CN113725031A

CN113725031A - 一种电的开关

Info

Publication number: CN113725031A
Application number: CN202010457967.8A
Authority: CN
Inventors: 周健; 刘万里; 邹勇光; 臧雨松; 南寅
Original assignee: Tianjin Svrui Intelligent Electrical Co Ltd
Current assignee: Tianjin Svrui Intelligent Electrical Co Ltd
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-11-30

Abstract

一种电的开关，包括绝缘外壳，所述绝缘外壳包括依次设置的基座、绝缘盖和面盖、在所述绝缘外壳内设有动触头、静触头、转轴、灭弧室、操作机构、手柄、电流采集器、电子控制器和通信模块，绝缘盖与面盖之间形成一个空腔，空腔内设置有所述电子控制器的至少一个电子线路板的基板，所述面盖上设置有容纳所述手柄运动及人手操作的梯状或梯形状纵向凹腔，所述手柄的操作部设于所述凹腔内。本发明易于降低项目成本，精简设备，提高模块或设备的共享度，适应老旧设备升级改造。该开关在包含新增模块的前提下，占有空间小，集成度高，可靠性高。

Description

一种电的开关

技术领域

本发明涉及低压电器领域，具体涉及一种电的开关。

背景技术

随着国家电网不断推进泛在电力物联网建设，电力系统中的各个产品不断改造升级，开关除保持原有过载、短路等保护功能外，还增加了电气量数据检测、通信、数据显示等功能。为了实现这些新功能，需要增加通信模块、更多的电子控制器、显示模块、高精度宽量程的电流采集模块、电压采集模块。各种模块的加入使得开关的内腔尺寸不能容纳如此繁多的模块。便衍生出诸如背包式开关、LTU等外围设备。设备的增加使得低压配电系统的复杂度增加，并且不易于类似功能模块功能共享，重复建设、设备利用不重复、可靠度降低、维护工作繁杂等一些列问题产生。

降低项目成本，精简设备，提高模块或设备的共享度，适应老旧设备升级改造，现急需开发一种新型开关，该开关在包含所有新增模块的前提下，占有空间小，集成度高，可靠性高。

新增模块的加入使得开关内部的结构过于紧凑，传导对流散热效应下降，产品的温升不能达到相应标准的要求。

发明内容

为了解决以上问题的至少之一，本发明提出一种电的开关，技术方案如下：

一种电的开关，包括绝缘外壳，所述绝缘外壳包括依次设置的基座、绝缘盖和面盖，在所述绝缘外壳内设有动触头、静触头、转轴、灭弧室、操作机构、手柄、电流采集器、电子控制器和通信模块，所述绝缘盖与面盖之间形成一个空腔，所述空腔内设置有所述电子控制器的至少一个电子线路板的基板，所述面盖上设置有容纳所述手柄运动及人手操作的梯状或梯形状纵向凹腔，所述手柄的操作部设于所述凹腔内。

优选的，所述凹腔设有上端口和下端口，所述上端口的开口面积大于所述下端口的开口面积。

优选的，所述手柄的上端面在合闸位、分闸位、脱扣位中的至少一个位置超过所述面盖的顶面或在上述位置均不超过所述顶面（8-D）。

优选的，所述手柄在开关分闸状态时位于所述凹腔靠近进线端的一侧，在开关脱扣状态位于所述凹腔的中部，在开关分闸状态位于所述凹腔靠近出线端的一侧。

优选的，所述手柄一侧设有圆弧过渡联结的操作面，另一侧相对设有弧形凹面。

优选的，在所述电子控制器上设置人机交互接口、通信接口、计量校准接口、温度测量输入接口、断路器状态信号接口、分励控制接口和N极电压输入接口中的一种或多种。

优选的，所述手柄的操作部设有Z字形折弯。

优选的，所述电子线路板的基板形状为大致矩形、L型、U型或口型，所述基板上设置电压自生电源电路、后备电源电路、温度测量电路、保护显示控制电路和计量电路的一种或多种。

优选的，所述通信模块位于电子线路板的基板的左侧或上侧。

优选的，所述通信模块采用无线通信和/或有线通信方式，无线通信包括4G、5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT和LoRa等通信方式中的至少一种，有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN、CAN、DeviceNet和Profibus等通信方式中的至少一种。

优选的，所述电流采集器包括电流采样用的铁芯互感器、电流计量用的计量互感器和空心互感器的至少一种，当为电流采样用的铁芯互感器和电流计量用的计量互感器组合构成时，所述计量互感器位于铁芯互感器的靠近进线端的一侧，当为电流计量用的计量互感器和空心互感器组合构成时，所述空心互感器位于计量互感器靠近进线端的一侧。

优选的，所述空腔可容纳辅助、报警、分励或欠压附件中的一种或多种。

优选的，所述面盖设有人机交互模块，所述人机交互模块包括但不限于计量显示、计量校准LED、故障指示和运行指示中的一种或多种。

优选的，所述辅助、报警、分励或欠压附件可穿过电子线路板的基板安装在绝缘盖的凹槽内或先于所述基板安装于所述凹槽内。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提供了一种电的开关，该开关除了可以实现过载、短路保护等常规功能外，还可以实现线路电气量测量/计量、故障就地研判、远程通信、本地及远程显示等功能。

2、该开关适应泛在电力物联网升级产品，增大了开关内部容纳电子元器件的空间，提供了良好的电磁兼容、散热环境，易于器件选型、布置及连接，结构零部件借用度高，提高了标准化水平及产品可靠性，该开关保持原有安装尺寸，易于产品升级替代。

3、该开关内部结构设计和各模块布局合理，可以适应老尺寸箱体高度；同时，保持了原有安装尺寸，易于产品升级替代。自国家电网提出泛在电力物联网以来，电力系统中各个产品正在不断升级改造，项目中各产品的匹配与合理布局是项目实施的重点。本发明中的开关对开关内部结构进行了精巧的设计，各模块间的布局合理，达到了满足功能前提下的更合理的应用尺寸。

4、手柄在供人操作的区域为一侧是由圆弧过渡联结的操作面另一侧为贴合人手指形状符合机工程学的弧形凹面这为操作者提供舒适的操作手感。

5、Z字形折弯手柄既满足了所述的开关在合闸或分闸时，手柄与面盖有了足够的距离，使得所述的开关可以可靠的合闸分闸，又为操作者提供了足够的分合闸操作空间。最终，开关的高度可以适用原有箱体，不需对原箱体进行更换，同时，保持了原有的安装尺寸，安装时只需对原有开关进行更换即可，不需要增设诸如LTU/背包等外围设备，从而提高开关集成度水平，精简设备，提高开关共享能力。

6、该开关在绝缘外壳中设置凹槽、腔体及两者互通的通道，使得凹槽与腔体有机地联系在一起（含内部元器件之间的联系），器件或模块的设置更加灵活多样。

7、该开关的电子控制器设置分励脱扣功能，弥补了某些传统产品无法实现分励脱扣功能的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种开关内部结构示意图。

图2为本发明的一种开关去除面盖后的俯视图。

图3为本发明的一种开关另一角度内部结构示意图。

图4为本发明的一种开关整体结构示意图。

图5为本发明的一种开关的手柄结构示意图。

图6为本发明的一种开关的手柄另一角度结构示意图。

图7为本发明的一种开关的手柄另一实现方式结构示意图。

图8为本发明的一种开关另一角度整体示意图。

图9为本发明的一种开关的基板结构示意图。

图10为本发明的一种开关的基板另一结构示意图。

图11为本发明的一种开关的电流采集器一实施例布置示意图。

图12为本发明的一种开关的电流采集器另一实施例布置示意图。

图13为本发明的一种开关的面盖结构示意图。

图14为本发明的一种开关的绝缘盖结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件的任何修改、替换和改进。

如图1至图14所示，本实施例公开了一种电的开关，所开关包括绝缘外壳，所述绝缘外壳包括沿其高度方向依次设置的基座9、绝缘盖1和面盖8，所述基座9、绝缘盖1和面盖8围合形成所述绝缘外壳，在所述绝缘外壳内设有动触头2、静触头3、转轴4、灭弧室5、机构6，手柄7、电流采集器10、电子控制器11和通信模块12，所述动触头2、静触头3、转轴4、灭弧室5、机构6设于沿所述绝缘外壳的高度方向设于所述绝缘盖1的下方。所述动触头2可在所述机构6的带动下绕所述转轴4与所述静触头3闭合或断开，从而可以实现电路的接通或断开，所述灭弧室5对所述动触头2和所述静触头3断开时产生的电弧进行切割冷却，保证电器安全。

所述电流采集器10可采集所述开关的电流信息，并传递给所述电子控制器11，所述电子控制器11接收到所述电流采集器10采集的信息后判断是否采取保护措施。具体的，所述电流采集器10可采铁芯互感器10-1、计量互感器10-2和空心互感器10-3中的任意一种或多种，根据所述断路器所要实现的功能进行设置即可，在此不做限制。所述电子控制器11至少包括一块电子线路板。

具体的，在所述绝缘盖1与所述面盖8之间形成一个空腔18，优选的，所述空腔18为矩形空腔，所述空腔18内设置有电子控制器11的至少一个电子线路板的基板11-1，所述基板11-1形状为大致矩形、L型、U型或口型，所述基板11-1上设置电压自生电源电路11-1A、后备电源电路11-1B、温度测量电路11-1C、保护显示控制电路11-1D和计量电路11-1E的一种或多种。

电子控制器11包括电压采集元件、MCU、计量IC、电流自生电源、载波通信模组、载波通信模块、485通信模块、4G/5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT、LoRa、LAN、CAN、DeviceNet、Profibus、I2C、SPI等通信的电子元器件，器件或模块的设置更加灵活多样。

进一步的，在所述电子控制器11上设有人机交互接口11-Jk2、通信接口11-Jk3、计量校准接口11-Jk4、温度测量输入接口11-Jk5、断路器状态信号接口11-Jk6、分励控制接口11-Jk7和N极电压输入接口11-Jk8中的一种或多种，上述接口可根据产品的实际功能需要进行全部或部分设置，在此不做限制。具体的，所述断路器状态信号接口11-Jk6对开关状态评估及故障就地研判提供了必要的硬件基础，进一步的，所述电子控制器11设置有分励脱扣器接口，用于接入分励控制模拟信号；所述分励控制模拟信号通过电子控制器11转换后，通知所述开关内设置的磁通变换器执行电路工作，所述磁通变换器驱动所述机构6完成脱扣的操作，进而实现分励脱扣的功能。

请继续参考图1所示，在所述面盖8上设有容纳所述手柄7运动及人手操作的梯形状的凹腔8-1，所述凹腔8-1沿所述面盖8的长度方向延伸，所述手柄7的操作部设于所述凹腔8-1内。

进一步的，所述凹腔8-1包括上端口8-a1和下端口8-a2，所述上端口8-a1的开口面积大于所述下端口8-a2的开口面积。手柄7突出面盖8的顶面8-D或所述手柄在合闸位、分闸位、脱扣位不超过面盖8的顶面8-D，手柄7在开关分闸状态时位于所述的凹腔8-1靠近进线端的一侧，在开关脱扣状态位于所述的凹腔8-1的中部，在开关分闸状态位于所述的凹腔8-1靠近出线端的一侧。

进一步的，所述手柄7有多种不同的实现方式，如图4所示在所述手柄7的供人操作的区域一侧是由圆弧过渡联结的操作面7-1，另一侧为贴合人手指形状符合人机工程学的弧形凹面7-2。

进一步的，所述手柄7是为供人操作的区域为Z字形折弯，既满足了所述的开关在合闸或分闸时，手柄与面盖有了足够的距离，使得所述的开关可以可靠的合闸分闸，又为操作者提供了足够的分合闸操作空间。

所述电流采集器10包括电流采样用的铁芯互感器10-1和/或电流计量用的计量互感器10-2和/或空心互感器10-3，当为电流采样用的铁芯互感器10-1和电流计量用的计量互感器10-2组合构成时，所述计量互感器10-2位于铁芯互感器10-1的靠近进线端的一侧，当为电流计量用的计量互感器10-2和空心互感器10-3组合构成时，所述空心互感器10-3位于计量互感器10-2的靠近进线端的一侧。

在所述面盖8上设有人机交互模块8-2，所述人机交互模块8-2包括按钮显示屏、指示灯等，通过所述人机交互模块8-2可方便操作人员观察了解电路运行情况，并可进行相应操作。益处是方便输入信息，及时查看信息，效率更高，更简单，更方便，更直观。

如图2所示，所述通信模块12沿所述绝缘外壳的宽度方向设于所述基板11-1的左侧或沿所述绝缘外壳的长度方向设于所述基板11-1的上侧，所述通信模块12可通过无线通信和/或有线通信方式与外部进行通信，所述无线通信包括4G、5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT和LoRa等通信方式中的至少一种，有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN、CAN、DeviceNet和Profibus等通信方式中的至少一种。

进一步的，在所述空腔18内还设有辅助、报警、分励或欠压附件中的一种或多种，可根据产品功能的实际需要选择其中的一种或多种即可，在安装时可先安装所述基板11-1，所述辅助、报警、分励或欠压附件再穿过所述电子线路板11-1安装在所述绝缘盖1的凹槽111内，所述凹槽111位于所述手柄7的两侧。当然，也可先将所述辅助、报警、分励或欠压附件安装在所述凹槽111内后，再进行所述基板11-1的安装，在此不做限制。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims

1.一种电的开关，包括绝缘外壳，所述绝缘外壳包括依次设置的基座（9）、绝缘盖（1）和面盖（8），在所述绝缘外壳内设有动触头（2）、静触头（3）、转轴（4）、灭弧室（5）、操作机构（6）、手柄（7）、电流采集器（10）、电子控制器（11）和通信模块（12），其特征在于：所述绝缘盖（1）与面盖（8）之间形成一个空腔（18），所述空腔（18）内设置有所述电子控制器（11）的至少一个电子线路板的基板（11-1），所述面盖（8）上设置有容纳所述手柄（7）运动及人手操作的梯状或梯形状纵向凹腔（8-1），所述手柄的操作部设于所述凹腔（8-1）内。

2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述凹腔（8-1）设有上端口（8-a1）和下端口（8-a2），所述上端口（8-a1）的开口面积大于所述下端口（8-a2）的开口面积。

3.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述手柄（7）的上端面在合闸位、分闸位、脱扣位中的至少一个位置超过所述面盖（8）的顶面（8-D）或在上述位置均不超过所述顶面（8-D）。

4.根据权利要求3所述的开关，其特征在于：所述手柄（7）在开关分闸状态时位于所述的凹腔（8-1）靠近进线端的一侧，在开关脱扣状态位于所述的凹腔（8-1）的中部，在开关分闸状态位于所述的凹腔（8-1）靠近出线端的一侧。

5.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述手柄(7)一侧设有圆弧过渡联结的操作面（7-1），另一侧相对设有弧形凹面（7-2）。

6.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：在所述电子控制器（11）上设置人机交互接口（11-Jk2）、通信接口（11-Jk3）、计量校准接口（11-Jk4）、温度测量输入接口（11-Jk5）、断路器状态信号接口（11-Jk6）、分励控制接口（11-Jk7）和N极电压输入接口（11-Jk8）中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述手柄(7)的操作部设有Z字形折弯。

8.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述电子线路板的基板（11-1）形状为大致矩形、L型、U型或口型，所述基板（11-1）上设置电压自生电源电路（11-1A）、后备电源电路（11-1B）、温度测量电路（11-1C）、保护显示控制电路（11-1D）和计量电路（11-1E）的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述通信模块（12）位于电子线路板的基板（11-1）的左侧或上侧。

10.根据权利要求10所述的开关，其特征在于：所述通信模块（12）采用无线通信和/或有线通信方式，无线通信包括4G、5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT和LoRa等通信方式中的至少一种，有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN、CAN、DeviceNet和Profibus等通信方式中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述电流采集器（10）包括电流采样用的铁芯互感器（10-1）、电流计量用的计量互感器（10-2）和空心互感器（10-3）的至少一种，当为电流采样用的铁芯互感器（10-1）和电流计量用的计量互感器（10-2）组合构成时，所述计量互感器（10-2）位于铁芯互感器（10-1）的靠近进线端的一侧，当为电流计量用的计量互感器（10-2）和空心互感器（10-3）组合构成时，所述空心互感器（10-3）位于计量互感器（10-2）靠近进线端的一侧。

12.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述空腔（18）可容纳辅助、报警、分励或欠压附件中的一种或多种。

13.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述面盖(8)设有人机交互模块(8-2)，所述人机交互模块（8-2）包括但不限于计量显示、计量校准LED、故障指示和运行指示中的一种或多种。

14.根据权利要求13所述的开关，其特征在于：所述辅助、报警、分励或欠压附件可穿过电子线路板的基板（11-1）安装在绝缘盖（1）的凹槽（111）内或先于所述基板（11-1）安装于所述凹槽（111）内。