CN110635447B - 脱扣控制单元、漏电模块和安全直流物联网保护开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了脱扣控制单元、漏电模块和安全直流物联网保护开关，所述脱扣控制单元包括分合闸状态检测电路，所述漏电模块与直流断路器模块电性连接，所述直流断路器模块包括出线端和进线端，所述直流断路器模块的所述进线端包括第一进线和第二进线，所述第一进线和所述高压直流开关电源单元的输入端电性连接，所述第二进线和所述高压直流开关电源单元的输入端电性连接。本发明公开的脱扣控制单元、漏电模块和安全直流物联网保护开关，其中直流断路器模块和漏电模块联动来满足直流场合的分断能力要求。

Description

脱扣控制单元、漏电模块和安全直流物联网保护开关

技术领域

本发明属于直流保护开关技术领域，具体涉及脱扣控制单元、漏电模块和安全直流物联网保护开关。

背景技术

目前传统的交流配电网在电能供应上与能源接入上都逐渐在面临挑战，随着科技的发展以及用电负荷的增加，接入电网的能源也逐渐增多，变得多种多样。因此，越来越多的直流配电网正在兴起，相较于传统的交流配电网，直流配电网在输电的容量以及对电网的控制上都更加有优势。此外，随着社会的发展，环境保护的需要，各种新能源直流分布式电源也在大力推广，如光伏发电、风力发电以及燃料电池等，这些能源的特点就是所产生的电能是直流电。

公开号为CN105226618A，主题名称为漏电保护器和漏电开关集控方法的发明专利，其技术方案公开了“包括主站服务器、漏电保护装置和对应漏电保护装置安装的线路上的配电自动化设备，主站服务器与漏电保护装置和配电自动化设备通过供电通讯网络通讯，主站服务器通过漏电保护装置测得的线路剩余电流信息，以及接收漏电保护装置控制开关断开的信号；主站服务器同时调取与该漏电保护装置控制同一开关的配电自动化设备的开关遥信信息；接收到漏电保护装置上传的控制开关断开的信号后，若该开关遥信信息不变位则直接在界面上生成故障告警；可对所有的剩余电流动作保护器进行集中监控，保证了供电和用电的安全”。

然而，以上述发明专利为例，传统市场上的漏电保护开关都是用在交流供电环境上的，其体积小，功能单一，能检测单一的交流漏电，实现交流环境下的断路保护，因此进一步改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供脱扣控制单元、漏电模块和安全直流物联网保护开关，其中直流断路器模块和漏电模块联动来满足直流场合的分断能力要求。

本发明的另一目的在于提供脱扣控制单元、漏电模块和安全直流物联网保护开关，其中漏电模块能检测直流漏电并进行保护控制。

本发明的另一目的在于提供脱扣控制单元、漏电模块和安全直流物联网保护开关，其能够将数据与状态进行广播传输，将传统开关的保护形式转变为物联网形式，更加智能，有利于数据分析与管理。

为达到以上目的，本发明公开一种脱扣控制单元，所述脱扣控制单元包括分合闸状态检测电路，所述分合闸状态检测电路用于检测分合闸状态。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述分合闸状态检测电路包括整流电路、光耦隔离电路、稳压电路，所述整流电路的输出端与所述光耦隔离电路的输入端电性连接，所述光耦隔离电路的输出端与所述稳压电路的输入端电性连接。

本发明公开一种漏电模块，所述漏电模块包括脱扣控制单元，所述漏电模块与直流断路器模块电性连接，所述直流断路器模块包括出线端和进线端。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述漏电模块还包括高压直流开关电源单元、核心处理单元、漏电流检测单元，其中：

所述进线端与所述高压直流开关电源单元电性连接，所述高压直流开关电源单元用于将所述进线端提供的高压直流转为低压直流以供电，所述高压直流开关电源单元与所述核心处理单元电性连接，所述高压直流开关电源单元与所述漏电流检测单元电性连接；

所述漏电流检测单元与所述核心处理单元建立双向通讯连接，所述漏电流检测单元用于采集漏电流信号并且将所述漏电流信号反馈到所述核心处理单元，所述核心处理单元计算所述漏电流信号；

所述核心处理单元发送脱扣命令到所述脱扣控制单元，所述脱扣控制单元联动所述直流断路器模块使负载断电。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述漏电模块还包括无线传输单元，所述高压直流开关电源单元与所述无线传输单元电性连接，所述核心处理单元将计算的所述漏电流信号传输到所述无线传输单元，所述无线传输单元将所述漏电流信号向外转发。

本发明还公开了一种安全直流物联网保护开关，所述安全直流物联网保护开关包括所述漏电模块和所述直流断路器模块。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述直流断路器模块的所述进线端包括第一进线和第二进线，所述第一进线和所述高压直流开关电源单元的输入端电性连接，所述第二进线和所述高压直流开关电源单元的输入端电性连接。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述直流断路器模块的所述出线端包括第一出线和第二出线，所述第一出线和所述脱扣控制单元的输入端电性连接，所述第二出线和所述脱扣控制单元的输入端电性连接。

附图说明

图1是本发明的安全直流物联网保护开关的结构示意图。

图2是本发明的安全直流物联网保护开关的漏电模块结构示意图。

图3是本发明的安全直流物联网保护开关的漏电模块内部取电方式图。

图4是本发明的安全直流物联网保护开关的分合闸状态检测电路示意图。

图5是本发明的安全直流物联网保护开关的无线广播传输功能示意图。

附图标记包括：100、直流断路器模块；200、漏电模块；1、高压直流开关电源单元；2、核心处理单元；3、漏电流检测单元；4、无线传输单元；5、脱扣控制单元；51、整流电路；52、光耦隔离电路；53、稳压电路；54、分合闸状态检测电路；101、出线端；102、进线端。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本发明公开了安全直流物联网保护开关及其测试方法，下面结合优选实施例，对发明的具体实施例作进一步描述。

参见附图的图1，图1是本发明的安全直流物联网保护开关的结构示意图，图2是本发明的安全直流物联网保护开关的漏电模块结构示意图，图3是本发明的安全直流物联网保护开关的漏电模块内部取电方式图，图4是本发明的安全直流物联网保护开关的分合闸状态检测电路示意图，图5是本发明的安全直流物联网保护开关的无线广播传输功能示意图。

在本发明的施例中，本领域技术人员注意，本发明涉及的漏电、脱扣、负载等可被视为现有技术。

第一实施例。

本发明公开一种脱扣控制单元5，所述脱扣控制单5元包括分合闸状态检测电路54，所述分合闸状态检测电路54用于检测分合闸状态。

优选地，所述分合闸状态检测电路54包括整流电路51、光耦隔离电路52、稳压电路53，所述整流电路51的输出端与所述光耦隔离电路52的输入端电性连接，所述光耦隔离电路52的输出端与所述稳压电路53的输入端电性连接。

第二实施例。

一种脱扣控制单元5，所述脱扣控制单5元包括分合闸状态检测电路54，所述分合闸状态检测电路54用于检测分合闸状态。

优选地，所述分合闸状态检测电路54包括整流电路51、光耦隔离电路52、稳压电路53，所述整流电路51的输出端与所述光耦隔离电路52的输入端电性连接，所述光耦隔离电路52的输出端与所述稳压电路53的输入端电性连接。

本发明还公开一种漏电模块200，所述漏电模块200包括脱扣控制单元5，所述漏电模块200与直流断路器模块100电性连接，所述直流断路器模块100 包括出线端101和进线端102。

优选地，所述漏电模块200包括高压直流开关电源单元1、核心处理单元 2、漏电流检测单元3，其中：

所述进线端101与所述高压直流开关电源单元1电性连接，所述高压直流开关电源单元1用于将所述进线端101提供的高压直流转为低压直流以供电，所述高压直流开关电源单元1与所述核心处理单元2电性连接，所述高压直流开关电源单元1与所述漏电流检测单元3电性连接；

所述漏电流检测单元3与所述核心处理单元2建立双向通讯连接，所述漏电流检测单元3用于采集漏电流信号并且将所述漏电流信号反馈到所述核心处理单元2，所述核心处理单元2计算所述漏电流信号；

所述核心处理单元2发送脱扣命令到所述脱扣控制单元5，所述脱扣控制单元5联动所述直流断路器模块100使负载断电。

值得一提的是，所述第二实施例还包括第一变形实施方式。上述第一变形实施方式与第二实施例基本相同，区别在于：

所述漏电模块200还包括无线传输单元4，所述高压直流开关电源单元1 与所述无线传输单元4电性连接，所述核心处理单元2将计算的所述漏电流信号传输到所述无线传输单元2，所述无线传输单元2将所述漏电流信号向外转发。

第三实施例(优选实施例)。

一种脱扣控制单元5，所述脱扣控制单5元包括分合闸状态检测电路54，所述分合闸状态检测电路54用于检测分合闸状态。

优选地，所述分合闸状态检测电路54包括整流电路51、光耦隔离电路52、稳压电路53，所述整流电路51的输出端与所述光耦隔离电路52的输入端电性连接，所述光耦隔离电路52的输出端与所述稳压电路53的输入端电性连接。

一种漏电模块200，所述漏电模块200包括脱扣控制单元5，所述漏电模块200与直流断路器模块100电性连接，所述直流断路器模块100包括出线端 101和进线端102。

优选地，所述漏电模块200包括高压直流开关电源单元1、核心处理单元 2、漏电流检测单元3，其中：

所述进线端101与所述高压直流开关电源单元1电性连接，所述高压直流开关电源单元1用于将所述进线端101提供的高压直流转为低压直流以供电，所述高压直流开关电源单元1与所述核心处理单元2电性连接，所述高压直流开关电源单元1与所述漏电流检测单元3电性连接；

所述漏电流检测单元3与所述核心处理单元2建立双向通讯连接，所述漏电流检测单元3用于采集漏电流信号并且将所述漏电流信号反馈到所述核心处理单元2，所述核心处理单元2计算所述漏电流信号；

所述核心处理单元2发送脱扣命令到所述脱扣控制单元5，所述脱扣控制单元5联动所述直流断路器模块100使负载断电。

值得一提的是，所述第二实施例还包括第一变形实施方式。上述第一变形实施方式与第二实施例基本相同，区别在于：

所述漏电模块200还包括无线传输单元4，所述高压直流开关电源单元1 与所述无线传输单元4电性连接，所述核心处理单元2将计算的所述漏电流信号传输到所述无线传输单元2，所述无线传输单元2将所述漏电流信号向外转发。

本发明还公开了一种安全直流物联网保护开关，所述安全直流物联网保护开关包括所述漏电模块200和所述直流断路器模块100。

值得一提的是，所述第三实施例还包括第一变形实施方式。上述第一变形实施方式与第三实施例基本相同，区别在于：

所述进线端102包括第一进线和第二进线所述第一进线和所述高压直流开关电源单元1的输入端电性连接，所述第二进线和所述高压直流开关电源单元 1的输入端电性连接。

值得一提的是，所述第三实施例还包括第二变形实施方式。上述第二变形实施方式与第一变形实施方式基本相同，区别在于，在第一变形实施方式的基础上：

所述出线端101包括第一出线和第二出线，所述第一出线和所述脱扣控制单元5的输入端电性连接，所述第二出线和所述脱扣控制单元5的输入端电性连接。

优选地，本发明的组成部件与平常的漏保开关一致，左边为断路器部分，右侧为漏电模块200。不同的是左边是直流断路器模块100，相比于交流断路器，内部配备了更好的灭弧系统，因为直流没有过零点，分断时拉弧更严重，容易造成断路器触点损伤。直流断路器模块100内部有更强大的灭弧系统，能够有效灭弧，保护断路器减少损伤，增加寿命。右侧的漏电模块200，相较于传统的交流漏电模块，能做到交直流通用，并带无线传输功能。

优选地，进线端102的直流电输入与高压直流开关电源单元1相连，经过高压直流转低压直流电输出，低压输出端与核心处理单元2、漏电流检测单元 3、无线传输单元4相连，为这些单元提供低压直流供电。核心处理单元2与漏电流检测单元3相连，采集计算漏电流信号。核心处理单元2与无线传输单元4相连，将漏电流信息与其他状态信息送到无线传输单元中，由其向外转发，送达到主站或其他节点。核心处理单元2与脱扣控制单元5相连，发送脱扣命令给此单元，使其带动直流断路器模块100，使直流断路器模块100切断负载，保护后方用户。

优选地，所述漏电模块200中有两个功能单元需要有直流电输入，高压直流开关电源单元1中供电输入与所述直流断路器模块100的进线端102相连；脱扣控制单元5中供电输入与所述直流断路器模块100的出线端101相连。传统的漏保开关一般只从断路器的出线端取电，给检测及脱扣控制电路供电，当检测到漏电并执行脱扣后，出线端会断电，因此断路器内部电路不再工作，只有等重新人工合闸之后再能重新检测，因此也不具备数据传输的功能。本发明的取电方式采用两组直流电输入，高压直流开关电源单元1中的直流电输入从进线端102取，这样保证在执行脱扣之后，高压直流开关电源单元1依然工作，给核心处理单元2、漏电流检测单元3、无线传输单元4供电。脱扣控制单元 5中的直流电输入从出线端101取，这样在执行脱扣以后能够瞬间切断脱扣控制单元5中的直流电，以达到保护脱扣电路机构的作用。

优选地，出线端101的直流电输入到脱扣控制单元5当中，经过反馈电路再将分合闸数据传到核心处理单元2当中。此发明的分合闸状态反馈是有别于漏保开关的功能，由于高压直流开关电源单元1是靠进线端102取电的，因此核心处理单元2、漏电检测单元3、无线传输单元4在脱扣执行之后依然有电，保证数据处理传输长期在线。因此，本发明在脱扣控制单元5中增加了分合闸状态检测电路54。从出线端101输入的直流电源，经过整流(可防止正负反向接错)，再经过一个反馈光耦，最终到稳压电路当中形成状态回路。出线端101 有电的时候为合闸状态，此时光耦输出一种状态，当跳闸之后，出线端101断电，此时光耦输出另一种状态。状态信息传输到核心处理单元2当中，这样就可以长期在线监控开关的分合闸状态。

优选地，本发明内部具备一个无线传输单元4，通过无线信号将开关的漏电流及状态信息传输出去。在整个无线传输网络中，本发明充当一个节点开关。按层级分，节点的上一级为基站，基站负责与节点通信并转发信息到云端服务器。云端服务器将数据收集、存储和计算，进行大数据分析，再输出成对于用户而言比较直观的结果，用户可以通过PC或是手机等设备查看数据，了解开关状态。每一个节点除了能通过基站上报数据以外，还同时将数据以无线广播的形式扩散出去，在一定通信范围的其他节点，在接收到这个无线信息之后，可以知晓附近的某个节点目前处于何种状态，通过不同的状态分析，来配合其他节点做出相应的动作，以减少某个节点异常对直流配电网带来的影响，从而实现物联网智能化安全保护。除此之外，每一个节点可充当数据中继转发节点，当一个节点没有在预定时间内收到主站确认信息时，会发送请求中继的信息，附近已连基站的节点会作出及时响应，通过中继转发功能，将未连基站的节点数据转发出去，送到云端服务器。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的漏电、脱扣、负载等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种安全直流物联网保护开关，其特征在于，所述安全直流物联网保护开关包括漏电模块和直流断路器模块；

所述漏电模块包括脱扣控制单元，所述漏电模块与直流断路器模块电性连接，所述直流断路器模块包括出线端和进线端；

所述漏电模块还包括高压直流开关电源单元、核心处理单元、漏电流检测单元，其中：

所述进线端与所述高压直流开关电源单元电性连接，所述高压直流开关电源单元用于将所述进线端提供的高压直流转为低压直流以供电，所述高压直流开关电源单元与所述核心处理单元电性连接，所述高压直流开关电源单元与所述漏电流检测单元电性连接；

所述漏电流检测单元与所述核心处理单元建立双向通讯连接，所述漏电流检测单元用于采集漏电流信号并且将所述漏电流信号反馈到所述核心处理单元，所述核心处理单元计算所述漏电流信号；

所述核心处理单元发送脱扣命令到所述脱扣控制单元，所述脱扣控制单元联动所述直流断路器模块使负载断电；

所述直流断路器模块的所述进线端包括第一进线和第二进线，所述第一进线和所述高压直流开关电源单元的输入端电性连接，所述第二进线和所述高压直流开关电源单元的输入端电性连接；

所述直流断路器模块的所述出线端包括第一出线和第二出线，所述第一出线和所述脱扣控制单元的输入端电性连接，所述第二出线和所述脱扣控制单元的输入端电性连接；

所述脱扣控制单元包括分合闸状态检测电路，所述分合闸状态检测电路用于检测分合闸状态；

直流断路器模内部有的灭弧系统；

所述漏电模块还包括无线传输单元，所述高压直流开关电源单元与所述无线传输单元电性连接，所述核心处理单元将计算的所述漏电流信号传输到所述无线传输单元，所述无线传输单元将所述漏电流信号向外转发；

在整个无线传输网络中，安全直流物联网保护开关充当一个节点开关，每一个节点开关除了能通过基站上报数据以外，还同时将数据以无线广播的形式扩散出去，在一定通信范围的其他节点开关在接收到这个无线信息之后，知晓附近的某个节点目前处于何种状态，以通过不同的状态进行分析，来配合其他节点开关做出相应的动作，以减少某个节点开关异常对直流配电网带来的影响，从而实现物联网智能化安全保护，每一个节点开关充当数据中继转发节点，当一个节点开关没有在预定时间内收到主站确认信息时，会发送请求中继的信息，附近已连基站的节点开关会作出及时响应，通过中继转发功能，将未连基站的节点数据转发出去，送到云端服务器。

2.根据权利要求1所述的一种安全直流物联网保护开关，其特征在于，所述分合闸状态检测电路包括整流电路、光耦隔离电路、稳压电路，所述整流电路的输出端与所述光耦隔离电路的输入端电性连接，所述光耦隔离电路的输出端与所述稳压电路的输入端电性连接。

Images