CN211182128U - 基于电流检测控制重合闸的电源管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，包括串联在负载电路中的微型断路器，所述微型断路器通过执行单元中的电操装置实现合闸和/或跳闸，所述执行单元电连接处理单元，所述处理单元分别电性连接有电源模块、检测模块和通讯模块；所述通讯模块中具有用于与云服务器无线通信的发射单元；所述处理单元通过检测信号处理单元与检测模块电连接。用于实现电路的故障检测，对于因瞬时过载或者临时保护性跳闸的电路，能够无需人工亲自前往合闸而实现自动合闸或者远程合闸，达到省时省力，大大缩短停电的时间，尽可能减小因停电导致的损失。

Description

基于电流检测控制重合闸的电源管理系统

技术领域

本实用新型涉及断路器及断路器管理技术领域，尤其涉及具有自动重合的断路器及其对自动重合断路器进行管理实现远程控制的系统领域，具体涉及基于电流检测控制重合闸的电源管理系统。

背景技术

断路器是几乎所有的负载电路在电源干路上均有设置的装置，其目的是为了实现负载电路的安全工作。当电路中出现了短路，断路或者过载时，基于保护作用，断路器会自动断开，使得负载电路断电，从而达到保护的功能。但是现实生活中，多数的断路器自动跳闸是因为瞬时的过载或者保护断电，当断路器自动跳闸之后，负载电路要想重新通电，则要么需要人工亲自前往断路器所处位置进行处理，要么就安装智能自动重合的断路器。由于自动断路器的种类有很多，有的是基于单一的断路器进行自检然后自动合闸，有的是需要后台服务器进行检测，当故障排除后再远程进行合闸。由于一个庞大的电网中存在不计其数的断路器，若所有的断路器都是需要人工去处理，那么在因瞬时过载或者漏电导致的跳闸，人工实现电力恢复的合闸成本是巨大的。鉴于此，则需要一套科学的管理系统和可靠的自动合并的断路器来解决现有的技术问题。

实用新型内容

为了解决背景技术中所述现有技术存在的采用人工合闸导致的人力物力投入，且合闸效率低，电力恢复时间长的问题，本申请提供基于电流检测控制重合闸的电源管理系统。用于实现电路的故障检测，对于因瞬时过载或者临时保护性跳闸的电路，能够无需人工亲自前往合闸而实现自动合闸或者远程合闸，达到省时省力，大大缩短停电的时间，尽可能减小因停电导致的损失。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，包括串联在负载电路中的微型断路器，所述微型断路器通过执行单元中的电操装置实现合闸和/或跳闸，所述执行单元电连接处理单元，所述处理单元分别电性连接有电源模块、检测模块和通讯模块；所述通讯模块中具有用于与云服务器无线通信的发射单元；所述处理单元通过检测信号处理单元与检测模块电连接，所述检测模块由强电负载检测单元和弱电负载检测单元组成；所述处理单元和电源模块之间还设置有用于稳定平衡电流的限流单元；所述处理单元是通过采用型号为STC15W415AS-TSSOP28的单片机将来自于检测信号处理单元的信号通过发射单元与云服务器进行信息交换再向执行单元发出动作指令信号，控制所述微型断路器的通断；所述处理单元还连接有用于显示检测模块检测到的故障状态的显示单元。

优选地，所述电源模块、检测模块、通讯模块和执行单元为集成在一起的壳体结构且与所述微型断路器通过卡扣连接；所述壳体结构上设置有电源模块的电源接口、用于RS方式实现插接通讯的通讯接口、天线接口、第一检测接口、第二检测接口和信号转换接口，以及所述发射单元所需的插卡槽；所述壳体结构上还设置有所述显示单元中用于显示检测状态的数码管和指示二极管。

优选地，所述电操装置设置在所述壳体结构内切贴合所述微型断路器安装，所述电操装置中的L型摆臂通过拨杆拨动闸开关实现合闸和/或跳闸。

优选地，所述电操装置包括驱动依次驱动连接的电机、蜗杆、第一减速齿轮、第二减速齿轮、第三减速齿轮、第四减速齿轮和用于控制所述微型断路器通断的开合闸机构。

优选地，所述开合闸机构包括与所述第三减速齿轮啮合转动的月牙齿环，所述月牙齿环嵌套卡接有用于结合或者分离来自月牙齿环转动扭矩的离合件，所述离合件通过同轴心安装卡接的L型摆臂拨动所述微型断路器实现跳/合闸。

优选地，所述月牙齿环的端面上设置有至少一个挡片，所述离合件的端面设置有用于容纳所述挡片的弧形槽，所述离合件轴向中心设置有用于嵌套所述L型摆臂轴向端的通孔。

优选地，所述微型断路器上的闸开关通过所述L型摆臂端头固定连接的拨杆拨动；所述拨杆与所述离合件同轴转动，所述电机通过处理单元给出的正反向电信号执行正反转转动，并通过驱动拨杆以L型摆臂为半径摆动实现微型断路器的通断。

优选地，所述电操装置还包括合闸模式调整机构，具体包括滑动设置在所述电操装置壳体结构上的调节滑盖，所述调节滑盖的下表面一端竖直向下延伸形成拨片，所述拨片安装在所述离合件和L型摆臂之间，所述拨片通过调节滑盖的左右滑动实现离合件与L型摆臂的结合或分离；所述壳体结构上设置有至少一对卡扣，所述微型断路器上设置有与所述卡扣配合的扣槽。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型系统结构框图；

图2是本实用新型的结构斜向仰视轴测图；

图3是本实用新型的结构斜向俯视轴测图；

图4是不带微型断路器的立体结构图；

图5是电操装置的内部结构图；

图6是开合闸机构的爆炸图；

图7是图6的反向视角爆炸图；

图8是实施例1中电源模块电路图；

图9是实施例1中限流单元电路图；

图10是实施例1中处理单元电路图；

图11是实施例1中显示单元电路图；

图12是实施例1中检测单元弱电负载检测部分电路图；

图13是实施例1中通讯模块电路图；

图14是实施例1中发射单元电路图；

图15是实施例1中检测单元强电负载检测部分电路图；

图16是实施例1中检测信号处理单元电路图。

图中：1-电源模块；2-限流单元；3-处理单元；4-通讯单元；5-发射单元；6-云服务器；7-检测信号处理单元；8-检测模块；9-弱电负载检测单元；10-强电负载检测单元；11-显示单元；12-执行单元；13-电操装置；14-微型断路器；

15-数码管；16-指示二极管；17-第一检测接口；18-第二检测接口；19-电源接口；20-通讯接口；21-天线接口；22-插卡槽；

23-电机；24-蜗杆；25-第一减速齿轮；26-第二减速齿轮；27-第三减速齿轮；28-第四减速齿轮；29-月牙齿环；30-离合件；31-调整滑盖；32-拨片；33-闸开关；34-弧形槽；35-L型摆臂；36-拨杆；37-挡片；38-卡扣；39-扣槽；40-信号转换接口。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例是本系统的优选实施例，结合说明书附图1、图8-16所示的基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，包括串联在负载电路中的微型断路器14，所述微型断路器14通过执行单元12中的电操装置13实现合闸和/或跳闸，所述执行单元12电连接处理单元3，所述处理单元3分别电性连接有电源模块1、检测模块8和通讯模块4；所述通讯模块4中具有用于与云服务器6无线通信的发射单元5；所述处理单元3通过检测信号处理单元7与检测模块8电连接，所述检测模块8由强电负载检测单元10和弱电负载检测单元9组成；所述处理单元3和电源模块1之间还设置有用于稳定平衡电流的限流单元2；所述处理单元3是通过采用型号为STC15W415AS-TSSOP28的单片机将来自于检测信号处理单元7的信号通过发射单元5与云服务器6进行信息交换再向执行单元12发出动作指令信号，控制所述微型断路器14的通断；所述处理单元3还连接有用于显示检测模块8检测到的故障状态的显示单元11。所述电源模块1、检测模块8、通讯模块4和执行单元12为集成在一起的壳体结构且与所述微型断路器14通过卡扣连接；所述壳体结构上设置有电源模块1的电源接口19、用于RS485方式实现插接通讯的通讯接口20、天线接口21、第一检测接口17、第二检测接口18和信号转换接口40，以及所述发射单元5所需的插卡槽22；所述壳体结构上还设置有所述显示单元11中用于显示检测状态的数码管15和指示二极管16。

所述电源模块1是用于给整个系统供电的电源，本实施例中采取的方式是通过负载交流电L、N取电，通过整流电路、滤波电路、稳压电路向各个模块和单元提供系统所需的电流电压，以保证系统的电源稳定供应。详情见说明书附图8所示内容。由于检测模块8通过对负载电路进行检测后，在通过处理单元3处理，最终在需要微型断路器14动作时的驱动力是来自执行单元12，所述执行单元12在执行动作时的电信号获取，以及驱动电流的供应本实施例是通过联合型号为TPS2552和L9110S处理器实现，连接方式和处理逻辑详见说明书附图9所示。通过驱动执行单元12从而实现微型断路器14的通断，从而达到自动控制负载电路的目的。作为本系统最核心的处理单元3是采用STC15W415AS-TSSOP28的单片机来实现本系统各个功能单元的协同、指示，其连接方式和引脚功能如图10示出的内容所示。本实施例中显示单元11同时采用了数码管15和指示二极管16进行状态显示。数码管15主要是通过系统内设的故障代码实现，譬如01-99作为两位数的任一故障代码，具体代表的含义可以系统预设，这对于本领域技术人员而言是惯用的基础方式，在此不做赘述。而指示二极管16主要是通过绿色和红色的颜色进行区分系统的正常或者故障状态。输出方式见附图11所示内容。对于检测模块8中弱电负载检测单元9采用型号为STM32F051C8T的单片机进行处理，电路输出逻辑如图12所示内容。而对于强电负载检测单元10由于电压较高，需要进行一定的降压后再进行检测，通过检测的值和降压的逻辑参数反推实际客观的负载电路情况，以这种间接的检测方式实现。如图15所示，对于动力三相电均采用如图15所示的串联降压电路L1、L2、L3进行分压，在对分压后的电压进行测量，再将测量的数据进行分析输出，具体采用型号为CD4051BCM的处理器进行处理，处理方式如图15所示。通讯模块4本实施例是采用型号为ME3616的单片机进行处理，处理方式如图13所示。然后通过图14所示内容对信号进行处理发射，并与所述云服务器6进行无线数据交换实现可远程控制的目的。为了实现所述弱电负载检测单元9和强电负载检测单元10能够将检测信息直接输入到型号为STC15W415AS-TSSOP28的单片机中进行处理，需要对信息数据进行转换和处理，不同模块之间采用RS485通过设置在壳体结构上的接口进行通信，组成闭环反馈的数字处理系统。

实施例2：

结合说明书附图2-7所示内容，本实施例是对系统中所述电操装置13的结构及其工作原理进行阐述和说明，所述电操装置13设置在所述壳体结构内切贴合所述微型断路器14安装，所述电操装置13中的L型摆臂35通过拨杆36拨动闸开关33实现合闸和/或跳闸。所述电操装置13包括驱动依次驱动连接的电机23、蜗杆24、第一减速齿轮25、第二减速齿轮26、第三减速齿轮27、第四减速齿轮28和用于控制所述微型断路器14通断的开合闸机构。所述开合闸机构包括与所述第三减速齿轮27啮合转动的月牙齿环29，所述月牙齿环29嵌套卡接有用于结合或者分离来自月牙齿环29转动扭矩的离合件30，所述离合件30通过同轴心安装卡接的L型摆臂35拨动所述微型断路器14实现跳/合闸。所述月牙齿环29的端面上设置有至少一个挡片37，所述离合件30的端面设置有用于容纳所述挡片37的弧形槽34，所述离合件30轴向中心设置有用于嵌套所述L型摆臂35轴向端的通孔。所述微型断路器14上的闸开关33通过所述L型摆臂35端头固定连接的拨杆36拨动；所述拨杆36与所述离合件30同轴转动，所述电机23通过处理单元3给出的正反向电信号执行正反转转动，并通过驱动拨杆36以L型摆臂35为半径摆动实现微型断路器14的通断。

所述电操装置13还包括合闸模式调整机构，具体包括滑动设置在所述电操装置13壳体结构上的调节滑盖31，所述调节滑盖31的下表面一端竖直向下延伸形成拨片32，所述拨片32安装在所述离合件30和L型摆臂35之间，所述拨片32通过调节滑盖31的左右滑动实现离合件30与L型摆臂35的结合或分离；所述壳体结构上设置有至少一对卡扣38，所述微型断路器14上设置有与所述卡扣38配合的扣槽39。

所述处理单元3向电机23发出驱动信号，电机23获得电信号后开始转动，并通过与电机23同轴连接的蜗杆24依次通过由第一减速齿轮25、第二减速齿轮26、第三减速齿轮27和第四减速齿轮28组成的减速齿轮轮组将电机23的旋转扭矩进行传递，在传递过程中，旋转的速度极大的降低，但是扭矩成倍的增加，最后对微型断路器14的开合闸进行作用，实现自动的断开功能，从而替代人工的手动拉闸动作，无需人工亲自前往，省时省力。当进行合闸道理和拉闸一样，只是NB-IOT通信模块会对电机23发出一个相反的电信号，即正负极电位是相反的，此时电机23的转向也是反的，从而实现最终的动作也是反的，达到合闸通电的目的。本实施例中的电机23采用的是小型直流电机配合大减速比的减速齿轮轮组来实现降速增扭的目的。这样的好处在于，对于驱动的直流电信号要求很低，小型的直流电机23能够集成到电操装置13内，直接安装在微型断路器14的位置，安装也更加规范，使用更加安全。由于直流电机23通过蜗杆24进行驱动，因此，在直流电机23不动作的时候，减速齿轮轮组在蜗杆24的螺旋齿的阻挡下也不会发生任何的转动，保证了开合闸的稳定性。

在进行跳/合闸动作时，首先，来自于电机23和减速齿轮轮组的扭矩通过月牙齿环29传递给同轴安装的离合件30；其次，再由离合件30传递给L型摆臂35，通过L型摆臂35的摆动实现微型断路器14的跳闸或者合闸。L型摆臂35是一个执行单元，也是一个自适应的匹配机构，由于现有的微型断路器14的外部尺寸基本都是统一的，因此，L型摆臂35的长度一般只需要设置一种规格即可满足；当然，若需要对非标准的微型断路器14进行匹配控制，那么可以适应性的增加或者减少L型摆臂35的长度即可满足。若L型摆臂35的长度过大可能导致合闸扭矩输出不足，那么则可以增加减速齿轮轮组的减速比即可。只要在本申请的发明构思范围内，即通过减速齿轮轮组和开合闸机构的配合实现开合闸，均应该理解为在本申请保护范围内，无论其减速比范围的设定如何，以及L型摆臂35的长度范围设定如何。

本实施例中为了实现离合件30和月牙齿环29的开合，所述月牙齿环29的端面上对称设置有一对挡片37，所述离合件30的端面上具有用于容纳所述挡片37的一对相对设置的弧形槽34，所述离合件30轴向中心设置有用于嵌套所述L型摆臂35轴向端的通孔。所述电操装置13还包括合闸模式调整机构，具体包括滑动设置在所述电操装置13外壳体上的调节滑盖31，所述调节滑盖31的下表面一端竖直向下延伸形成拨片32，所述拨片32安装在所述离合件30和月牙齿环29之间，所述拨片32通过调节滑盖31的左右滑动实现离合件30与月牙齿环29的结合或分离。当拨片32在调节滑盖31的带动下将离合件30与月牙齿环29分开时，那么离合件30和月牙齿环29是相互独立旋转的，此时月牙齿环29和离合件30不在具有驱动关系，则微型断路器14在这种状态下是不受电操装置13控制的，对应的模式为手动模式，这种模式一般是电路发生了短路或者其他需要维修后才能进行恢复通电的故障的情况下才使用。因此，本实用新型通过调节滑盖31快捷的实现自动模式和手动模式的切换，对应不同的故障情况均能灵活处理，实用性极佳。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，包括串联在负载电路中的微型断路器（14），其特征在于：所述微型断路器（14）通过执行单元（12）中的电操装置（13）实现合闸和/或跳闸，所述执行单元（12）电连接处理单元（3），所述处理单元（3）分别电性连接有电源模块（1）、检测模块（8）和通讯模块（4）；所述通讯模块（4）中具有用于与云服务器（6）无线通信的发射单元（5）；所述处理单元（3）通过检测信号处理单元（7）与检测模块（8）电连接，所述检测模块（8）由强电负载检测单元（10）和弱电负载检测单元（9）组成；所述处理单元（3）和电源模块（1）之间还设置有用于稳定平衡电流的限流单元（2）；所述处理单元（3）是通过采用型号为STC15W415AS-TSSOP28的单片机将来自于检测信号处理单元（7）的信号通过发射单元（5）与云服务器（6）进行信息交换再向执行单元（12）发出动作指令信号，控制所述微型断路器（14）的通断；所述处理单元（3）还连接有用于显示检测模块（8）检测到的故障状态的显示单元（11）。

2.根据权利要求1所述的基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，其特征在于：所述电源模块（1）、检测模块（8）、通讯模块（4）和执行单元（12）为集成在一起的壳体结构且与所述微型断路器（14）通过卡扣连接；所述壳体结构上设置有电源模块（1）的电源接口（19）、用于RS485方式实现插接通讯的通讯接口（20）、天线接口（21）、第一检测接口（17）、第二检测接口（18）和信号转换接口（40），以及所述发射单元（5）所需的插卡槽（22）；所述壳体结构上还设置有所述显示单元（11）中用于显示检测状态的数码管（15）和指示二极管（16）。

3.根据权利要求2所述的基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，其特征在于：所述电操装置（13）设置在所述壳体结构内切贴合所述微型断路器（14）安装，所述电操装置（13）中的L型摆臂（35）通过拨杆（36）拨动闸开关（33）实现合闸和/或跳闸。

4.根据权利要求3所述的基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，其特征在于：所述电操装置（13）包括驱动依次驱动连接的电机（23）、蜗杆（24）、第一减速齿轮（25）、第二减速齿轮（26）、第三减速齿轮（27）、第四减速齿轮（28）和用于控制所述微型断路器（14）通断的开合闸机构。

5.根据权利要求4所述的基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，其特征在于：所述开合闸机构包括与所述第三减速齿轮（27）啮合转动的月牙齿环（29），所述月牙齿环（29）嵌套卡接有用于结合或者分离来自月牙齿环（29）转动扭矩的离合件（30），所述离合件（30）通过同轴心安装卡接的L型摆臂（35）拨动所述微型断路器（14）实现跳/合闸。

6.根据权利要求5所述的基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，其特征在于：所述月牙齿环（29）的端面上设置有至少一个挡片（37），所述离合件（30）的端面设置有用于容纳所述挡片（37）的弧形槽（34），所述离合件（30）轴向中心设置有用于嵌套所述L型摆臂（35）轴向端的通孔。

7.根据权利要求6所述的基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，其特征在于：所述微型断路器（14）上的闸开关（33）通过所述L型摆臂（35）端头固定连接的拨杆（36）拨动；所述拨杆（36）与所述离合件（30）同轴转动，所述电机（23）通过处理单元（3）给出的正反向电信号执行正反转转动，并通过驱动拨杆（36）以L型摆臂（35）为半径摆动实现微型断路器（14）的通断。

8.根据权利要求7所述的基于电流检测控制重合闸的电源管理系统，其特征在于：所述电操装置（13）还包括合闸模式调整机构，具体包括滑动设置在所述电操装置（13）壳体结构上的调节滑盖（31），所述调节滑盖（31）的下表面一端竖直向下延伸形成拨片（32），所述拨片（32）安装在所述离合件（30）和L型摆臂（35）之间，所述拨片（32）通过调节滑盖（31）的左右滑动实现离合件（30）与L型摆臂（35）的结合或分离；所述壳体结构上设置有至少一对卡扣（38），所述微型断路器（14）上设置有与所述卡扣（38）配合的扣槽（39）。

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