CN111063584A - 一种电子式塑壳断路器 - Google Patents
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Abstract
一种电子式塑壳断路器，包括内置于断路器中的集成电路板，所述集成电路板包括交采芯片（8）、主控制器（9）、蓝牙模块（10）和载波模块（7）；所述交采芯片（8）通过数字信号接口和总线与所述主控制器（9）通讯连接，所述主控制器（9）内置存储单元，所述蓝牙模块（10）和所述载波模块（11）分别以数字信号形式与所述主控制器（9）通讯连接，所述载波模块（11）通过三相电路与外部载波设备（12）通讯连接；该断路器可以实现电流、电压、有功功率、无功功率等交流数据的采集、量化、处理、上报，并可以采用载波方式及蓝牙方式与外部设备进行数据交换与上报。
Description
技术领域
本发明属于电路开关技术领域，具体涉及一种电子式塑壳断路器。
背景技术
塑壳断路器也被称为装置式断路器，是将触头、灭弧室、脱扣器、控制电路板等都装在一个塑料外壳内，适用于作支路的保护开关；过电流脱扣器有热磁式和电子式两种，一般热磁式塑壳断路器为非选择性断路器，仅有过载长延时及短路瞬时两种保护方式，电子式塑壳断路器有过载长延时、短路短延时、短路瞬时和接地故障四种保护功能。大多数塑壳断路器为手动操作，也有部分带电动机操作机构。
目前市面上的电子式塑壳断路器只具备基本的检测支路电流数据并执行脱扣断路的功能，并不支持电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率等交流数据的采集与量化处理，也不具备载波及蓝牙方式与其他设备或主站通讯的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种电子式塑壳断路器，可以实现交流数据的采集与量化处理，并可通过载波方式及蓝牙方式与外部设备进行数据交换与上报。
本发明提供一种电子式塑壳断路器，包括内置于断路器中的集成电路板，集成电路板包括交采芯片（8）、主控制器（9）、蓝牙模块（10）和载波模块（7）；交采芯片（8）通过数字信号接口和总线与主控制器（9）通讯连接，主控制器（9）内置存储单元，蓝牙模块（10）和载波模块（11）分别以数字信号形式与主控制器（9）通讯连接，载波模块（11）通过三相电路与外部载波设备（12）通讯连接；
交采芯片（8），用于采集断路器内部线路上的交流数据，并将处理后获取的交流采集数据以数字信号形式通过信号接口和总线传输至主控制器（9）；
存储单元，用于存储接收到的交流数据；
蓝牙模块（10），用于以数字信号形式与主控制器（9）通讯连接，并通过蓝牙无线技术与外部蓝牙设备（11）进行数据交换；
载波模块（11），用于以数字信号形式与主控制器（9）通讯连接，并通过三相电路与外部载波设备（12）进行数据交换。
作为本发明的进一步技术方案，交采芯片（8）接收三相输入端子（1）的电压信号与电流互感器（3）的感应电流信号后进行感应电压值、感应电流值的采集，采集后交采芯片（8）通过相关公式计算出有功功率P=UIcosΦ，其中，U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，cosΦ为负载的功率因数，无功功率Q＝UIsinΦ，其中U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，sinΦ为交流电压与电流相位差的正弦值，视在功率S²＝Q²＋P²，即视在功率等于有功功率与无功功率的矢量和，再将采集与计算出的数据通过数字信号接口和总线发送至主控制器（9）。
进一步的，主控制器（9）接收到交采芯片（8）传输的交流采集数据进行判断，若感应电流值数据过大，短路或严重过载时，瞬时电流值超过安全电流设定值5至20倍；则系统判断电路存在短路或严重过载情况，主控制器（9）通过数字通信接口发送脱扣信号至电子脱扣器（2），电子脱扣器（2）执行脱扣动作。
进一步的，蓝牙模块（10）通过天线接收外部蓝牙设备（11）的无线配对信息，并将配对信息通过数字信号接口传输到主控制器（9），主控制器（9）接收到配对信息后向蓝牙模块（10）发送同意配对信息，蓝牙模块（10）接收同意配对信息后将配对信息发送只外部蓝牙设备（11），完成配对。
进一步的，载波模块（7）通过数字信号接口接收主控制器（9）存储的交流采集数据，并将交流采集数据转化为载波形式通过三相电路发送至外部载波设备（12）。
进一步的，三相电路的三相输出端子（4）与外部下游用电设备（5）相连，其三相输入端子（1）与电源模块（6）相连。
本发明的断路器可以实现电流、电压、有功功率、无功功率等交流数据的采集、量化、处理、上报，并可以采用载波方式及蓝牙方式与外部设备进行数据交换与上报。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图中、1、三相输入端子；2、电子脱扣器；3、电流互感器；4、三相输出端子；5、外部下游用电设备；6、电源模块；7、载波模块；8、交流采集芯片；9、主控制器；10,蓝牙模块；11、外部蓝牙设备；12、外部载波设备。
具体实施方式
请参阅图1，本实施例提供一种电子式塑壳断路器，包括内置于断路器中的集成电路板，集成电路板包括交采芯片8、主控制器9、蓝牙模块10和载波模块7；交采芯片8通过数字信号接口和总线与主控制器9通讯连接，主控制器9内置存储单元，蓝牙模块10和载波模块11分别以数字信号形式与主控制器9通讯连接，载波模块11通过三相电路与外部载波设备12通讯连接；
交采芯片8，用于采集断路器内部线路上的交流数据，并将处理后获取的交流采集数据以数字信号形式通过信号接口和总线传输至主控制器9；
存储单元，用于存储接收到的交流数据；
蓝牙模块10，用于以数字信号形式与主控制器9通讯连接，并通过蓝牙无线技术与外部蓝牙设备11进行数据交换；
载波模块11，用于以数字信号形式与主控制器9通讯连接，并通过三相电路与外部载波设备12进行数据交换。
交采芯片8接收三相输入端子1的电压信号与电流互感器3的感应电流信号后进行感应电压值、感应电流值的采集，采集后交采芯片8通过相关公式计算出有功功率P=UIcosΦ，其中，U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，cosΦ为负载的功率因数，无功功率Q＝UIsinΦ，其中U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，sinΦ为交流电压与电流相位差的正弦值，视在功率S²＝Q²＋P²，即视在功率等于有功功率与无功功率的矢量和，再将采集与计算出的数据通过数字信号接口和总线发送至主控制器9。
主控制器9接收到交采芯片8传输的交流采集数据进行判断，若感应电流值数据过大，短路或严重过载时，瞬时电流值超过安全电流设定值5至20倍；则系统判断电路存在短路或严重过载情况，主控制器9通过数字通信接口发送脱扣信号至电子脱扣器2，电子脱扣器2执行脱扣动作。
蓝牙模块10通过天线接收外部蓝牙设备11的无线配对信息，并将配对信息通过数字信号接口传输到主控制器9，主控制器9接收到配对信息后向蓝牙模块10发送同意配对信息，蓝牙模块10接收同意配对信息后将配对信息发送只外部蓝牙设备11，完成配对。
载波模块7通过数字信号接口接收主控制器9存储的交流采集数据，并将交流采集数据转化为载波形式通过三相电路发送至外部载波设备12。
三相电路的三相输出端子4与外部下游用电设备5相连，其三相输入端子1与电源模块6相连。
本实施例的电子式断路器的交流采集芯片8接收到三相输入端子1的电压信号与电流互感器3上的感应电流信号后进行交流信号的采集与相关量化及计算，并将计算后的交流采集数据三相电压值、三相电流值、有功功率、无功功率、视在功率等通过数字通信接口发送给主控制器9；主控制器9接收交流采集芯片8发送过来的交流采集数据后存储并作出判断，比如主控制器9判断电路出现短路或严重过载情况需要进行脱扣，主控制器9通过数字通信接口发送脱扣信号给电子脱扣器2，由电子脱扣器2执行脱扣动作，此时即完成整个脱扣过程。断路器的主控制器9通过数字通信接口将存储的交流采集数据发送给载波模块7，载波模块7将数据转换为载波形式并通过连接到载波模块7的三相电线路发送至电子断路器外部的外部载波设备12，此时即完成整个载波方式上传数据过程。蓝牙模块10通过天线接收到外部蓝牙设备11发出的无线配对信息后，蓝牙模块10将配对信息通过数字通信接口发送给主控制器9，主控制器9接收到配对信息后同意配对，并将同意配对信息通过数字通信接口发送给蓝牙模块10；蓝牙模块10通过无线通信发送给外部蓝牙设备11，此时即完成整个蓝牙方式配对过程。蓝牙配对成功后，主控制器9将交流采集数据通过数字通信接口发送给蓝牙模块10，蓝牙模块10通过无线通信发送给外部蓝牙设备11，此时即完成蓝牙方式数据上传过程。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种电子式塑壳断路器，其特征在于，包括内置于断路器中的集成电路板，所述集成电路板包括交采芯片（8）、主控制器（9）、蓝牙模块（10）和载波模块（7）；所述交采芯片（8）通过数字信号接口和总线与所述主控制器（9）通讯连接，所述主控制器（9）内置存储单元，所述蓝牙模块（10）和所述载波模块（11）分别以数字信号形式与所述主控制器（9）通讯连接，所述载波模块（11）通过三相电路与外部载波设备（12）通讯连接；
所述交采芯片（8），用于采集断路器内部线路上的交流数据，并将处理后获取的交流采集数据以数字信号形式通过信号接口和总线传输至主控制器（9）；
所述存储单元，用于存储接收到的交流数据；
所述蓝牙模块（10），用于以数字信号形式与主控制器（9）通讯连接，并通过蓝牙无线技术与外部蓝牙设备（11）进行数据交换；
所述载波模块（11），用于以数字信号形式与主控制器（9）通讯连接，并通过三相电路与外部载波设备（12）进行数据交换。
2.根据权利要求1所述的一种电子式塑壳断路器，其特征在于，所述交采芯片（8）接收三相输入端子（1）的电压信号与电流互感器（3）的感应电流信号后进行感应电压值、感应电流值的采集，采集后交采芯片（8）通过相关公式计算出有功功率P=UIcosΦ，其中，U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，cosΦ为负载的功率因数，无功功率Q＝UIsinΦ，其中U为交流电压有效值，I为交流电流有效值，sinΦ为交流电压与电流相位差的正弦值，视在功率S²＝Q²＋P²，即视在功率等于有功功率与无功功率的矢量和，再将采集与计算出的数据通过数字信号接口和总线发送至主控制器（9）。
3.根据权利要求1所述的一种电子式塑壳断路器，其特征在于，所述主控制器（9）接收到交采芯片（8）传输的交流采集数据进行判断，若感应电流值数据过大，短路或严重过载时，瞬时电流值超过安全电流设定值5至20倍；则系统判断电路存在短路或严重过载情况，主控制器（9）通过数字通信接口发送脱扣信号至电子脱扣器（2），电子脱扣器（2）执行脱扣动作。
4.根据权利要求1所述的一种电子式塑壳断路器，其特征在于，所述蓝牙模块（10）通过天线接收外部蓝牙设备（11）的无线配对信息，并将配对信息通过数字信号接口传输到主控制器（9），主控制器（9）接收到配对信息后向蓝牙模块（10）发送同意配对信息，蓝牙模块（10）接收同意配对信息后将配对信息发送只外部蓝牙设备（11），完成配对。
5.根据权利要求1所述的一种电子式塑壳断路器，其特征在于，所述载波模块（7）通过数字信号接口接收主控制器（9）存储的交流采集数据，并将交流采集数据转化为载波形式通过三相电路发送至外部载波设备（12）。
6.根据权利要求1所述的一种电子式塑壳断路器，其特征在于，所述三相电路的三相输出端子（4）与外部下游用电设备（5）相连，其三相输入端子（1）与电源模块（6）相连。
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