CN206340501U - 一种远程可控智能断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远程可控智能断路器，包括：电源单元、中央控制单元、按键设置单元、通信单元、状态指示单元和脱扣执行单元；电源单元的输入端与电源供电电路的输出端连接；中央控制单元的电源端口与电源单元的输出端连接；中央控制单元的设置端口与按键设置单元的输出端连接；中央控制单元的通信端口与通信单元的输入端连接；中央控制单元的状态端口与状态指示单元的输入端连接；中央控制单元的输出端口与脱扣执行单元的输入端连接；因为其操作方式较为智能化，实现了设置参数、远程操作、读取参数和自动脱扣功能，所以可以延长其使用寿命，故也可以减少其频繁更换次数，从而提高工作效率。

Description

一种远程可控智能断路器

技术领域

本实用新型涉及断路器领域，具体涉及一种远程可控智能断路器。

背景技术

断路器是安装在电源和负载单元之间的电气保护装置，用来保护电动机、变压器以及输电线路负载设备，主要负责电路的过载和短路保护。

目前，市场上大多数断路器都是根据线路电流通过双金属片产生热量使双金属片发生弯曲变形，从而使断路器动作实现电路保护。因为每台断路器出厂前需要调整双金属片确定额定动作电流，造成工作繁重且不能保证产品规格一致；出厂后的断路器中双金属片已经调整好，用户在使用时无法调节控制其动作电流，当用户负载过大就需要频繁更换新的断路器；断路器长时间工作，其局部因受热易损换，从而减少其使用寿命故也需要频繁更换新的断路器；此外，当线路发生故障后，由于目前的断路器没有显示功能，无法读取参数信息，需要操作人员现场检测参数，因此当操作人员不在现场时，则无法获得该断路器的数据信息，无法实现远程操作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于当电路发生故障，现有技术中的断路器工作方式比较简单，无法设置参数，无法读取参数，也无法远程操作该断路器，需要操作人员现场检测参数，其工作效率较低。

为此，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种远程可控智能断路器，包括：电源单元、中央控制单元、按键设置单元、通信单元、状态指示单元和脱扣执行单元；

所述电源单元的输入端与电源供电电路的输出端连接，获取所述电源供电电路的电能；

所述中央控制单元的电源端口与所述电源单元的输出端连接，采集所述电源供电电路中的电流信号；所述中央控制单元的设置端口与所述按键设置单元的输出端连接；所述中央控制单元的通信端口与所述通信单元的输入端连接；所述中央控制单元的状态端口与所述状态指示单元的输入端连接，所述中央控制单元的输出端口与所述脱扣执行单元的输入端连接。

可选地，本实用新型实施例所述的远程可控智能断路器，所述电源单元包括：获取子单元、整流子单元、放大子单元、稳压子单元和比较子单元；

所述获取子单元的输出端分别连接所述整流子单元的输入端和放大子单元的输入端，所述放大子单元的输出端连接所述中央控制单元；所述整流子单元的输出端连接所述稳压子单元的输入端，所述比较子单元的输出端连接所述稳压子单元的控制端。

可选地，本实用新型实施例所述的远程可控智能断路器，所述获取子单元包括：在A相、B相、C相回路中分别设置有：

铁心线圈互感器，用于提供供电电能；

空心线圈互感器，用于提供电流测量信号。

可选地，本实用新型实施例所述的远程可控智能断路器，所述按键设置单元包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

所述第一开关的一端与所述中央控制单元的第一设置端口连接，所述第二开关的一端与中央控制单元的第二设置端口连接，所述第三开关的一端与所述中央控制单元的第三设置端口连接，所述第四开关的一端与所述中央控制单元的第四设置端口连接，所述四开关的另一端接地。

可选地，本实用新型实施例所述的远程可控智能断路器，所述通信单元包括：通讯模块、稳压模块；

所述通讯模块的一端与负载设备连接，所述通讯模块的另一端与所述中央控制单元连接，所述稳压模块的输入端与所述负载设备连接。

可选地，本实用新型实施例所述的远程可控智能断路器，状态指示单元包括：显示模块和指示模块；

所述显示模块采用液晶显示器，用于显示所述电源单元输出的参数信息。

可选地，本实用新型实施例所述的远程可控智能断路器，所述指示模块包括：第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管；

所述第一发光二极管用于作为过载指示，所述第二发光二极管用于作为短路指示，所述第三发光二极管用于作为接地故障指示。

可选地，本实用新型实施例所述的远程可控智能断路器，脱扣执行单元用于执行所述智能断路器的分闸和合闸操作。

可选地，本实用新型实施例所述的远程可控智能断路器，还包括：程序设置单元，所述程序设置单元包括：比较电路和程序设置端口；

所述程序设置端口与所述比较电路的输入端和所述中央控制单元连接。

本实用新型实施例技术方案，具有如下优点：依次分别描述独立权利要求的优点和从属权利要求的优点：

本实用新型公开的一种远程可控智能断路器，包括：电源单元、中央控制单元、按键设置单元、通信单元、状态指示单元和脱扣执行单元；电源单元的输入端与电源供电电路的输出端连接，获取电源供电电路的电能；中央控制单元的电源端口与电源单元的输出端连接，采集电源供电电路中的电流信号；中央控制单元的设置端口与按键设置单元的输出端连接；中央控制单元的通信端口与通信单元的输入端连接；中央控制单元的状态端口与状态指示单元的输入端连接；中央控制单元的输出端口与脱扣执行单元的输入端连接；因为其操作方式较为智能化，实现了设置参数、远程操作、读取参数和自动脱扣功能，所以可以延长其使用寿命，故也可以减少其频繁更换次数，从而提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例中远程可控智能断路器的结构框图；

图2为本实用新型实施例中远程可控智能断路器的电源单元的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中远程可控智能断路器的其它单元的电路原理图。

附图标记：

1-电源单元；2-中央控制单元；4-通信单元；6-脱扣执行单元；

11-获取子单元；3-按键设置单元；41-通信模块；7-程序设置单元；

12-整流子单元；31-第一开关；42-稳压模块；71-比较电路；

13-放大子单元；32-第二开关；5-状态指示单元；72-程序设置端口。

14-稳压子单元；33-第三开关；51-显示模块；

15-比较子单元；34-第四开关；52-指示模块；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示：本实施例提供了一种远程可控智能断路器，包括：电源单元1、中央控制单元2、按键设置单元3、通信单元4、状态指示单元5和脱扣执行单元6；

其中电源单元1的输入端与电源供电电路的输出端连接，获取电源供电电路的电能；

中央控制单元2的电源端口与电源单元1的输出端连接，采集电源供电电路中的电流信号；中央控制单元2的设置端口与按键设置单元3的输出端连接；中央控制单元2的通信端口与通信单元4的输入端连接；中央控制单元2的状态端口与状态指示单元5的输入端连接，中央控制单元2 的输出端口与脱扣执行单元6的输入端连接。

具体地，因为电源供电电路需要提供电能和电流测量信号给电源单元 1，电源单元1将从电源供电电路获取到的电能给其它各单元电路供电，同时将采集到的电流测量信号给中央控制单元2，所以中央控制单元2将采集到的信息进行综合运算处理后控制其它各单元电路进行正常工作。

作为一种可选的实施方式，本实施例中远程可控智能断路器，如图2 所示：电源单元1包括：获取子单元11、整流子单元12、放大子单元13、稳压子单元14和比较子单元15；

获取子单元11的输出端分别连接整流子单元12的输入端和放大子单元13的输入端，放大子单元13的输出端连接中央控制单元2；整流子单元12的输出端连接稳压子单元14的输入端，比较子单元15的输出端连接稳压子单元14的控制端。

具体地，电源单元1的电流互感器CT_A、CT_B、CT_C输入端分别与A、 B、C相供电线路连接，供电线路的N相与反向放大器U2D输入端的电容C4 和电阻R4的公共端接地；电流互感器CT_A输出端1、2脚分别与桥式整流器B1输入端1、2脚连接，电流互感器CT_A输出端3脚与电容C1和电阻 R1的公共端连接，电流互感器CT_A的4脚与2.5V的电源连接；桥式整流器B1、B2、B3输出端3脚相连后与稳压子单元14的输入端连接，桥式整流器B1、B2、B3输出端4脚都接地；反向放大器U2A、U2B、U2C、U2D的同相端3、5、10、12脚相连后与电阻R9一端连接，电阻R9的另一端与2.5V 电源连接；电容C5和电阻R5并联连接，反向放大器U2A反向端2脚与已并联的电容C5和电阻R5的靠近电阻R1的公共端及电阻R1另一端连接，反向放大器U2A输出端1脚与已并联的电容C5和电阻R5另一公共端及电容C9一端连接，电容C9的另一端与反向放大器U2A的1脚接地，反向运算放大器U2A、U2B、U2C、U2D的4脚都与5V电源连接；同理，电源单元1 的B、C相具体电路元器件的连接同A相；其中反向放大器U2A的4脚还与电容C13一端和5V电源连接，电容C13的另一端接地，反向运算放大器U2A、 U2B、U2C、U3D的输出端1、7、8、14脚分别输出电流Ia、Ib、Ic、In；

比较子单元15的可调稳压二极管D4的负极与18V电源连接，可调稳压二极管D4的可调端与电阻R10、电阻R12的公共端和可调稳压二极管D4 的正极连接，电阻R12另一端与第二比较器U3D输入端12脚、电容C14及电阻R13的公共端连接，电阻R10另一端与电阻R11一端连接，电阻R11 另一端与电阻R13另一端、及双组二极管D3的正极1接地，第二比较器U3D输入端13脚与2.5V电源连接，第二比较器U3D的11脚接地，第二比较器 U3D的4脚与5V电源和电容C15一端连接，电容C15另一端与电阻R15的公共端接地，第二比较器U3D的输出端14脚与电阻R14一端连接，电阻R14 另一端与电容C14和电阻R15的公共端、双组二极管D4的负极及第一比较器U3C输入端10脚连接，第一比较器U3C输入端9脚与2.5V电源连接，第一比较器U3C的11脚接地，第一比较器U3C的4脚与5V电源连接，第一比较器U3C输出端8脚与电阻R17和电阻R16的公共端连接，电阻R16 另一端与双组二极管D3正极2端连接，电阻R17另一端与稳压子单元14 连接。

作为一种可选的实施方式，本实施例中远程可控智能断路器，获取子单元11包括：在A相、B相、C相回路中分别设置有：

铁心线圈互感器，用于提供供电电能；

空心线圈互感器，用于提供电流测量信号。

具体地，电流互感器CT_A、CT_B、CT_C每个互感器内部都由一个铁心线圈和一个空心线圈组成，空心线圈是用以制造电工产品中的线圈或绕组的绝缘电线，电感线圈中加入磁心就变为铁心线圈，可以增加电感量，可以提高电感线圈的Q值，也可以减少线圈的匝数，同时通过调整磁心的位置还可使电感线圈的电感量发生变化。其中电流互感器CT_A、CT_B、CT_C 的1、2脚为铁心线圈互感器的两端，电流互感器CT_A、CT_B、CT_C的3、 4脚为空心线圈互感器的两端。

作为一种可选的实施方式，本实施例中远程可控智能断路器，如图3 所示：按键设置单元3包括：第一开关31、第二开关32、第三开关33和第四开关34；

第一开关31的一端与中央控制单元2的第一设置端口连接，第二开关 32的一端与中央控制单元2的第二设置端口连接，第三开关33的一端与中央控制单元2的第三设置端口连接，第四开关34的一端与中央控制单元2 的第四设置端口连接，四开关(31、32、33、34)的另一端接地。

具体地，开关S1、S2、S3、S4的公共端都接地，开关S1、S2、S3、S4 另一端分别与电阻R29一端、电阻R30一端、电阻R31一端、电阻R32一端连接，电阻R29另一端、电阻R30另一端分别与中央控制单元2设置端口连接，其中电阻R31另一端、电阻R32另一端分别通过网络接口PGC、PGD 与接插件P4的9、10脚和中央控制单元2的第三、第四设置端口连接。

按键设置单元3可以用来在现场或远程设置：过载长延时脱扣整定电流Ir、过载长延时整定时间tr、短路短延时脱扣整定电流Isd、短路瞬时脱扣整定电流Ii、接地故障整定电流Ig、接地故障延时整定时间tg和N 相电流和波特率。当采集到的参数与设置后的各项额定参数进行比较后，中央控制单元2判断电路是否在正常安全地工作，从而使电路安全用电。同时，按键设置单元3还可以对检测在正常工作范围的参数进行调节大小。

作为一种可选的实施方式，本实施例中远程可控智能断路器，通信单元4包括：通讯模块41和稳压模块42；

通讯模块41的一端与负载设备连接，所述通讯模块41的另一端与中央控制单元2连接，稳压模块42的输入端与负载设备连接。

具体地，如图3所示：通信单元41通过MODBUS-RTU协议可以进行远程读取参数信息、设置参数、控制断路器进行分合闸操作。接插件P3的10、 9、8、7、4、脚分别通过网络端口RELAY1、RELAY2、RELAY3、RELAY4、RELAY5 与中央控制单元2连接，接插件P3的6脚与5V电源连接，接插件P3的5 脚接地，接插件P3的1、3脚分别通过网络端口TX_RS485、RX_RS485与中央控制单元2的通信端口和电阻R28一端、电阻R27一端连接；接插件P6 的1脚与稳压模块42的输入端连接；接插件P6的3脚与电阻R33一端、双向二极管V1的正极、通讯芯片U6的6脚连接，电阻R33另一端与RS485 的5V电源连接，接插件P6的4脚与双向二极管V1另一正极、电阻R34一端、通讯芯片U6的7脚连接，电阻R34另一端与通讯芯片U6接地端5脚接地，通讯芯片U6的2、3脚并联连接，通讯芯片U6的2、1、4脚分别通过网络端口EN_RS485、RX_RS485、TX_RS485与相应电路连接。

作为一种可选的实施方式，本实施例中远程可控智能断路器，如图3 所示：状态指示单元5包括：显示模块51和指示模块52；

显示模块51采用液晶显示器，用于显示电源单元1输出的参数信息。

具体地，接插件P1的3、2、1脚分别通过网络端口DATA_LCD、WR_LCD、 CS_LCD与中央控制单元2的第二、第三、第四状态端口连接，接插件P2的 3脚接地，接插件P2的2脚与5V电源连接，接插件P2的1脚通过网络端口HGTH_LCD与中央控制单元2第一状态端口连接。

作为一种可选的实施方式，本实施例中远程可控智能断路器，如图3 所示：其特征在于，指示模块5包括：第一发光二极管521、第二发光二极管522、第三发光二极管523；

第一发光二极管521用于作为过载指示，第二发光二极管522用于作为短路指示，第三发光二极管523用于作为接地故障指示。

具体地，中央控制单元2的第五状态端口分别与电阻R24一端、电阻 R25一端、电阻R26一端连接，电阻R24另一端、电阻R25另一端、电阻 R26另一端分别与发光二极管D7、D8、D9的正极连接，发光二极管D7、D8、 D9的负极接地。

作为一种可选的实施方式，本实施例中远程可控智能断路器，如图3 所示：脱扣执行单元6用于执行智能断路器的分闸和合闸操作。

具体地，脱扣执行单元6的输入端与所述中央控制单元2的执行端口连接，脱扣执行单元6的输出端口与接插件P5的1、2脚连接。

作为一种可选的实施方式，本实施例中远程可控智能断路器，如图3 所示：还包括：程序设置单元7，程序设置单元7包括：比较电路71和程序设置端口72；

所述程序设置端口72与所述比较电路71的输入端和所述中央控制单元2连接。

具体地，比较电路71的电阻R33一端与5V电源连接，电阻R33另一端与比较器U3B输入端5脚和电阻R34一端连接，比较器U3B输入端6脚与电阻R23一端连接，电阻R23另一端与电阻R34另一端接地，比较器U3B 的11脚接地，比较器U3B的4脚与5V电源连接，比较器U3B输出端7脚与电容C23和电阻R22的公共端连接，电容C23另一端接地，电阻R22另一端与中央控制单元2通过程序设置端口72，即通过网络端口MCLR与接插件P4的6脚连接；接插件P4的1、2脚并联接地，插件P4的3、4、5脚通过网络端口TX_RS485、EN_RS485、RX_RS485与相应电路连接，接插件P4 的7脚与5V电源连接，接插件P4的8脚接地，接插件P4的9、10脚分别通过网络端口PGC、PGD与中央控制单元2的第三、第四设置端口连接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种远程可控智能断路器，其特征在于，包括：电源单元(1)、中央控制单元(2)、按键设置单元(3)、通信单元(4)、状态指示单元(5)和脱扣执行单元(6)；

所述电源单元(1)的输入端与电源供电电路的输出端连接，获取所述电源供电电路的电能；

所述中央控制单元(2)的电源端口与所述电源单元(1)的输出端连接，采集所述电源供电电路中的电流信号；所述中央控制单元(2)的设置端口与所述按键设置单元(3)的输出端连接；所述中央控制单元(2)的通信端口与所述通信单元(4)的输入端连接；所述中央控制单元(2)的状态端口与所述状态指示单元(5)的输入端连接，所述中央控制单元(2)的输出端口与所述脱扣执行单元(6)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的远程可控智能断路器，其特征在于，所述电源单元(1)包括：获取子单元(11)、整流子单元(12)、放大子单元(13)、稳压子单元(14)和比较子单元(15)；

所述获取子单元(11)的输出端分别连接所述整流子单元(12)的输入端和放大子单元(13)的输入端，所述放大子单元(13)的输出端连接所述中央控制单元(2)；所述整流子单元(12)的输出端连接所述稳压子单元(14)的输入端，所述比较子单元(15)的输出端连接所述稳压子单元(14)的控制端。

3.根据权利要求2所述的远程可控智能断路器，其特征在于，所述获取子单元(11)包括：在A相、B相、C相回路中分别设置有：

铁心线圈互感器，用于提供供电电能；

空心线圈互感器，用于提供电流测量信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的远程可控智能断路器，其特征在于，所述按键设置单元(3)包括：第一开关(31)、第二开关(32)、第三开关(33)和第四开关(34)；

所述第一开关(31)的一端与所述中央控制单元(2)的第一设置端口连接，所述第二开关(32)的一端与中央控制单元(2)的第二设置端口连接，所述第三开关(33)的一端与所述中央控制单元(2)的第三设置端口连接，所述第四开关(34)的一端与所述中央控制单元(2)的第四设置端口连接，所述四开关(31、32、33、34)的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的远程可控智能断路器，其特征在于，所述通信单元(4)包括：通讯模块(41)和稳压模块(42)；

所述通讯模块(41)的一端与负载设备连接，所述通讯模块(41)的另一端与所述中央控制单元(2)连接，所述稳压模块(42)的输入端与所述负载设备连接。

6.根据权利要求1所述的远程可控智能断路器，其特征在于，状态指示单元(5)包括：显示模块(51)和指示模块(52)；

所述显示模块(51)采用液晶显示器，用于显示所述电源单元(1)输出的参数信息。

7.根据权利要求6所述的远程可控智能断路器，其特征在于，所述指示模块(52)包括：第一发光二极管(521)、第二发光二极管(522)、第三发光二极管(523)；

所述第一发光二极管(521)用于作为过载指示，所述第二发光二极管(522)用于作为短路指示，所述第三发光二极管(523)用于作为接地故障指示。

8.根据权利要求1所述的远程可控智能断路器，其特征在于，脱扣执行单元(6)用于执行所述智能断路器的分闸和合闸操作。

9.根据权利要求1所述的远程可控智能断路器，其特征在于，还包括：程序设置单元(7)，所述程序设置单元(7)包括：比较电路(71)和程序设置端口(72)；

所述程序设置端口(72)与所述比较电路(71)的输入端和所述中央控制单元(2)连接。