CN212304734U - 一种具有计量功能的智能断路器控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有计量功能的智能断路器控制装置，包括控制电路板，所述控制电路板包括单片机核心电路、计量芯片核心电路、电流电压计量接口电路；计量芯片核心电路包括电流互感器接口电路、漏电路互感器接口电路、电压互感器接口电路；单片机核心电路与所述计量芯片核心电路连接，计量芯片核心电路通过所述电流互感器接口电路连接电流互感器，通过漏电路互感器接口电路连接漏电流互感器，通过电压互感器接口电路连接电压互感器；电流互感器、漏电流互感器、电压互感器与交流输入电源连接。本实用新型能够准确计量功率、电量等参量，嵌入了打火感知、温度探针等保护功能，简化了地址设置的流程，能够在不需要辅助设备的情况下进行设置。

Description

一种具有计量功能的智能断路器控制装置

技术领域

本实用新型涉及低压电器技术领域，具体涉及一种具有计量功能的智能断路器控制装置。

背景技术

断路器是低压配电网络中常见的一种开关电器，随着电网智能化的发展，低压断路器的智能化水平也在不断提高。在现有技术中已存在远程或定时电子式开合闸控制、具有短路保护和漏电保护的电子式断路器。

现有电子式断路器其功能仅限于开合闸、过流及漏电保护，没有计量功能，不能计量出有功功率、无功功率、有功电量、无功电量等，其应用领域有限，不能满足现有市场所有的需求。在安全方面，其没有打火感知、温度探针保护功能等，不能满足日益多元化的用电安全需求。

多个短路器连接到RS485总线上时，断路器的地址设置不方便，基本需要通过PC或者手机端进行设置，操作较为复杂。也有通过多为拨码开关进行设置，但非常占用空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有计量功能的智能断路器控制装置，以弥补现有电子式断路器在应用上的不足，同时解决日益多元化的用电安全需求。

本实用新型提供了一种具有计量功能的智能断路器控制装置，包括控制电路板，所述控制电路板包括单片机核心电路、计量芯片核心电路、电流电压计量接口电路；所述计量芯片核心电路包括电流互感器接口电路、漏电路互感器接口电路、电压互感器接口电路；

所述单片机核心电路与所述计量芯片核心电路连接，所述计量芯片核心电路通过所述电流互感器接口电路连接电流互感器，通过所述漏电路互感器接口电路连接漏电流互感器，通过所述电压互感器接口电路连接电压互感器；所述电流互感器、漏电流互感器、电压互感器与交流输入电源连接。

进一步地，所述控制电路板还包括AC/DC电源电路及DC/DC电源电路，所述AC/DC电源电路及DC/DC电源电路通过隔离电源模块与交流输入电源连接。

进一步地，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的RS485通信接口电路。

进一步地，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于检测断路器L线及N线温度的温度检测电路。

进一步地，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于检测断路器合闸、开闸状态的位置开关接口电路。

进一步地，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于驱动直流电机执行合闸、分闸动作的直流电机驱动电路。

进一步地，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于驱动蜂鸣器发出提示信息的蜂鸣器驱动电路。

进一步地，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于设置地址及复位的独立按键电路。

进一步地，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于断路器运行指示及RS485总线指示的指示灯电路。

进一步地，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于切换断路器运行状态及设置状态的拨码开关电路。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

能够准确计量功率、电量等参量，嵌入了打火感知、温度探针等保护功能，简化了地址设置的流程，能够在不需要辅助设备的情况下进行设置。

附图说明

图1是本实用新型具有计量功能的智能断路器控制装置的结构框图；

图2是本实用新型AC/DC及DC/DC电源电路原理图；

图3是本实用新型单片机核心电路原理图；

图4是本实用新型计量芯片核心电路原理图；

图5是本实用新型漏电流互感器接口电路原理图；

图6是本实用新型电压互感器接口电路图；

图7是本实用新型电流互感器接口电路原理图；

图8是本发RS485通信接口电路原理图；

图9是本实用新型温度检测电路原理图；

图10是本实用新型位置开关接口电路原理图；

图11是本实用新型直流电机驱动电路原理图；

图12是本实用新型蜂鸣器驱动电路原理图；

图13是本实用新型独立按键电路原理图；

图14是本实用新型黄色指示灯电路原理图；

图15是本实用新型红蓝双色指示灯电路原理图；

图16是本实用新型拨码开关电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

如图1所示，本实施例提供了一种具有计量功能的智能断路器控制装置，包括控制电路板，所述控制电路板包括单片机核心电路、计量芯片核心电路、电流电压计量接口电路；所述计量芯片核心电路包括电流互感器接口电路、漏电路互感器接口电路、电压互感器接口电路；

所述单片机核心电路与所述计量芯片核心电路连接，所述计量芯片核心电路通过所述电流互感器接口电路连接电流互感器，通过所述漏电路互感器接口电路连接漏电流互感器，通过所述电压互感器接口电路连接电压互感器；所述电流互感器、漏电流互感器、电压互感器与交流输入电源连接。

在本实施例中，所述控制电路板还包括AC/DC电源电路及DC/DC电源电路，所述AC/DC电源电路及DC/DC电源电路通过隔离电源模块与交流输入电源连接。

在本实施例中，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的RS485通信接口电路。

在本实施例中，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于检测断路器L线及N线温度的温度检测电路。

在本实施例中，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于检测断路器合闸、开闸状态的位置开关接口电路。

在本实施例中，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于驱动直流电机执行合闸、分闸动作的直流电机驱动电路。

在本实施例中，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于驱动蜂鸣器发出提示信息的蜂鸣器驱动电路。

在本实施例中，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于设置地址及复位的独立按键电路。

在本实施例中，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于断路器运行指示及RS485总线指示的指示灯电路。

在本实施例中，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于切换断路器运行状态及设置状态的拨码开关电路。

如图2所示：AC/DC及DC/DC电源电路为系统供电模块，通过AC/DC电源转换电路将AC220V市电转换成9V直流电。由DC/DC分别转换出DC5V和DC3.3V电压。DC5V主要供计量芯片、直流电机、蜂鸣器、RS485通信接口等电路使用，DC3.3V主要供单片机、EEPROM、LED、按键、拨码开关、位置开关等电路使用。控制电路板采用隔离开关电源，控制电路板直接由断路器AC220V供电。

如图3所示，单片机核心电路采用STM32F030作为主控芯片，外接一片AT24C256作为数据存储单元，存储各报警阈值、设备地址、通信速率、校准参数等等。设置SWD下载接口，方便程序下载升级。

如图4所示：计量芯片核心电路采用ATT7053BU计量芯片，通过SPI接口与单片机核心电路的主控芯片连接通信。该核心电路可采集两路交流电流、一路交流电压信号，计量出有功功率、无功功率、有功电量、无功电量等。芯片通过IFR2301对电源进行管理，利于主控芯片控制器复位重启等功能。

如图5至图7所示，电流电压计量接口电路连接电压互感器、电流互感器，通过电压电流互感器对强弱点进行隔离，其中漏电流互感器通过接口电路连接到计量芯片的第二电流通道。接口电路的作用为将各个互感器的电流信号转换成电压信号，通过RC电路滤波，然后由计量芯片进行采集计量。

如图8所示，RS485通信接口电路将连接到RS485总线，与通信模组进行通信。该电路采用了RS485芯片，总线输出接口配备有120欧姆的终端电阻，以及6.5V TVS管对静电进行抑制，起到保护内部电路的作用。

如图9所示，温度检测电路采用了温敏电阻NTC10K，两个温敏电阻分别探测L和N线的温度。电路采用电阻分压的方式，通过主控芯片的内部ADC单元采集分压的电压值，然后计算出相应的温度值。

如图10所示，位置开关分别检测断路器合闸和开闸两种状态，当合闸状态时，位置开关1导通，T1输出低电平，当分闸状态时，位置开关2导通，T2输出低电平。然后通过主控芯片检测到合闸还是分闸状态。

如图11所示，直流电机驱动电路用于合闸和分闸动作，控制直流电机带动齿轮转动并减速，齿轮再带动分合闸动作。直流电机驱动电路，采用HT7K1201电机驱动芯片，通过主控芯片IO口芯片控制的IN1和IN2脚，使其正反转。

如图12所示，蜂鸣器用于故障报警、设置确认提示、断路器快速定位等功能。蜂鸣器驱动电路采用S8050三极管对有源蜂鸣器进行驱动，通过主控芯片IO口对其进行控制。

如图13所示，独立按键用于设置模块地址及复位模块。在运行/设置模式下，按住独立按键6S，模块自动复位重启。在设置模式下，按住独立按键3S，进入地址设置模式，蓝色指示灯常亮；然后按一下设置地址加一，设置地址数值从1-12进行循环，红色指示灯快速闪烁然后间隔0.5S，闪烁次数表示设置地址值；设置完成后，按住独立按键3S退出地址设置模式，并自动保持设置的地址。

如图14、15所示，指示灯分别为运行指示灯和总线指示灯，采用一个单色LED和一个双色LED。红蓝双色灯为运行指示灯，运行模式下，蓝色指示灯闪烁，红色指示灯指示报警状态，无报警时红色指示灯不亮；在设置模式下，红色和蓝色指示灯交替闪烁。黄色指示灯为RS485总线指示灯，当总线有数据收发时，黄色指示灯快速闪烁。

如图16所示，拨码开关为切换运行状态和设置状态。拨码开关通过开合切换，使SW输出的高低不同电平，主控芯片根据高低电平判断出运行和设置状态。

通过该具有计量功能的智能断路器控制装置，能够准确计量功率、电量等参量，嵌入了打火感知、温度探针等保护功能，简化了地址设置的流程，能够在不需要辅助设备的情况下进行设置。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (10)

1.一种具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，包括控制电路板，所述控制电路板包括单片机核心电路、计量芯片核心电路、电流电压计量接口电路；所述计量芯片核心电路包括电流互感器接口电路、漏电路互感器接口电路、电压互感器接口电路；

所述单片机核心电路与所述计量芯片核心电路连接，所述计量芯片核心电路通过所述电流互感器接口电路连接电流互感器，通过所述漏电路互感器接口电路连接漏电流互感器，通过所述电压互感器接口电路连接电压互感器；所述电流互感器、漏电流互感器、电压互感器与交流输入电源连接。

2.根据权利要求1所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括AC/DC电源电路及DC/DC电源电路，所述AC/DC电源电路及DC/DC电源电路通过隔离电源模块与交流输入电源连接。

3.根据权利要求1所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的RS485通信接口电路。

4.根据权利要求1所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于检测断路器L线及N线温度的温度检测电路。

5.根据权利要求1所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于检测断路器合闸、开闸状态的位置开关接口电路。

6.根据权利要求1所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于驱动直流电机执行合闸、分闸动作的直流电机驱动电路。

7.根据权利要求1所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于驱动蜂鸣器发出提示信息的蜂鸣器驱动电路。

8.根据权利要求1所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于设置地址及复位的独立按键电路。

9.根据权利要求3所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于断路器运行指示及RS485总线指示的指示灯电路。

10.根据权利要求8所述的具有计量功能的智能断路器控制装置，其特征在于，所述控制电路板还包括与所述单片机核心电路连接的用于切换断路器运行状态及设置状态的拨码开关电路。

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