CN112071711A - 一种带监测模块的塑壳断路器及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带监测模块的塑壳断路器及监测方法，属于低压断路器技术领域，其中塑壳断路器包括第一安装壳体和第二安装壳体，所述第一安装壳体内设置有断路模块，所述第二安装壳体内设置有故障监测模块和电源；所述第二安装壳体外侧连接有显示器；所述断路模块控制电路连通或断开；所述故障监测模块获取所述断路模块的工作电流值，并基于所述工作电流值监测所述电路的工作状态；所述显示器对所述工作状态进行显示；所述电源向所述故障监测模块、所述显示器供电。通过采用上述方案，在配电箱内避免通过二次接线的方式连接互感器，同时，能够对断路器的电路情况进行监控，当出现故障时能够自动判断故障原因，解决了排查故障原因困难的问题。

Description

一种带监测模块的塑壳断路器及监测方法

技术领域

本发明属于低压断路器技术领域，具体涉及一种带监测模块的塑壳断路器及监测方法。

背景技术

随着现代化工程设施和装备的涌现，各行各业的用电量迅增，尤其是众多的高层建筑和大型厂房车间的出现，国民生产生活用电需求在不断加大，社会对供电安全性、可靠性提出较高要求的情况下，需要优化配网运行效果。

现有技术中，一些配电箱(柜)中塑壳断路器出线侧通过装设互感器取样三相电流、在外接铜排上取样三相电压，并通过二次线、接线端子与配电箱(柜)门上的数字表连接，以监测该回路的各种电气量参数。

这种传统的方案将互感器安装在塑壳断路器的外侧，对电流或电压信号进行收集，在安装时，安装线路相对较为繁琐，需要耗费较大的人力成本。在安装互感器的过程中属于二次接线，在接线过程中容易出现接线错误、虚接等情况；此外，由于箱体内设置有多个塑壳断路器，多个互感器杂乱分布在箱体内，箱内布局较为混乱，容易出现故障，同时，当出现故障时，并不能够直接监测出塑壳断路器出现故障的原因，需要人工监测线路，之后进行排查、维修。在此过程中，由于箱体内部大量的互感器、以及二次接线，排查、维修工作相对困难。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种带监测模块的塑壳断路器及监测方法，在配电箱内避免了通过二次接线的方式连接互感器，同时，能够对断路器的电路情况进行监控，当出现故障时能够自动判断故障原因，解决了排查故障原因困难的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供的一个技术方案如下：

一种带监测模块的塑壳断路器，包括第一安装壳体和第二安装壳体，所述第一安装壳体内设置有断路模块，所述第二安装壳体内设置有故障监测模块和电源；所述第二安装壳体外侧连接有显示器；所述故障监测模块连接所述电源和所述显示器；所述断路模块控制电路连通或断开；所述故障监测模块获取所述断路模块的工作电流值，并基于所述工作电流值监测所述电路的工作状态；所述显示器对所述工作状态进行显示；所述电源向所述故障监测模块、所述显示器供电。

优选的，所述故障监测模块包括位于所述第二安装壳体内的互感器、处理器、电流整定器；所述处理器分别连接所述互感器和所述电流整定器；所述互感器监测所述断路模块出线端的工作电流值；所述电流整定器用于设定所述断路模块的额定电流值；所述处理器接收所述工作电流值和所述额定电流值，基于所述工作电流值和所述额定电流值的对比结果判断所述断路模块所在电路的工作状态。

优选的，所述显示器包括安装板、设置在所述安装板上的控制器、液晶屏、按键、和指示灯；所述控制器分别连接所述液晶屏、按键、和指示灯；所述控制器接收所述处理器判断的电路工作状态，并基于所述电路工作状态控制所述液晶屏显示所述断路模块所在电路的工作状态，以及控制所述指示灯执行亮灯或灭灯。

优选的，所述故障监测模块包括第一通讯模块，所述处理器连接所述第一通讯模块；所述第一通讯模块用于传递所述处理器判断所在电路的工作状态信息；在所述第二安装壳体外侧设置有与所述第一通讯模块连接的第一USB数据接口，所述显示器通过数据线与所述第一USB数据接口连接；所述显示器包括与所述控制器连接的第二通讯模块，所述安装板外侧设置有与所述第二通讯模块连接的第二USB数据接口。

优选的，所述故障监测模块上设置有插拔式PCB接线端子，所述障监测模块外侧设置有与插拔式PCB接线端子连接的通讯接口。

一种塑壳断路器监测方法，使用上述的带监测模块的塑壳断路器，包括以下步骤：

步骤S100、监测所述断路模块所在电路的工作电流值；

步骤S200、接收所述工作电流值，获取所述断路模块的额定电流值，基于所述工作电流值和所述断路模块的额定电流值，判断所述断路模块所在电路的工作状态；

步骤S300、显示器接收所述处理器判断所述电路的工作状态的结果，并显示所述电路的工作状态；

S400、基于所述处理器判断所述电路的工作状态的结果，指示灯执行亮灯或灭灯。

优选的，所述断路模块所在电路的工作状态包括正常工作状态和非正常工作状态，所述非正常工作状态包括过载状态、短路状态和机械故障状态。

优选的，所述基于所述工作电流值和所述断路模块的额定电流值，判断所述断路模块所在电路的工作状态的步骤，包括：当所述工作电流值小于所述额定电流值、或所述工作电流值等于所述额定电流值且所述断路模块处于合闸状态时，判断所述工作状态为正常工作状态；当所述工作电流值大于所述额定电流值时、或当所述工作电流值等于所述额定电流值且所述断路模块处于合闸状态时，判断所述工作状态为非正常工作状态。

优选的，所述判断所述工作状态为非正常工作状态的步骤，包括：当所述工作电流值为所述额定电流值时、或所述工作电流值为所述额定电流值的第一倍数阈值范围内时，判断所述工作状态为机械故障状态；当所述工作电流值为所述额定电流值的第二倍数阈值范围内时，判断所述工作状态为短路状态；当所述工作电流值为所述额定电流值的第三倍数阈值范围内时，判断所述工作状态为过载状态，其中，第一倍数阈值大于1，且小于所述第三倍数阈值，所述第三倍数阈值小于所述第二倍数阈值。

优选的，所述获取所述断路模块的额定电流值的步骤，包括：调节电流整定器为所述断路模块的额定电流值，基于所述电流整定器的输出档位信息确定断路模块的额定电流值。

本发明提供的一种带监测模块的塑壳断路器及监测方法，在配电箱内避免了通过二次接线的方式连接互感器，在进行安装时，安装更加的方便、极大的降低了人工成本，低压配电箱(柜)的内部更加的简洁、运检更加方便；同时，故障监测模块对断路模块所在电路实时监控，通过显示器显示故障原因，当出现故障时能够自动判断故障原因，解决了排查故障原因困难的问题。

附图说明

图1为本发明一种带监测模块的塑壳断路器的结构示意图；

图2为本发明第二安装壳体的内部示意图；

图3为本发明一种带监测模块的塑壳断路器的电路结构示意图；

图4为本发明一种带监测模块的塑壳断路器中突出第一安装壳体的示意图；

图5为本发明一种带监测模块的塑壳断路器中突出第二安装壳体的示意图；

图6为本发明一种带监测模块的塑壳断路器中突出互感器接线的示意图；

图7为本发明一种塑壳断路器监测方法的流程图；

图8为本发明一种塑壳断路器监测方法的逻辑图。

图9为本发明一种塑壳断路器监测方法中突出非正常工作状态时的逻辑图。

图中附图标记：

100、第一安装壳体；110、接线块；200、第二安装壳体；210、接线槽；220、电缆线段；230、信号接线端子；300、断路模块；400、故障监测模块；410、互感器；420、处理器；430、电流整定器；431、旋钮；440、PCB板；450、第一通讯模块；451、第一USB数据接口；460、插拔式PCB接线端子；461、通讯接口；500、电源；600、显示器；610、安装板；620、液晶屏；630、按键；640、指示灯；641、过载指示灯；642、短路指示灯；643、机械故障指示灯；650控制器；660、第二通讯模块；661、第二USB数据接口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供了一种带监测模块的塑壳断路器，参见图1-图6，包括第一安装壳体100和第二安装壳体200，第一安装壳体100内设置有断路模块300，第二安装壳体200内设置有故障监测模块400和电源500；在第二安装壳体200外侧连接有显示器600。故障监测模块400连接电源500和显示器600。

断路模块300控制电路连通或断开；故障监测模块400获取断路模块300的工作电流值，并基于工作电流值监测电路的工作状态。显示器600对工作状态进行显示；电源500向故障监测模块400和显示器600供电。在使用时通过断路模块300实现对电路的控制，当断路模块300出现故障时，故障监测模块400能够及时的故障原因进行判断，显示器600能够对故障原因进行显示，进而，避免了工作人员无目标的查询故障原因，极大的方便的工作人员维修。

具体的，故障监测模块400包括位于第二安装壳体200内的互感器410、处理器420、电流整定器430。处理器420分别连接互感器410和所述电流整定器430。

具体的，断路模块300一般设置有三相电路，三根电缆分别穿过第二安装壳体200，互感器410设置有三组，每一根电缆的出线端分别穿过互感器410的感应区域，进而对第二安装壳体200内的每一根电缆线路的电流信号进行监控。

电流整定器430用于设定断路模块300的额定电流值；处理器420接收工作电流值和额定电流值，基于工作电流值和额定电流值的对比结果判断断路模块300所在电路的工作状态。

其中，断路模块300的工作状态包括正常工作状态和非正常工作状态，非正常工作状态包括过载状态、短路状态和机械故障状态。

具体的，互感器410设置在第二安装壳体200内的一侧，另一侧安装电源500。在第二安装壳体200内设置有PCB板440，处理器420、电流整定器430分别安装在PCB板440上，电源500向PCB板440供电。

其中，电流整定器430的旋钮431位于第二安装壳体200外侧，在使用时，手动调节旋钮431，且调节至断路模块300的额定电流档位处，处理器420接收该额定电流档位的档位信号，进而获得断路模块300的额定电流值。

需要说明的是，电源500供电的同时，工作电流可以是断路模块300的额定电流，或非额定电流。电流整定器430的作用仅仅是基于电流整定器430的档位信息向处理器420传递断路模块300的额定电流值。并非调节相关电路内的电流值。

故障监测模块400包括第一通讯模块450，处理器420连接第一通讯模块450；第一通讯模块450用于传递处理器420判断的工作状态信息；在第二安装壳体200外侧设置有与第一通讯模块450连接的第一USB数据接口451。通过设置的第一通讯模块450可以接收处理器420的判断结果，并将其信息传递出去，具体的传递方式可以是通过第一USB数据接口451传递，或通过无线信号、蓝牙信号等传递。

第一安装壳体100靠近第二安装壳体200的一端设置有接线块110，第二安装壳体200靠近第一安装壳体100的一端设置有接线槽210，接线块110嵌合在接线槽210内。使用时，在接线块110和接线槽210之间进行接线。且第一安装壳体100和第二安装壳体200通过螺钉可拆卸连接。

每一个接线槽210与所述第二安装壳体200的出线端之间连接有电缆线段220，电缆线段220穿过互感器410的感应区域，在第二安装壳体200内设置有信号接线端子230，信号接线端子230连接互感器410，且信号接线端子230连接处理器420。

显示器600通过数据线与第一USB数据接口451连接。显示器600包括安装板610、设置在安装板610上的液晶屏620、按键630、指示灯640和控制器650。控制器650分别连接液晶屏620、按键630、和指示灯640。

控制器650接收处理器420判断的电路工作状态，并基于电路工作状态控制液晶屏620显示断路模块300所在电路的工作状态，以及控制指示灯640执行亮灯或灭灯。

具体的，电路的工作状态包括正常工作状态和非正常工作状态，非正常工作状态包括过载状态、短路状态和断路器机械故障状态。

指示灯640包括过载指示灯641、短路指示灯642、机械故障指示灯643，过载指示灯641、短路指示灯642、机械故障指示灯643基于工作状态信息执行亮灯或灭灯。具体的，当非工作状态为过载状态时，过载指示灯641亮起，其余等熄灭，当短路状态时，短路指示灯642亮起，其余灯熄灭，当断路器机械故障时，机械故障指示灯643亮起，其余灯熄灭。

显示器600包括与控制器650连接的第二通讯模块660，安装板610外侧设置有与第二通讯模块660连接的第二USB数据接口661。

优选的，在故障监测模块400上设置有插拔式PCB接线端子460。障监测模块400外侧设置有与插拔式PCB接线端子460连接的通讯接口461。其中，通讯接口461用于将插拔式PCB接线端子460采集的信号传输至终端电器。

插拔式PCB接线端子460可以用于连接分励脱扣器、辅助触头、报警触头、温度信号线、接入塑壳电动操作机构等。具体的连接关系如下：

其中，插拔式PCB接线端子460的接线端子16P，有2P可接入分励脱扣器(需塑壳开关装分励脱扣器，可远程操作塑壳通断)；有2P可接入辅助触头(需塑壳开关装辅助开关，可远程显示塑壳通断状态)；有2P接入报警触头(需塑壳开关装报警开关，可远程提示塑壳通断状态)；有6P接入温度信号线(针对塑壳开关三个出线桩头的温度监测)；有3P接入塑壳电动操作机构二次线。

实施例2

一种塑壳断路器监测方法，使用上述的塑壳断路器，如图1-图9，包括以下步骤：

步骤S100、监测断路模块300所在电路的工作电流值；

步骤S200、接收工作电流值，获取断路模块300的额定电流值，基于工作电流值和断路模块300的额定电流值，判断断路模块300的工作状态。

步骤S300、显示器600接收处理器420判断电路的工作状态的结果，并显示电路的工作状态。

S400、基于处理器420判断所述电路的工作状态的结果，指示灯640执行亮灯或灭灯。

在步骤S100中，基于互感器410监测断路模块300中每一条电缆中的电流工作信号。

在步骤S200中，获取断路模块300的额定电流值的步骤，包括：调节电流整定器430为断路模块300的额定电流值，基于电流整定器430的输出档位信息确定断路模块300的额定电流值。具体的，通过人工旋转电流整定器430的旋钮431，使其档位处于断路模块300的额定电流值处。

断路模块300的工作状态包括正常工作状态和非正常工作状态，非正常工作状态包括过载状态、短路状态和机械故障状态。

步骤S210，接收工作电流值，基于工作电流值和断路模块300的额定电流值，判断断路模块300的工作状态的步骤，包括：

当工作电流值小于额定电流值、或工作电流值等于额定电流值且断路模块300处于合闸状态时，判断工作状态为正常工作状态。当工作电流值大于额定电流值时、或工作电流值等于额定电流值且断路模块300处于合闸状态时，判断工作状态为非正常工作状态。

步骤S211，判断工作状态为非正常工作状态的步骤，包括：

当工作电流值为额定电流值时、或工作电流值为额定电流值的第一倍数阈值范围内时，判断工作状态为机械故障状态。

当工作电流值为额定电流值的第二倍数阈值范围内时，且断路模块300处于开闸状态，判断工作状态为短路状态。

当工作电流值为额定电流值的第三倍数阈值范围内时，且断路模块300处于开闸状态，判断工作状态为过载状态。

具体的，第一倍速阈值为大于或等于1.0倍，小于1.3倍，即工作电流值为额定电流值的1.0倍到1.3倍之间时，判断为机械故障状态。

第二倍速阈值为8倍以上，此处不包含8倍。即工作电流值为额定电流值的八倍以上时，判断为短路状态。

第三倍速阈值为大于或等于1.3倍且小于或等于8倍，即工作电流值为额定电流值的1.3倍-8倍之间时，判断为过载状态。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种带监测模块的塑壳断路器，其特征在于：包括第一安装壳体(100)和第二安装壳体(200)，所述第一安装壳体(100)内设置有断路模块(300)，所述第二安装壳体(200)内设置有故障监测模块(400)和电源(500)；所述第二安装壳体(200)外侧连接有显示器(600)；所述故障监测模块(400)连接所述电源(500)和所述显示器(600)；

所述断路模块(300)控制电路连通或断开；

所述故障监测模块(400)获取所述断路模块(300)的工作电流值，并基于所述工作电流值监测所述电路的工作状态；所述显示器(600)对所述工作状态进行显示；

所述电源(500)向所述故障监测模块(400)、所述显示器(600)供电。

2.根据权利要求1所述的带监测模块的塑壳断路器，其特征在于：所述故障监测模块(400)包括位于所述第二安装壳体(200)内的互感器(410)、处理器(420)、电流整定器(430)；所述处理器(420)分别连接所述互感器(410)和所述电流整定器(430)；

所述互感器(410)监测所述断路模块(300)出线端的工作电流值；

所述电流整定器(430)用于设定所述断路模块(300)的额定电流值；

所述处理器(420)接收所述工作电流值和所述额定电流值，基于所述工作电流值和所述额定电流值的对比结果判断所述断路模块(300)所在电路的工作状态。

3.根据权利要求2所述的带监测模块的塑壳断路器，其特征在于：所述显示器(600)包括安装板(610)、设置在所述安装板(610)上的控制器(650)、液晶屏(620)、按键(630)、和指示灯(640)；所述控制器(650)分别连接所述液晶屏(620)、按键(630)、和指示灯(640)；

所述控制器(650)接收所述处理器(420)判断的电路工作状态，并基于所述电路工作状态控制所述液晶屏(620)显示所述断路模块(300)所在电路的工作状态，以及控制所述指示灯(640)执行亮灯或灭灯。

4.根据权利要求3所述的带监测模块的塑壳断路器，其特征在于：所述故障监测模块(400)包括第一通讯模块(450)，所述处理器(420)连接所述第一通讯模块(450)；所述第一通讯模块(450)用于传递所述处理器(420)判断所在电路的工作状态信息；

在所述第二安装壳体(200)外侧设置有与所述第一通讯模块(450)连接的第一USB数据接口(451)，所述显示器(600)通过数据线与所述第一USB数据接口(451)连接；

所述显示器(600)包括与所述控制器(650)连接的第二通讯模块(660)，所述安装板(610)外侧设置有与所述第二通讯模块(660)连接的第二USB数据接口(661)。

5.根据权利要求1所述的带监测模块的塑壳断路器，其特征在于：所述故障监测模块(400)上设置有插拔式PCB接线端子(460)，所述障监测模块(400)外侧设置有与插拔式PCB接线端子(460)连接的通讯接口(461)。

6.一种塑壳断路器监测方法，其特征在于：使用权利要求1-5任一项所述的带监测模块的塑壳断路器，包括以下步骤：

步骤S100、监测所述断路模块(300)所在电路的工作电流值；

步骤S200、接收所述工作电流值，获取所述断路模块(300)的额定电流值，基于所述工作电流值和所述断路模块(300)的额定电流值，判断所述断路模块(300)所在电路的工作状态；

步骤S300、显示器(600)接收处理器(420)判断所述电路的工作状态的结果，并显示所述电路的工作状态；

S400、基于所述处理器(420)判断所述电路的工作状态的结果，指示灯(640)执行亮灯或灭灯。

7.根据权利要求6所述的塑壳断路器监测方法，其特征在于：所述断路模块(300)所在电路的工作状态包括正常工作状态和非正常工作状态，所述非正常工作状态包括过载状态、短路状态和机械故障状态。

8.根据权利要求7所述的塑壳断路器监测方法，其特征在于：所述基于所述工作电流值和所述断路模块(300)的额定电流值，判断所述断路模块(300)所在电路的工作状态的步骤，包括：

当所述工作电流值小于所述额定电流值、或所述工作电流值等于所述额定电流值且所述断路模块(300)处于合闸状态时，判断所述工作状态为正常工作状态；

当所述工作电流值大于所述额定电流值时、或所述工作电流值等于所述额定电流值且所述断路模块(300)处于合闸状态时，判断所述工作状态为非正常工作状态。

9.根据权利要求8所述的塑壳断路器监测方法，其特征在于：所述判断所述工作状态为非正常工作状态的步骤，包括：

当所述工作电流值为所述额定电流值时、或所述工作电流值为所述额定电流值的第一倍数阈值范围内时，判断所述工作状态为机械故障状态；

当所述工作电流值为所述额定电流值的第二倍数阈值范围内时，判断所述工作状态为短路状态；

当所述工作电流值为所述额定电流值的第三倍数阈值范围内时，判断所述工作状态为过载状态，

其中，第一倍数阈值大于1，且小于所述第三倍数阈值，所述第三倍数阈值小于所述第二倍数阈值。

10.根据权利要求6所述的塑壳断路器监测方法，其特征在于：所述获取所述断路模块(300)的额定电流值的步骤，包括：调节电流整定器(430)为所述断路模块(300)的额定电流值，基于所述电流整定器(430)的输出档位信息确定断路模块(300)的额定电流值。

Images