CN206353726U - 智能电子式断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低压电器领域，具体涉及一种智能电子式断路器，其包括断路器壳体，以及设置在断路器壳体内部的电流互感器、内设附件的附件腔和智能脱扣模块；所述断路器壳体包括基座和设置在基座上部与其固定连接的盖板，所述断路器壳体一侧设置用于引出主通讯线和附件线的出线口；所述盖板下方且位于附件腔上方设置用于远程监测控制连接的主通讯接口，所述主通讯接口与控制芯片的外设串口相连；所述主通讯接口一侧设置用于连接外部设备的副通讯接口，所述副通讯接口与控制芯片的I/O端口相连或者与控制芯片的外设串口相连；本实用新型的智能电子式断路器结构简单且使用方便，互换性好且开发简便，可实现双通讯。

Description

智能电子式断路器

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，具体涉及一种智能电子式断路器。

背景技术

随着智能电网的发展，具有可通讯功能的电子式断路器也日渐增多；当前电子式断路器多采用RS485接口与中央控制室电力监控系统进行远程通讯，并实现了“四遥”功能，方便人们足不出户便能清楚了解该断路器工作状态，在应用现场，为方便开关电气设备的维护和检修，人们也开发了手持测试装置以及柜门显示单元，然而，很多电子式断路器不具有现场通讯调试功能，忽视了人们在应用现场检修时所需对当前断路器状况的了解。

再者，电子式断路器用于电流故障保护，其特性参数通过面板拨码或旋钮或按键进行设置，在一般应用中，如何友好、快捷的进行特性参数修改进行了较充分的优化与改进，但在很多高专业性、高应用可靠性场合，产品在投入应用后，保护参数一经设定一般不允许随意改动。

还有就是，现有电子式塑壳断路器除实现组网通讯外所配备的手持测试装置及柜门显示单元多采用其它内部接口方式与自定义通讯协议，使得通讯附件间互换性差和开发工作量较大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单且使用方便，互换性好，可实现双通讯的智能电子式断路器。

一种智能电子式断路器，包括断路器壳体，以及设置在断路器壳体内部的电流互感器、内设附件的附件腔5和智能脱扣模块；

所述断路器壳体包括基座和设置在基座上部与其固定连接的盖板4，所述断路器壳体一侧设置用于引出主通讯线和附件线的出线口3；

所述盖板4下方且位于附件腔5上方设置用于远程监测控制连接的主通讯接口2，所述主通讯接口2与控制芯片的外设串口相连；所述主通讯接口2一侧设置用于连接外部设备的副通讯接口1，所述副通讯接口1与控制芯片的I/O端口相连或者与控制芯片的外设串口相连。

优选的，所述智能脱扣模块包括线路板6，所述主通讯接口2、副通讯接口1均与线路板6相连；所述线路板6包括参数设定板61、设置在参数设定板61下侧与其固定连接的控制板62以及设置在控制板62下侧与其固定连接的电源板63。

优选的，所述主通讯接口2包括四个有效通讯引脚，分别是电源、GND和两个数据线引脚。

优选的，所述副通讯接口1为MicroUSB通讯接口，其包括四个有效端口，分别是电源端口、接地端口和两个通讯数据接口。

优选的，所述主通讯接口2通过通讯模块与电动机操作机构配合使用，或者主通讯接口2与校准断路器监测的电流的上位机相连，或者主通讯接口2直接与远程控制中心相连进行半双工通信，或者主通讯接口2通过独立的通讯模块与远程控制中心相连实现半双工通信；

所述副通讯接口1为USB接口，USB接口与升级断路器程序的电脑或烧写器相连，或者与校准断路器检测的电流的上位机相连，或者与现场检修和维护断路器的手持设备相连。

优选的，还包括与控制芯片相连的电源和基准电路、信号调理电路、位置检测电路、参数设定电路以及脱扣动作电路，控制芯片为MCU控制器；所述电流互感器分别与电源和基准电路、信号调理电路相连。

优选的，所述副通讯接口1为USB接口，断路器通过USB接口与内设密码保护用于现场检修维护断路器的手持设备相连。

优选的，所述副通讯接口1为无线通讯模块，断路器通过无线通讯模块与内设密码保护用于现场检修维护断路器的手持设备相连。

优选的，所述主通讯接口2通过独立的通讯模块转换为RS485通讯接口与Modbus现场总线网络相连，用以实现远程监测控制通讯；所述副通讯接口1为USB接口，USB接口与手持设备相连，或者通过独立的通讯模块转换为RS484通讯接口与显示单元相连。

优选的，所述出线口3包括设置在基座一侧中部的线槽31以及设置在盖板4一侧与所述线槽31配合的挡板32。

本实用新型的智能电子式断路器，断路器壳体一侧设置出线口，出线口用于主通讯接口出线，结构简单；断路器壳体上部位于盖板下侧设置副通讯接口，用于现场检修维护接线，使得断路器实现双路通讯，通讯功能更全面，满足了远程监控和现场通讯要求；副通讯接口与控制芯片的I/O端口程序模拟串口通信或者直接与控制芯片的外设串口相连，实现全部智能电子式断路器双路通讯的可能。此外，副通讯接口可与电脑或烧写器、手持设备、上位机相连，为智能电子式断路器的程序升级、参数设置、功能设置或试跳提供了便利；本实用新型的智能电子式断路器，统一接口标准与通讯协议，网络结构层次简单清晰。

附图说明

图1是本实用新型智能电子式断路器的结构示意图；

图2是本实用新型智能电子式断路器分解的结构示意图；

图3是本实用新型智能电子式断路器两路通讯接口通讯示意图；

图4是本实用新型智能电子式断路器工作原理示意图；

图5是本实用新型智能电子式断路器通讯原理示意图；

图6是本实用新型智能智能脱扣模块的结构示意图。

以上附图中标记为：1副通讯接口、2主通讯接口、3出线口、31线槽、32挡板、4盖板、5附件腔、6线路板、61参数设定板、62控制板、63电源板。

具体实施方式

以下结合附图1至5给出的实施例，进一步说明本实用新型的智能电子式断路器的具体实施方式。本实用新型的智能电子式断路器不限于以下实施例的描述。

如图1和2所示，所述智能电子式断路器，包括断路器壳体，以及设置在断路器壳体内部的电流互感器、内设附件的附件腔5和智能脱扣模块；所述断路器壳体包括基座和设置在基座上部与其固定连接的盖板4，所述断路器壳体一侧设置用于引出主通讯线的出线口3；所述盖板4一角下方且位于附件腔5上方设置用于远程监测控制连接的主通讯接口2，主通讯接口2与控制芯片的外设串口相连，所述主通讯接口2一侧设置用于连接外部设备的副通讯接口1，副通讯接口1与控制芯片的I/O端口相连或者与控制芯片的外设串口相连。

随着智能电网的发展，具有可通讯功能的电子式断路器应用日渐广泛，当前多数智能电子式断路器可实现与中央控制室电力监控系统的远程通讯，方便工作人员对断路器的工作状态进行了解，但是，多数智能电子式断路器所采用的的低成本控制芯片大都提供一路或者两路外设串口，而端口往往会被其他功能(比如AD采集)占用，如此利用控制芯片本身资源来实现两路通信成了难题，在进行断路器安装调试或者现场检修维护时，却因为通讯接口被占用，而无法满足现场通讯的要求。

本实用新型的智能电子式断路器，设置两路通讯接口，一路与控制芯片的外设串口相连，另一路为设置在断路器上部的副通讯接口1，副通讯接口1与控制芯片的I/O端口相连，通过模拟串口通信，或者与控制芯片的闲置外设串口相连，既满足远程监测控制通讯需求，又满足现场通讯两种需求，为断路器现场安装调试、参数设定、功能调试和检修维护提供了便利；而且，所述断路器壳体一侧设置用于引出主通讯接口2的主通讯线和附件的附件线的出线口3，为断路器的安装提供便利，附件为位置检测模块、欠压模块或分励模块等，附件线即为检测模块、欠压模块或分励模块的连接线。

如图1和2所示，所述智能电子式断路器，其包括由基座和盖板4组成的断路器壳体，断路器壳体内部设置电流互感器、设置在电流互感器一侧内设附件的附件腔5和设置在电流互感器上方的智能脱扣模块。

所述断路器壳体一侧设置用于引出主通讯线和附件线的出线口3，出线口3包括设置在基座一侧中部的线槽31以及设置在盖板4一侧中部与线槽31配合使用的挡板32。

所述智能脱扣模块包括线路板6，线路板6与设置在盖板4一角下部位于附件腔5的上方的主通讯接口2、设置在断路器壳体上部位于主通讯接口2一侧的副通讯接口1相连；所述线路板6包括参数设定板61、设置在参数设定板61下侧与其固定连接的控制板62以及设置在控制板62下侧与其固定连接的电源板63；所述参数设定板61包括设置在其一端的主通讯接口2和副通讯接口1以及多个并排设置用于设定断路器保护曲线的电位器，所述控制板62上设有位置检测端子、晶振和控制芯片，所述电源板63包括与电流互感器相连的接线端子。线路板6采用空间立体三层架构，减小了智能脱扣装置的体积，并将其设置在电流互感器上方，不占用附件槽空间。参数设定板61和控制板62之间通过插针和插座电连接且固定装配，控制板62和电源板63之间也通过插针和插座电连接且固定装配。

所述主通讯接口2与断路器控制芯片的外设串口相连，其包括四个有效通讯引脚，分别是电源引脚、GND引脚以及两个数据线引脚。如图3所示，所述主通讯接口2，或者与上位机相连，对断路器监测的电流进行校准；或者通过通讯模块或直接与远程控制中心，即中央控制室电力监控系统相连，实现远程控制中心与断路器的半双工通信，对断路器状态进行远程监测控制；或者通过外设的独立通讯模块与电动机操作机构配合使用，以实现智能电子式断路器合闸/分闸的自动控制和远程操作。

所述副通讯接口1为MicroUSB通讯接口，在断路器控制芯片外设串口充足时，USB接口与外设串口相连，当断路器控制芯片的外设串口不足时，USB接口与断路器控制芯片的I/O端口相连，模拟串口通讯；所述USB接口包括四个有效端口，分别是电源端口、接地端口和两个通讯数据接口。如图3所示，所述副通讯接口1为USB接口，或者与电脑或烧写器相连，或者与上位机相连，或者与手持设备相连；维修人员可以使用电脑或者烧写器对断路器的程序进行升级，生产人员可通过上位机对断路器监测的电流进行校准，以提高电流监测精度，用户则可以通过手持设备对断路器进行现场检修和维护，包括参数设置和试跳(用以检验断路器是否正常运行)。

优选的，如图4所示，本实用新型的智能电子式断路器包括与控制芯片相连的电源和基准电路、信号调理电路、位置检测电路、参数设定电路以及脱扣动作电路，控制芯片为MCU控制器；所述电流互感器分别于电源和电路信号调理电路、信号调理电路相连；所述控制芯片以及控制芯片相连的电路功能如下：

所述MCU控制器作为控制芯片，负责设定参数的采集、电流信号的采集与计算、开关状态的监控、脱扣信号的发出、数据通信的完成等一系列需要计算、管理与调度的工作；所述电流互感器接口，采集挂载在该断路器下的负载电流，一部分通过模块信号调理电路转换成电流采集信号送到MCU控制器进行计算与分析，另一部分通过电源和基准电路生成控制器用的供电电源和基准电源；所述参数设定电路，采集断路器面板上的电位器设定信息，MCU控制器用来初始化开关的保护状态；所述位置检测电路，检测开关的当前分合闸状态送到MCU控制器，MCU控制器根据读取到的参数设定电路开关保护状态信息，分析实际采集到的断路器负载电流，如果当前负载电流超出设定的保护曲线，所述脱扣动作电路让断路器脱扣。

优选的，在很多高专业性、高应用可靠性场合，断路器在投入应用后，保护参数一经设定一般不允许随意改动，为防止产品不被未经授权的人为修改，通常采用设置面板加铅封甚至挂锁等手段来进行管理，但这些手段并不能彻底有效防范面板参数被错误修改，且实施与管理有一定困难。同时，这些应用中特性参数的设置几乎是一次性的，所以为这些一次性设置而给每台产品配置的调节面板也是一种无形浪费。因此，断路器通过副通讯接口1与手持设备相连，手持设备内设密码保护程序，断路器上不设置参数设定面板，这就保证了断路器保护参数的稳定性，不会遭到恶意或者过失篡改。

优选的，所述副通讯接口1为无线通讯模块，断路器通过无线通讯模块与内设密码保护程序的手持设备相连，使得操作更加简便。

优选的，如图5所示，所述主通讯接口2通过外设的独立的通讯模块转换为RS485通讯接口与Modbus现场总线网络相连，用以实现远程监测控制通讯；所述副通讯接口1为USB接口，USB接口与现场检修维护断路器的手持设备相连，或者通过外设的独立的通讯模块转换为RS484通讯接口与显示单元相连；

目前，智能电子式断路器除实现组网通讯外所配备的手持测试装置及柜门显示单元多采用其它内部接口方式与自定义通讯协议，使得通讯附件间互换性差和开发工作量较大；本实用新型的智能电子式断路器，依据GB/T 27745-2011《低压电器通讯规范》，总线主站、智能电子式断路器、手持设备、显示单元均采用Modbus通讯协议和依照相同的低压电器通用数据参数表，智能电子式断路器做为网络从站分别响应来自总线主站、手持设备或柜门显示单元发出的指令；同时，总线网络、手持设备、显示单元均可为电子式塑壳断路器提供DC24V供电，以保障智能电子式断路器在非工作状态下也能响应来自网络主站的通讯指令。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能电子式断路器，包括断路器壳体，以及设置在断路器壳体内部的电流互感器、内设附件的附件腔(5)和智能脱扣模块；

其特征在于：所述断路器壳体包括基座和设置在基座上部与其固定连接的盖板(4)，所述断路器壳体一侧设置用于引出主通讯线和附件线的出线口(3)；

所述盖板(4)下方且位于附件腔(5)上方设置用于远程监测控制连接的主通讯接口(2)，所述主通讯接口(2)与控制芯片的外设串口相连；所述主通讯接口(2)一侧设置用于连接外部设备的副通讯接口(1)，所述副通讯接口(1)与控制芯片的I/O端口相连或者与控制芯片的外设串口相连。

2.根据权利要求1所述的智能电子式断路器，其特征在于：所述智能脱扣模块包括线路板(6)，所述主通讯接口(2)、副通讯接口(1)均与线路板(6)相连；所述线路板(6)包括参数设定板(61)、设置在参数设定板(61)下侧与其固定连接的控制板(62)以及设置在控制板(62)下侧与其固定连接的电源板(63)。

3.根据权利要求1或2所述的智能电子式断路器，其特征在于：所述主通讯接口(2)包括四个有效通讯引脚，分别是电源、GND和两个数据线引脚。

4.根据权利要求1或2所述的智能电子式断路器，其特征在于：所述副通讯接口(1)为MicroUSB通讯接口，其包括四个有效端口，分别是电源端口、接地端口和两个通讯数据接口。

5.根据权利要求1所述的智能电子式断路器，其特征在于：

所述主通讯接口(2)通过通讯模块与电动机操作机构配合使用，或者主通讯接口(2)与校准断路器监测的电流的上位机相连，或者主通讯接口(2)直接与远程控制中心相连进行半双工通信，或者主通讯接口(2)通过独立的通讯模块与远程控制中心相连实现半双工通信；

所述副通讯接口(1)为USB接口，USB接口与升级断路器程序的电脑或烧写器相连，或者与校准断路器检测的电流的上位机相连，或者与现场检修和维护断路器的手持设备相连。

6.根据权利要求1或2所述的智能电子式断路器，其特征在于：还包括与控制芯片相连的电源和基准电路、信号调理电路、位置检测电路、参数设定电路以及脱扣动作电路，控制芯片为MCU控制器；所述电流互感器分别与电源和基准电路、信号调理电路相连。

7.根据权利要求1或2所述的智能电子式断路器，其特征在于：所述副通讯接口(1)为USB接口，断路器通过USB接口与内设密码保护用于现场检修维护断路器的手持设备相连。

8.根据权利要求1或2所述的智能电子式断路器，其特征在于：所述副通讯接口(1)为无线通讯模块，断路器通过无线通讯模块与内设密码保护用于现场检修维护断路器的手持设备相连。

9.根据权利要求1或2所述的智能电子式断路器，其特征在于：所述主通讯接口(2)通过独立的通讯模块转换为RS485通讯接口与Modbus现场总线网络相连，用以实现远程监测控制通讯；所述副通讯接口(1)为USB接口，USB接口与手持设备相连，或者通过独立的通讯模块转换为RS484通讯接口与显示单元相连。

10.根据权利要求1所述的智能电子式断路器，其特征在于：所述出线口(3)包括设置在基座一侧中部的线槽(31)以及设置在盖板(4)一侧与所述线槽(31)配合的挡板(32)。