CN203587764U - 一种断路器监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种断路器监控装置，包括电源电路、微控制器电路、通信电路、显示电路、信号输入电路、信号输出电路、状态识别电路、按键操作电路，所述状态识别电路用于设置该装置的工作状态；所述按键操作电路用于设置显示参数及控制所述断路器；所述通信电路用于微控制器电路与断路器本体、上位机之间的数据传输；所述断路器的电压或电流信号通过信号输入电路输入至微处理器电路，然后通过信号输出电路输出至所述显示电路进行显示。该断路器监控装置能在本地和远程控制之间切换，在两种方式下都能实时查询和更改断路器保护参数，方便用户使用。具有断电后也可以精确计时的实时时钟电路，可多台通信，方便灵活，操作简便。

Description

一种断路器监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种断路器监控装置，属低压电器领域。

背景技术

低压断路器是用于低压配电电路、电动机或其他用电设备电路中，能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件（例如短路）下接通、承载和分断电流的开关电器。随着计算机、通信技术、电子技术和电力工业自动化的飞速发展，电力系统对断路器的自动化、数字化要求也日趋迫切，一般的智能型断路器已不能满足系统的需求。目前市场上的塑壳断路器，显示单元多数设置在面板上，不配有外接的显示器，当断路器安装在柜内时，不便于观察。即使配有远程的显示器，也仅提供查询功能。

中国国家知识产权局，专利号为“201120345045.4”的实用新型专利，公开了一种可远程显示的实时在线显控漏电智能保护器，该实用新型通过信号线与控制器连接的远程显示器，解决了现有技术中断路器安装在机柜内不能观察其内容的技术问题，但其只提供了显示查询功能，无法修改设置断路器参数，也不能与上位机通信。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供了一种断路器监控装置，该装置具有本地、远程两种控制方式，解决了现有技术中该类装置只能显示，不能修改设置断路器参数的问题，以及不能与上位机通信的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种断路器监控装置，其特征在于：包括电源电路、微控制器电路、通信电路、显示电路、状态识别电路、按键操作电路，所述电源电路分别与微控制器电路、通信电路、显示电路、状态识别电路、按键操作电路连接，所述微控制器电路分别与通信电路、显示电路、状态识别电路、按键操作电路连接；所述状态识别电路用于设置该装置的工作状态；所述按键操作电路用于所述断路器监控装置的界面控制以及对所述断路器的分合闸操作；所述通信电路用于微控制器电路与断路器本体之间的数据传输以及用于微控制器与上位机之间的数据传输；所述的显示电路用于显示所述断路器的各种参数。

为了进一步解决断电后精确计时的问题，本装置还包括用于计时的实时时钟电路，所述实时时钟电路与所述微控制器电路连接。

为了更进一步解决状态指示问题，本方案还包括用于指示工作状态的指示电路，所述指示电路与所述微控制器电路连接。

为了再进一步解决功能扩展灵活问题，本方案还包括信号输入电路和信号输出电路，所述的信号输入电路和信号输出电路分别与微控制器电路连接。

所述指示电路包括LED指示灯。

所述状态识别电路包含至少一只光耦和一只电阻。

所述显示电路包括LCD液晶显示屏及其驱动电路。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

（1）该断路器监控装置能在本地和远程控制之间切换，在两种方式下都能实时查询和更改断路器保护参数，方便用户使用。

（2）具有实时时钟电路，即使断电，也能精确计时。

（3）断路器监控装置能与一台或多台断路器通信，方便灵活。

（4）菜单内容丰富，显示直观，操作简便。

（5）功能扩展灵活。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电源电路示意图。

图3为本实用新型的结构示意图。

图4为本实用新型的电源电路。

图5为本实用新型的微控制器电路及按键操作电路。

图6为本实用新型的通信电路和状态识别电路。

图7为本实用新型的实时时钟电路。

图8为本实用新型的指示电路和显示电路。

图9为本实用新型的通信状态下柱状图表显示界面。

图10为本实用新型的通信状态下指针显示界面。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：

为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种断路器监控装置，包括电源电路、微控制器电路、通信电路、状态识别电路、显示电路、指示电路、按键操作电路，用于精确计时的实时时钟电路，信号输入电路和信号输出电路，所述的微控制器电路分别与通信电路、状态识别电路，显示电路、指示电路、按键操作电路、信号输入电路、信号输出电路连接。

所述电源电路示意图如图2所示，包括DC-DC电源电路，DC24V电压经过DC-DC电源电路转换后输出直流电源VCC为微控制器电路、通信电路、状态识别电路、显示电路、指示电路、按键操作电路、信号输入输出电路提供工作电压。

所述的通信电路包括通信接口电路1、通信接口电路2，所述通信接口电路1与断路器本体连接，用于微控制器电路与断路器本体之间的数据传输，通信接口电路2与上位机连接，用于微控制器与上位机之间的数据传输；所述通信接口电路1与断路器本体之间、通信接口电路2与上位机之间均采用通信总线的连接方式连接。

所述的按键操作电路用于实现断路器监控单元的界面控制，且具有独立的分闸、合闸操作按键，能对断路器进行分闸或合闸操作； 

所述的状态识别电路用于设置该装置的工作状态；采用外部输入切换远程/本地模式，在远程模式，上位机能对断路器本体进行读/写操作，监控装置只能对断路器本体进行读操作，在本地模式，上位机只能对断路器本体进行读操作，监控装置能对断路器本体进行读/写操作。所述的状态识别电路包含至少一只光耦和一只电阻。

所述的显示电路由LCD液晶显示屏及其驱动电路构成。

所述的指示电路由LED指示灯构成。

所述信号输入电路可以是由光耦组成的数字量输入单元，接收输入的状态量信息，也可以采用模拟器件构成的模拟量输入单元，对输入的电流信号或电压信号进行处理，例如将外部标准互感器二次侧电流或电压信号进行处理，再将输出送至微处理器进行采样，或者数字输入、模拟输入两者兼有，微处理器根据接收到的信号获取测量的电流和电压。所述信号输入电路也可以做成扩展模块的方式，方便功能的扩展。

所述的信号输出电路可以是由继电器组成的输出单元，输出无源触点信号，或者采用光耦、晶体管等组成的输出单元，输出有源触点信号，例如过载报警输出等。

本实用新型的断路器监控装置可与具有通信功能的断路器、协议转换器和上位机构成一种通信系统，具有通信功能的断路器通过监控装置与协议转换器连接；协议转换器与上位机连接，将通信总线协议转换成RS232协议与上位机通信。

本断路器监控装置结构如图3所示，包括外壳、电路板组件，外壳上可设置控制面板及显示装置。

所述的电源电路电路图如图4所示，主要由降压型开关调节器和外围电路组成。直流24V电源输入，经过DC-DC降压芯片N1降压、电阻R4、R5分压、电容C5滤波，产生系统工作电压VCC，为微控制器电路、通信电路、实时时钟电路、显示电路、指示电路、状态识别电路，按键操作电路，模拟量和数字量输入单元以及继电器无源输出触点供电。所述的降压芯片N1优先采用开关调节器LM5007。

所述的微控制器电路及按键操作电路如图5所示，微控制器电路分别与通信电路、按键操作电路、指示电路、显示电路、状态识别电路和实时时钟电路相连接；按钮S1-S6，上拉电阻R13-R16构成按键操作电路，如微控制器与按钮相连的引脚无内部上拉电阻，可在引脚外部增加对应的上拉电阻。微处理器N2根据相应I/O口线的高低电平读取按钮状态，6个按钮分别为“确定”、“返回”、“上翻”、“下翻”、“合闸”、“分闸”，通过这些按钮的组合能实现该断路器监控装置的界面控制并对带有电操作的断路器进行分合闸操作。

所述的通信电路和状态识别电路如图6所示，通信电路包括通信接口电路1、通信接口电路2，通信接口电路1与断路器本体之间相互通信，通信接口电路2与上位机之间相互通信。通信接口电路1由485接口芯片N3、上拉电阻R10、下拉电阻R11、TVS管D3、D4和连接器X1组成，其中TVS管D3、D4起浪涌保护作用，X1可与断路器本体连接。通信接口电路2由485接口芯片N4、上拉电阻R12、下拉电阻R13、TVS管D5、D6和连接器X2组成，D5、D6为浪涌保护器件，X2可与上位机连接。

状态识别电路由电阻R8、R9及光耦N5组成。通过外部导线或转换开关对连接器X2的1、2脚进行短路或开路操作来使光耦导通或截止，从而实现本地和远程控制的切换，可定义开路时为远程，短路时为本地。当在外部短接X2的1、2脚后，光耦输入端为高电平，光耦导通，光耦输出端对地为低电平，也即微处理器的6脚输入为低电平，微处理器识别到为低电平状态后，监控装置进入本地模式工作状态，实现本地模式时的功能，此时操作监控装置能对断路器本体进行读操作和写操作。当在外部开路X2的1、2脚后，光耦输入端为低电平，光耦截止，光耦输出端对地为高电平，也即微处理器的6脚输入为高电平，微处理器识别到高电平状态后，监控装置进入远程模式工作状态，此时操作监控装置只能对断路器本体进行读操作。通过状态识别电路，微处理器能自动判别本地和远程模式，切换灵活，实现简单。

通信过程简述如下：微处理器先通过通信接口电路1获取断路器本体信息，进行相关处理，再通过通信接口电路2把数据传送到上位机。当上位机要获得断路器本体数据时，先通过通信接口电路2把指令传送到微处理器，微处理器进行相关处理后，再通过通信接口电路1把指令传送断路器本体。在无上位机时，微处理器通过通信接口电路1与断路器本体进行信息交换。

所述的实时时钟电路如图7所示，N2为时钟芯片，G1为外部晶振，电阻R4、R5、R6是时钟芯片的上拉电阻，超级电容C3作为时钟芯片的后备电源，当外部电源断电时，保证时钟芯片正常工作，准确计时。

所述的指示电路和显示电路如图8，图9，图10所示，显示电路由液晶显示屏和其外围驱动电路组成，电阻R15、三极管V1组成了液晶背光控制电路；指示电路由LED二极管和限流电阻组成；指示电路和显示电路根据接收的微处理器指令，点亮相应的指示灯，并在液晶显示屏显示断路器测量值、断路器信息及状态等参数；例如图8、图9为在本监控装置通信状态下，以电流为例在液晶显示屏上显示的两种电流显示界面，图8为柱状图表显示界面，图9为指针显示界面。

本实用新型主要保护硬件电路连接关系及结构，不涉及方法特征，其涉及的内部处理过程属于本领域的公知常识，可以通过多种方式实现，或者本领域技术人员根据现有技术的启示很容易完成，微控制器工作过程不属于本方案的技术创新点。

所述微控制器可采用单片机、FPGA、DSP等各系列芯片中的一种，具体型号可根据具体条件选择，其详细信息或处理过程可参考相关芯片的说明书及典型应用。

Claims (7)

1.一种断路器监控装置，其特征在于：包括电源电路、微控制器电路、通信电路、显示电路、状态识别电路、按键操作电路，所述电源电路分别与微控制器电路、通信电路、显示电路、状态识别电路、按键操作电路连接，所述微控制器电路分别与通信电路、显示电路、状态识别电路、按键操作电路连接；所述状态识别电路用于设置该装置的工作状态；所述按键操作电路用于所述断路器监控装置的界面控制以及对所述断路器的分合闸操作；所述通信电路用于微控制器电路与断路器本体之间的数据传输以及用于微控制器与上位机之间的数据传输；所述的显示电路用于显示所述断路器的各种参数。

2.根据权利要求1所述的断路器监控装置，其特征在于：还包括用于计时的实时时钟电路，所述实时时钟电路与所述微控制器电路连接。

3.根据权利要求1所述的断路器监控装置，其特征在于：还包括用于指示工作状态的指示电路，所述指示电路与所述微控制器电路连接。

4.根据权利要求1所述的断路器监控装置，其特征在于：还包括信号输入电路和信号输出电路，所述的信号输入电路和信号输出电路分别与微控制器电路连接。

5.根据权利要求3所述的断路器监控装置，其特征在于：所述指示电路包括LED指示灯。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的断路器监控装置，其特征在于：所述状态识别电路包含至少一只光耦和一只电阻。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的断路器监控装置，其特征在于：所述显示电路包括LCD液晶显示屏及其驱动电路。

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