其特征在于，在步骤S01中，当机械微动开关的开关信号与霍尔检测开关的信号不对应时，则判断磁场强度异常。

4.一种智能微型断路器的防磁干扰装置，其特征在于，包括控制单元（1）和磁场检测单元（2），所述磁场检测单元（2）与控制单元（1）相连，用于实时检测智能微型断路器所处环境中的磁场强度信号正常与否并将检测信号发送至控制单元（1），所述控制单元（1）根据磁场强度信号正常与否进行断路器合分闸位置检测控制：当磁场强度信号异常时，控制单元（1）控制智能微型断路器的机械微动开关对断路器的合分闸位置进行检测；当磁场强度信号正常时，控制单元（1）控制智能微型断路器的霍尔检测开关与磁石配合对断路器的合分闸位置进行检测。

5.根据权利要求4所述的智能微型断路器的防磁干扰装置，其特征在于，所述磁场检测单元（2）为磁场检测仪。

6.根据权利要求4或5所述的智能微型断路器的防磁干扰装置，其特征在于，所述控制单元（1）采用智能微型断路器内部的控制器。

7.一种智能微型断路器，其特征在于，包括驱动件、传动件（4）、开关电源（6）、断路器本体（5）和如权利要求4～6中任意一项所述的智能微型断路器的防磁干扰装置，所述驱动件通过传动件（4）与所述断路器本体（5）相连，所述断路器本体（5）包括机械微动开关，所述传动件（4）上设置有磁石，所述磁石的一侧设置有用于检测磁石的霍尔检测开关。

8.根据权利要求7所述的智能微型断路器，其特征在于，所述开关电源（6）的额定功率设计余量大于50%。

9.根据权利要求7或8所述的智能微型断路器，其特征在于，所述驱动件为直流永磁电机（3）；所述直流永磁电机（3）采用主磁极为稀土材质的直流永磁电机。

10.根据权利要求7或8所述的智能微型断路器，其特征在于，所述传动件（4）为多级传动齿轮；所述磁石安装于其中一级齿轮上。