CN208385325U - 空气开关 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种空气开关，包括电能检测机构、处理器、通讯机构、脱扣器驱动机构和脱扣器；所述电能检测机构、所述脱扣器驱动机构和所述通讯机构分别与所述处理器相连；所述脱扣器驱动机构与所述处理器相连；所述脱扣器驱动机构还与所述脱扣器相连；所述通讯机构还与外部监控设备相连。采用本申请的技术方案，能够减少维护人员的工作量，提高维护效率。

Description

空气开关

技术领域

本申请涉及开关技术领域，具体涉及一种空气开关。

背景技术

传统的空气开关又被称作空气断路器，它能够在电路内部发生过负荷、短路的情况下自动切断电路，进行可靠的保护。空气开关目前被广泛的运用于500V以下的交流供配电装置中，在电路中起接通、承载和分断额定工作电流和短路等故障电流的工作。

传统空气开关工作的基本原理是，当短路电流远远大于正常的负载电流，于是短路电流就会导致机械式脱扣器脱扣，动触头便在弹簧的作用下与静触头分开，于是电路就断开了。短路电流致使机械式脱扣器脱扣动作，一般是利用电磁铁原理实现的，线圈中经过正常的负载电流时，电磁铁吸引力小，当经过短路电流的时候吸引力增大，且增大到足以促使衔铁动作，然后带动脱扣器脱扣，锁扣在反力弹簧的作用下将触头分断，切断电源。当线路发生过载时，过载电流虽不能使机械式脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动机械式脱扣器脱开，将主触头分断，切断电源。

但是，传统的空气开关在负载工作异常时，才会动作，这种动作只能体现空开后级电路工作异常的事实，其为维护人员排查故障原因提供的信息有限，增加了维护人员的工作量，降低了维护效率。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种空气开关。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种空气开关，包括电能检测机构、处理器、通讯机构、脱扣器驱动机构和脱扣器；

所述电能检测机构、所述脱扣器驱动机构和所述通讯机构分别与所述处理器相连；

所述脱扣器驱动机构与所述处理器相连；

所述脱扣器驱动机构还与所述脱扣器相连；

所述通讯机构还与外部监控设备相连。

进一步地，上述所述的空气开关中，所述通讯机构与所述外部监控设备之间采用有线或无线方式实现连接。

进一步地，上述所述的空气开关中，所述外部监控设备包括监控终端和/ 或监控服务器。

进一步地，上述所述的空气开关，还包括电源适配器；

所述电能检测机构和所述处理器分别与所述电源适配器相连。

进一步地，上述所述的空气开关，还包括熔断器；

所述熔断器的第一端与所述电源适配器相连，所述熔断器的第二端与供电电源相连。

进一步地，上述所述的空气开关中，所述熔断器采用自恢复熔断器实现。

进一步地，上述所述的空气开关，还包括运行指示机构；

所述运行指示机构与所述处理器相连。

进一步地，上述所述的空气开关中，所述脱扣器包括机械式脱扣器和电子式脱扣器；

对应地，所述脱扣器驱动机构包括机械式脱扣器驱动机构和电子式脱扣器驱动机构。

本申请的空气开关，通过电能检测机构监测供电回路数据，并通过处理器和通讯机构发送给监控设备，使得维护人员能够利用外部监控设备获取到供电回路数据，当空气开关在负载工作异常时，维护人员可以将供电回路数据作为排查故障原因的依据，维护人员无需通过到现场进行排查获取相关数据，即可比较准确的获知故障原因，并采取相关措施。采用本申请的技术方案，能够减少维护人员的工作量，提高维护效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请的空气开关实施例的结构示意图；

图2为图1所示空气开关的平面布局图；

图3为本申请的微型空气开关应用场景拓扑图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1为本申请的空气开关实施例的结构示意图，图2为图1所示空气开关的平面布局图，如图1和图2所示，本实施例的空气开关包括电能检测机构10、处理器11、通讯机构12(图2中不再示出)、脱扣器驱动机构13和脱扣器14；其中，电能检测机构10、脱扣器驱动机构13和通讯机构12分别与处理器11相连；脱扣器驱动机构13与处理器11相连；脱扣器驱动机构13 还与脱扣器14相连；通讯机构12还与外部监控设备100相连。例如，通讯机构12与外部监控设备100之间采用有线或无线方式实现连接。

在一个具体实现过程中，电能检测机构10可以实时检测供电回路电网状态和负载工作状态。例如，输入电压、输入电流、功率因数、有功功率、无功功率、视载功率、市电频率、负载能耗和空开实时温度等供电回路数据。处理器11可以通过串行外设接口(SerialPeripheral Interface，SPI)从电能检测机构10获取到供电回路数据，并对获取的供电回路数据进行管理，并将管理后的供电回路数据发送给外部监控设备100。例如，可以通过工业级RS485 通信端口，按照相关的通讯协议发送给外部监控设备100。也可以通过ZigBee无线网络，按照相关通讯协议发送给外部监控设备100，在此不再一一举例。

本实施例的空气开关，通过电能检测机构10监测供电回路数据，并通过处理器11和通讯机构12发送给外部监控设备100，使得维护人员能够利用外部监控设备100获取到供电回路数据，当空气开关在负载工作异常时，维护人员可以将供电回路数据作为排查故障原因的依据，维护人员无需通过到现场进行排查获取相关数据，即可比较准确的获知故障原因，并采取相关措施。采用本申请的技术方案，能够减少维护人员的工作量，提高维护效率。

在实际应用中，由于维护人员可以实时获取到供电回路数据，使其能够根据供电回路数据实时获知供电回路电网状态和负载工作状态，这样，维护人员能够方便对供电回路进行诊断，以对故障隐患信息进行排查，提前发现故障隐患信息，并进行解决，减少跳闸带来的损失。

例如，维护人员可以根据自己的专业知识，对供电回路数据进行分析，以预判故障隐患信息，也可以预先建立一个故障模型，由处理器11根据该故障模型和获取的供电回路数据进行分析，得到预判故障隐患信息，并生成相应的报警信号，发送给外部监控终端后，由维护人员根据该预判故障隐患信息采取相应的措施。例如，本实施例中预判故障隐患信息可以包括预判故障位置、预判故障原因和解决措施等，使得维护人员能够快捷的进行维护。

需要说明的是，本实施例中，维护人员在接收到报警信号后，在采取措施之前，可以根据自己的经验、专业知识，对处理器11得到的预判故障隐患信息进行分析，以确定处理器11得到的预判故障隐患信息是否正确，若正确，则采取相应措施，若不正确，可以利用监控设备输入相应的反馈信息、修正信息等，以对预先建立的数据模型进行调整，使得处理器11后续得到的预判故障隐患信息更加准确。

在实际应用中，外部监控设备100可以包括监控终端和/或监控服务器。可以利用监控终端或监控服务器实现本地监控，也可以利用监控终端和监控服务器实现远程监控，监控服务器获取到供电回路数据后，可以发送给监控终端，使得维护人员能够随时随地对空气开关进行维护。

本实施例中，脱扣器14包括机械式脱扣器和电子式脱扣器；对应地，脱扣器驱动机构13包括机械式脱扣器驱动机构和电子式脱扣器驱动机构。其中，机械式脱扣器与机械式脱扣器驱动机构的结构与实现原理与传统的空气开关的结构和实现原理相同，详细请参考上述相关记载，在此不再赘述。

本实施例中，处理器11与电子式脱扣器驱动机构相连，处理器11可从外部监控设备100获取控制电子式脱扣器驱动机构的控制指令，对电子式脱扣器的合闸和分闸进行控制。例如，若维护人员根据外部监控设备100获取的供电回路数据，对故障隐患进行预判，得到预判故障隐患信息时，可以利用外部控制设备向第一处理器11发送分闸控制指令，处理器11接收到分闸控制指令后，控制电子式脱扣器驱动机构启动，以使电子式脱扣器执行分闸操作。若维护人员确定故障以排除，可以利用外部控制设备向第一处理器11 发送合闸控制指令，处理器11接收到合闸控制指令后，控制电子式脱扣器驱动机构启动，以使电子式脱扣器执行合闸操作。例如，可以根据电磁铁可以分断较大电流的特性，利用桥式驱动电路，接收处理器11控制指令，实现合闸和分闸的功能。

由于维护人员需要获取到监测数据后，再根据自己的专业知识和经验作出判断，往往会导致不能及时控制脱扣器14分闸或合闸，因此，本实施中，处理器11还可以根据获取的供电回路数据得到控制电子式脱扣器驱动机构的控制指令，对电子式脱扣器的合闸和分闸进行控制。具体地，维护人员可以对处理器11进行授权，并在处理器11内设置控制预案，处理器11根据预案，自动完成控制过程，如短路保护测量周期、电磁铁吸合时间，额定过流保护阈值，分闸/合闸操作模式，能耗限制等。

在一个具体实现过程中，由于用电高峰期、不同供电回路的供电对象不同等因素，使得不同时段、不同供电回路的监控要求可能不同，因此，本实施例可以有针对性的去监控供电回路，以提高监控效率。具体地，用户可以输入相关的检测参数，并发送给处理器11后，再发送给电能检测机构10，从而电能检测机构10根据该检测参数检测供电回路数据。

例如，本实施例中，检测参数可以包括但不限制于不同时间对应的检测频率和/或不同线路的检测优先等级。可以根据实际经验获知某一供电回路的用电高峰期对应的时间，此时可以在该时间段内，按照较高的检测频率进行检测相关数据，而非用电高峰期时，可以按照较低的检测频率检测相关数据，从而降低电能检测机构10的运行功耗。还可以根据实际经验确定不同线路的检测优先等级，例如，供电回路A的供电对象相对重要，而供电回路B的供电对象相对次要，此时，可以将供电回路A设置有优先检测，而供电回路B 设置为线路A检测完毕之后再检测，在此不再一一举例说明。

如图1所示，本实施例的空气开关还可以包括电源适配器15、熔断器16 和运行指示机构17，电能检测机构10和处理器11分别与电源适配器15相连。熔断器16的第一端与电源适配器15相连，熔断器16的第二端与供电电源200 相连。运行指示机构17与处理器11相连。例如，熔断器16可以采用自恢复熔断器16实现。运行指示机构17可以为运行指示灯，脱扣器14的不同运行状态可以分别对应不同颜色，运行指示灯发出不同颜色的光。

本实施例中，供电电源200优选为市电，并通过自恢复熔断器16对整个控制回路进行保护。电源适配器15将市电转换为12V和5的直流电源，其中 12V的直流电源为电子式脱扣器驱动电路供电，5V的直流电源为处理器11、电能检测机构10和运行指示灯供电。电能检测机构10优选为使用外接电流互感器探头和电压互感器探头，通过互感器隔离的方式获取电网动态数据参数，电能检测机构10检测的电压，电流，频率等数据，通过内部演算，获得当前负载的功率因数、有功功率、无功功率、视载功率，以及负载功耗。电能检测机构10自身温控辅助功能可以有效监控其控制电路自身异常温度状态，上述供电回路数据通过通信口提供给处理器11，并完成相应的操作。

图3为本申请的微型空气开关应用场景拓扑图。如图3所示，由于同一场所中供电电源200往往需要对多个负载300，因此，可以通过RS485总线与多个空气开关400进行级联，并针对所有空气开关400设置主机500，按照相关的通信协议进行管控。其中，空气开关400的具体数目可以根据实际需求进行设置，本实施例中优选为不超过250个。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进。

Claims (8)

1.一种空气开关，其特征在于，包括电能检测机构、处理器、通讯机构、脱扣器驱动机构和脱扣器；

所述电能检测机构、所述脱扣器驱动机构和所述通讯机构分别与所述处理器相连；

所述脱扣器驱动机构与所述处理器相连；

所述脱扣器驱动机构还与所述脱扣器相连；

所述通讯机构还与外部监控设备相连。

2.根据权利要求1所述的空气开关，其特征在于，所述通讯机构与所述外部监控设备之间采用有线或无线方式实现连接。

3.根据权利要求1所述的空气开关，其特征在于，所述外部监控设备包括监控终端和/或监控服务器。

4.根据权利要求1所述的空气开关，其特征在于，还包括电源适配器；

所述电能检测机构和所述处理器分别与所述电源适配器相连。

5.根据权利要求4所述的空气开关，其特征在于，还包括熔断器；

所述熔断器的第一端与所述电源适配器相连，所述熔断器的第二端与供电电源相连。

6.根据权利要求5所述的空气开关，其特征在于，所述熔断器采用自恢复熔断器实现。

7.根据权利要求1-6任一所述的空气开关，其特征在于，还包括运行指示机构；

所述运行指示机构与所述处理器相连。

8.根据权利要求1-6任一所述的空气开关，其特征在于，所述脱扣器包括机械式脱扣器和电子式脱扣器；

对应地，所述脱扣器驱动机构包括机械式脱扣器驱动机构和电子式脱扣器驱动机构。