CN111653460A - 带内部负载的无线通讯断路器 - Google Patents

带内部负载的无线通讯断路器 Download PDF

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CN111653460A CN202010477577.7A CN202010477577A CN111653460A CN 111653460 A CN111653460 A CN 111653460A CN 202010477577 A CN202010477577 A CN 202010477577A CN 111653460 A CN111653460 A CN 111653460A
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张保亮
张蓬鹤
徐英辉
杜新纲
彭楚宁
周晖
熊素琴
袁翔宇
李龙涛
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    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R11/00Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
    • G01R11/02Constructional details

Abstract

本发明提出了一种带内部负载的无线通讯断路器,包括:本体和驱动模块,本体与电能表串联在主回路上,驱动模块与本体连接,驱动模块与电能表无线连接,本体用于控制主回路的断开和导通,驱动模块内部设置有负载,通过启动驱动模块内部设置的负载,以产生一个位于主回路内的突变信号,当位于主回路内的电能表检测到突变信号后,则判断与驱动模块连接的本体与电能表位于同一主回路内,电能表与驱动模块进行自动配对连接。本发明不仅能够通过上述无线通讯断路器实现初次上电的电能表和断路器的自动配对连接,并且上述无线通讯断路器安装时只需要接好主回路电气连接,不需要带电安装,后续上电时也不需要再去进行蓝牙配对,有较好的安全性和经济性。

Description

带内部负载的无线通讯断路器
技术领域
本发明涉及通讯技术领域,具体而言,涉及一种带内部负载的无线通讯断路器。
背景技术
目前,在蓝牙无线断路器领域,主流的蓝牙配对方式为扫码配对:即在断路器上有包含其MAC地址的二维码或者序列号,连接时人工使用掌机扫码或读取序列号,获取断路器的MAC地址并传递给与该断路器对应的电能表,电能表依据获得的MAC地址与断路器蓝牙配对。上述蓝牙配对方式存在显著的缺陷:即断路器的安装现场,一般尚未供电,断路器未上电,与断路器对应的电能表也可能未上电,必须在断路器和电能表均上电后才能进行蓝牙配对,必然影响断路器的安装效率和增大安装成本;另外,常存在多个断路器密集安装的情况,从而导致掌机扫码时扫到相邻的断路器,出现连接错误的情况。因此,亟需提供一种新的断路器,已解决上述问题。
发明内容
鉴于此,本发明提出了一种带内部负载的无线通讯断路器,旨在解决断路器与电能表准确的自动配对连接的问题。
一个方面,本发明提出了一种带内部负载的无线通讯断路器,包括:本体和驱动模块,所述本体与电能表串联在主回路上,所述驱动模块与所述本体连接,所述驱动模块与所述电能表无线连接,所述本体用于控制所述主回路的断开和导通,其中,
所述驱动模块内部设置有负载,通过启动所述驱动模块内部设置的负载,以产生一个位于所述主回路内的突变信号,当位于所述主回路内的所述电能表检测到所述突变信号后,则判断与所述驱动模块连接的本体与所述电能表位于同一主回路内,所述电能表与所述驱动模块进行自动配对连接。
进一步地,所述驱动模块包括控制单元和负载模块,负载模块串联在电源与接地端之间,所述控制单元与所述负载模块连接,所述负载模块用于输出所述突变信号,所述控制单元用于控制所述负载模块输出所述突变信号。
进一步地,所述负载模块包括内部负载和开关器件,所述内部负载和开关器件依次串联在所述电源与接地端之间;所述控制单元与所述开关器件连接,以控制所述开关器件的开启与关闭。
进一步地,所述控制单元包括处理器和第一无线通讯模块,所述处理器与所述负载模块连接,所述第一无线通讯模块与所述电能表通讯连接。
进一步地,所述电能表包括第二无线通讯模块,所述第一无线通讯模块与所述第二无线通讯模块通讯连接,以使得所述电能表与所述驱动模块进行无线通讯。
进一步地,所述驱动模块还包括执行单元,所述执行单元与所述控制单元连接,所述控制单元用于向所述执行单元输出分闸和合闸的控制指令,所述执行单元用于接收所述控制指令,以驱动所述本体进行分闸和合闸。
进一步地,所述执行单元包括驱动装置和脱钩装置,所述驱动装置用于与所述本体上的手柄配合,以使所述本体执行合闸动作;所述脱钩装置用于与所述本体上的锁扣配合,以使所述本体执行分闸动作。
进一步地,所述驱动装置包括电机、齿轮和驱动件,所述脱扣装置包括分闸杆,所述电机通过所述齿轮驱动所述驱动件和分闸杆动作,所述驱动件用于与所述本体的手柄配合使所述本体合闸,所述的分闸杆用与所述本体的锁扣配合使所述本体分闸。
进一步地,所述本体包括操作机构、双金属元件、电磁系统和导电系统,所述导电系统包括相配合使用的动触头和静触头;所述操作机构与所述动触头驱动连接,所述操作机构用于驱动所述动触头和静触头的闭合和断开;所述双金属元件和电磁系统分别与所述操作机构的锁扣配合,用于在所述主回路内出现过载或短路故障时使所述本体跳闸。
进一步地,所述本体还包括与所述处理单元相连接的状态检测装置,所述状态检测装置用于在所述动触头与所述静触头闭合或断开时,采集所述动触头与所述静触头之间的状态信号,所述状态监测装置根据所述状态信号,向所述处理单元发送合闸或分闸信号。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,通过设置断路器的本体和驱动模块,本体用于控制其所在主回路的通断,以进行电路保护,并且,本体与一驱动模块连接,并且在驱动模块内设置一负载,驱动模块可以通过启动其内部的负载提供一个位于主回路内的电流和功率的突变信号,此信号可以被接在同一主回路中的电能表检测到,电能表通过检测主回路电流或功率的变化信号,以判断当前启动负载的断路器是否和自身在同一回路中,从而使电能表与断路器进行自动配对连接,不仅能够使得同一主回路内的电能表与断路器准确的连接,还极大地提高了电能表与断路器的连接效率。
进一步地,本发明不仅能够通过上述无线通讯断路器实现初次上电的电能表和断路器的自动配对连接,并且上述无线通讯断路器安装时只需要接好主回路电气连接,不需要带电安装,后续上电时也不需要再去进行蓝牙配对,有较好的安全性和经济性。同时,还避免了电能表与断路器扫码配对时误扫到其他断路器,造成连接错误的情况,能够提高电能表与断路器连接时的准确性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1为本发明实施例提供的带内部负载的无线通讯断路器的立体结构示意图;
图2为本发明实施例提供的负载模块和控制单元的第一连接示意图;
图3为本发明实施例提供的负载模块和控制单元的第一连接电路图;
图4为本发明实施例提供的负载模块和控制单元的第二连接示意图;
图5为本发明实施例提供的负载模块和控制单元的第三连接示意图;
图6为本发明实施例提供的负载模块和控制单元的第二连接电路图;
图7为本发明实施例提供的负载模块和控制单元的第四连接示意图;
图8为本发明实施例提供的带内部负载的无线通讯断路器的功能框图;
图9为本发明实施例提供的本体的剖视图;
图10为本发明实施例提供的驱动模块的第一内部结构示意图;
图11为本发明实施例提供的驱动模块的第二内部结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参阅图1所示,本实施例提供了一种带内部负载的无线通讯断路器,包括:本体1和驱动模块2,本体1与驱动模块2并排设置,且连接为一体。具体的,本体1与电能表串联在主回路上,即是,本体1串接在电能表的主回路中,用于主回路的故障保护;驱动模块2与本体1连接,驱动模块2与电能表连接,本体1用于控制主回路的断开和导通,即通过本控制主回路的连通与断开。
具体而言,驱动模块2内部设置有负载,通过启动驱动模块2内部设置的负载,以产生一个位于主回路内的突变信号,当位于主回路内的电能表检测到突变信号后,则判断与驱动模块2连接的本体1与电能表位于同一主回路内,电能表与驱动模块2进行自动配对连接。
可以看出,上述无线通讯断路器内部设置负载,通过控制其内部负载的开启,使其内部负载与主回路导通,并产生突变信号输入至主回路内,设置在主回路内的电流表检测到该突变信号后,则判断断路器与电流表在同一主回路内,从而使断路器与电流表进行通讯以自动匹配连接,从而能够准确使得电流表与同一回路内的断路器连接,并且无需人工干预即可进行电能表和断路器的自动连接,能够极大地提高连接效率以及工作效率。
本领域技术人员可以以理解的是,上述无线通讯断路器在其内部增加合适的内部负载,使断路器在约定的情况下启动内部负载,造成电气连接线路中负载电流(和功率)的变化,该变化仅能被和断路器存在电气连接的电能表所检测到,其他电能表检测不到,从而实现自动配对。
结合图2所示,具体而言,驱动模块2包括控制单元和负载模块,负载模块串联在电源与接地端之间,控制单元与负载模块连接,负载模块用于输出突变信号,控制单元用于控制负载模块输出突变信号。具体的,负载模块内部设置有负载,通过负载的开启输出能够输入主回路中的突变信号,以被位于同一回路中的电能表检测到;控制单元用于输出控制指令,从而控制负载模块内部的负载开启,以进行突变信号的输出,通过控制单元进行突变信号的控制输出,能够极大地提高控制效率。
继续参阅图2所示,具体而言,负载模块包括内部负载和开关器件,内部负载和开关器件依次串联在电源与接地端之间;控制单元与开关器件连接,以开关器件器件的开启与关闭,开关器件用于控制内部负载、开关器件、电源与接地端之间的电路的导通与断开。
结合图3所示,电源VCC与内部负载连接,内部负载与开关器件连接,开关器件与接地端GND连接,电源VCC、内部负载、开关器件和接地端GND依次串联在一起。控制单元与开关器件连接,并且,控制单元与开关器件之间的线路上设置有保护电路,保护电路与接地端GND连接。
具体而言,上述断路器还包括电源VCC和接地端GND,内部负载和开关器件依次串接在电源VCC和接地端GND之间;开关器件为N沟道场效应管或者NPN三极管。
结合图4所示,断路器包括电源输入端和接地端GND,开关器件和内部负载依次串接在电源VCC和接地端GND之间,开关器件可以为P沟道场效应管或者PNP三极管。
继续参阅图4所示,内部负载、开关器件、电源和接地端连接时,可以按照电源-内部负载-开关器件-接地端的连接方式进行连接,控制单元与开关器件连接(如图2和3所示的连接方式);还可以的是,按照如图4所示的连接方式进行连接,即,按照电源-开关器件-内部负载-接地端的连接方式进行连接,控制单元与开关器件连接。
结合图5所示,控制单元与开关器件之间设置有隔离电路,并且控制单元与接地端连接。
具体的,断路器包括控制单元、负载模块和隔离电路,负载模块包括串接的开关器件和内部负载,控制单元通过隔离电路与开关器件相连。优选的,隔离电路采用光耦。
结合图6和7所示,断路器还包括电源VCC1、接地端GND1和接地端GND2,控制单元与接地端GND2连接,并在控制单元与开关器件之间设置隔离电路,即,控制单元通过隔离电路与开关器件相连。内部负载和开关器件串接在电源VCC1和接地端GND1之间,并在控制单元与接地端GND1之间设置保护电路,开关器件可以为N沟道场效应管或者NPN三极管。
优选的,开关器件和内部负载依次串接在电源VCC1和接地端GND1之间,开关器件为P沟道场效应管或者PNP三极管;或者,内部负载和开关器件依次串接在电源VCC1和接地端GND1之间,开关器件为N沟道场效应管或者NPN三极管。
参阅图8所示,控制单元包括处理器222和第一无线通讯模块15,处理器222与负载模块连接,第一无线通讯模块15与电能表通讯连接。
具体而言,电能表包括第二无线通讯模块,第一无线通讯模块15与第二无线通讯模块通讯连接,以使得电能表与驱动模块2进行无线通讯。
优选的,第一无线通讯模块15和第二无线通讯模块优选为蓝牙模块。
继续参阅图8所示,驱动模块2还包括执行单元,执行单元与控制单元连接,控制单元用于向执行单元输出分闸和合闸的控制指令,执行单元用于接收控制指令,以驱动本体1进行分闸和合闸。
结合图9所示,本体1包括操作机构11、双金属元件13、电磁系统14和导电系统12,导电系统12包括相配合使用的动触头和静触头;操作机构11与动触头驱动连接,操作机构11用于驱动动触头和静触头的闭合和断开;双金属元件13和电磁系统14分别与操作机构11的锁扣配合,用于在主回路内出现过载或短路故障时使本体1跳闸。
具体而言,本体1还包括与处理单元相连接的状态检测装置,状态检测装置用于在动触头与静触头闭合或断开时,采集动触头与静触头之间的状态信号,状态监测装置根据状态信号,向处理单元发送合闸或分闸信号。
结合图10和11所示,执行单元包括驱动装置和脱钩装置,驱动装置用于与本体1上的手柄配合,以使本体1执行合闸动作;脱钩装置用于与本体1上的锁扣配合,以使本体1执行分闸动作。
具体而言,驱动装置包括电机211、齿轮212和驱动件213,脱扣装置包括分闸杆214,电机211通过齿轮212驱动驱动件213和分闸杆214动作,驱动件213用于与本体1的手柄配合使本体1合闸,的分闸杆214用与本体1的锁扣配合使本体1分闸。
结合图1、8-11所示,上述断路器包括本体1和驱动模块2,本体1串接在电能表的主回路中,用于主回路的故障保护。驱动模块2内设有控制单元与负载模块,控制单元包括处理器222和第一无线通讯模块15,处理器222与第一无线通讯模块15位于控制线路板221上。
驱动模块2还包括用于驱动本体1自动分闸/合闸的执行单元,执行单元与处理器222相连。电能表和断路器的本体1连接在主回路上,电能表用于用电量的监测,本体1用于主回路的过载、漏电和短路等故障保护。
驱动模块2通过第一无线通讯模块15与电能表的第二无线通讯模块配对连接,电能表在欠费情况下,能够通过第二无线通讯模块发送分闸命令给驱动模块2的处理器222,驱动模块2内的处理器222通过执行单元控制本体1分闸;在电能表检测到电费缴纳后,能够通过执行单元驱动本体1合闸。
负载模块用于实现断路器的驱动模块2与电能表的通讯模块的自动配对。
执行单元包括驱动装置和脱扣装置;驱动装置包括电机211、齿轮212和驱动件213,脱扣装置包括分闸杆214,电机211通过齿轮212驱动驱动件213和分闸杆214动作。通常驱动模块2为独立的模块,能够插装在本体1一侧,使驱动件213能够与本体1的手柄配合使本体1合闸,的分闸杆214与本体1的锁扣配合使本体1分闸,处理器222能够控制电机211转动使驱动件213动作带动本体1合闸,以及控制电机211转动带动分闸杆214使本体1的锁扣动作,断路器跳闸实现分闸。
本体1包括操作机构11、双金属元件13、电磁系统14和导电系统12,导电系统12包括配合使用的动触头和静触头;操作机构11与动触头驱动相连,驱动动触头与静触头闭合/断开;双金属元件13和电磁系统14分别与操作机构11的锁扣配合,在出现过载或短路故障时,双金属元件13和电磁系统14分别动作使操作机构11的锁扣和跳扣解除搭扣配合,使本体1跳闸。
本体1还包括与处理器222相连的状态检测装置,导电系统12的动触头与静触头闭合或断开时,状态监测装置向处理器222发送合闸或分闸信号。状态监测装置为设置在动触头或者操作机构11运动轨迹上的微动开关,或者为与静触头连接的检测电路,当动静触头闭合时输出高电平,断开时输出低电平。
上述实施例在具体实施时,具体而言,断路器由本体1和驱动模块2组成,驱动模块2包括执行单元、控制单元、无线通信单元、驱动极电源和内部负载等,断路器具有过电流保护、短路保护等功能,执行单元驱动断路器的分闸和合闸操,控制单元,检测各个状态信号,控制内部负载启动和卸载,和无线通信单元进行数据交换以及数据处理等功能。
内部负载具有改变主回路电流(和功率)的功能,当内部负载启动时,会造成主回路电流(和功率)显著变大,内部负载卸载时,主回路电流恢复正常。
内部负载和一个开关器件相连,该开关器件由控制单元控制,当达到约定的启动内部负载的条件时,控制单元通过控制该开关器件的导通实现内部负载的启动;当达到约定的卸载内部负载的条件或者启动内部负载时间超时时,控制单元通过控制该开关器件的截止来实现内部负载的卸载。内部负载可以多次启动和卸载。
可以理解的是,上述实施例通过设置断路器的本体1和驱动模块2,本体1用于控制其所在主回路的通断,以进行电路保护,并且,本体1与一驱动模块2连接,并且在驱动模块2内设置一负载,驱动模块2可以通过启动其内部的负载提供一个位于主回路内的电流和功率的突变信号,此信号可以被接在同一主回路中的电能表检测到,电能表通过检测主回路电流或功率的变化信号,以判断当前启动负载的断路器是否和自身在同一回路中,从而使电能表与断路器进行自动配对连接,不仅能够使得同一主回路内的电能表与断路器准确的连接,还极大地提高了电能表与断路器的连接效率。
进一步地,本实施例不仅能够通过上述无线通讯断路器实现初次上电的电能表和断路器的自动配对连接,并且上述无线通讯断路器安装时只需要接好主回路电气连接,不需要带电安装,后续上电时也不需要再去进行蓝牙配对,有较好的安全性和经济性。同时,还避免了电能表与断路器扫码配对时误扫到其他断路器,造成连接错误的情况,能够提高电能表与断路器连接时的准确性。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,包括:本体和驱动模块,所述本体与电能表串联在主回路上,所述驱动模块与所述本体连接,所述驱动模块与所述电能表无线连接,所述本体用于控制所述主回路的断开和导通,其中,
所述驱动模块内部设置有负载,通过启动所述驱动模块内部设置的负载,以产生一个位于所述主回路内的突变信号,当位于所述主回路内的所述电能表检测到所述突变信号后,则判断与所述驱动模块连接的本体与所述电能表位于同一主回路内,所述电能表与所述驱动模块进行自动配对连接。
2.根据权利要求1所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,
所述驱动模块包括控制单元和负载模块,负载模块串联在电源与接地端之间,所述控制单元与所述负载模块连接,所述负载模块用于输出所述突变信号,所述控制单元用于控制所述负载模块输出所述突变信号。
3.根据权利要求2所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,所述负载模块包括内部负载和开关器件,所述内部负载和开关器件依次串联在所述电源与接地端之间;所述控制单元与所述开关器件连接,以控制所述开关器件的开启与关闭。
4.根据权利要求2所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,
所述控制单元包括处理器和第一无线通讯模块,所述处理器与所述负载模块连接,所述第一无线通讯模块与所述电能表通讯连接。
5.根据权利要求4所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,
所述电能表包括第二无线通讯模块,所述第一无线通讯模块与所述第二无线通讯模块通讯连接,以使得所述电能表与所述驱动模块进行无线通讯。
6.根据权利要求2所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,
所述驱动模块还包括执行单元,所述执行单元与所述控制单元连接,所述控制单元用于向所述执行单元输出分闸和合闸的控制指令,所述执行单元用于接收所述控制指令,以驱动所述本体进行分闸和合闸。
7.根据权利要求6所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,
所述执行单元包括驱动装置和脱钩装置,所述驱动装置用于与所述本体上的手柄配合,以使所述本体执行合闸动作;所述脱钩装置用于与所述本体上的锁扣配合,以使所述本体执行分闸动作。
8.根据权利要求7所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,
所述驱动装置包括电机、齿轮和驱动件,所述脱扣装置包括分闸杆,所述电机通过所述齿轮驱动所述驱动件和分闸杆动作,所述驱动件用于与所述本体的手柄配合使所述本体合闸,所述的分闸杆用与所述本体的锁扣配合使所述本体分闸。
9.根据权利要求2所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,
所述本体包括操作机构、双金属元件、电磁系统和导电系统,所述导电系统包括相配合使用的动触头和静触头;所述操作机构与所述动触头驱动连接,所述操作机构用于驱动所述动触头和静触头的闭合和断开;所述双金属元件和电磁系统分别与所述操作机构的锁扣配合,用于在所述主回路内出现过载或短路故障时使所述本体跳闸。
10.根据权利要求9所述的带内部负载的无线通讯断路器,其特征在于,
所述本体还包括与所述处理单元相连接的状态检测装置,所述状态检测装置用于在所述动触头与所述静触头闭合或断开时,采集所述动触头与所述静触头之间的状态信号,所述状态监测装置根据所述状态信号,向所述处理单元发送合闸或分闸信号。
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