CN212542315U - 一种多态远程监控断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多态远程监控断路器，包括中央处理单元，中央处理单元分别连接数据采集模块以及无线通讯单元，中央处理单元的输出端通过自动分闸合闸单元连接执行机构；执行机构设有短路保护单元、过载保护单元以及手动分合闸单元；数据采集模块实时采集断路器上的电力参数，并将电力参数发送至中央处理单元。本实用新型通过数字化采集，实时监测电网线路中的电力参数，并通过无线通信技术实现远程监控；在电网线路故障时，能快速分断故障相关线路的短路故障电流并记录故障数据，避免相关线路出现越级跳闸或拒动现象，防止故障进一步扩大，避免大范围停电，提升了智能电网的可靠性、安全性和灵活性。

Description

一种多态远程监控断路器

技术领域

本实用新型涉及断路器技术领域，具体涉及一种能够进行远程监控的断路器。

背景技术

无论是工业生产还是日常生活都对电网的供电质量提出了越来越高的要求，这就要求电网具有较高的自动化程度和智能化水平。随着物联网建设的发展，智能电网的构建迅速推进，而断路器是智能电网构建中关键设备之一。中国专利201621114959.9公开了一种具有自动离合功能的断路器，包括费控电能表、用于自动合闸或分闸的开关本体以及用于连接费控电能表和开关本体的远程控制模块，远程控制模块根据费控电能表的数据通过控制开关本体的开关，从而实现对断路器的远程控制。但是由于电能表通常安装于供电系统和电力用户的产权分界点之间，位于电网的配电终端，无法实时监测电网线路中的电力参数，因此当电网中其它线路在运行过程中出现故障时，对应的断路器则无法实现远程控制并及时断开，可能导致断电时间过长，甚至由于未能及时分断短路故障电流，导致故障相关线路出现越级跳闸或拒动现象，引起不必要的大范围停电。

实用新型内容

本申请人针对上述现有的断路器中存在上述缺点，提供一种结构合理的多态远程监控断路器，通过数字化采集和通信技术实现远程监控，从而提高智能电网的可靠性、安全性以及灵活性。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种多态远程监控断路器，包括中央处理单元，中央处理单元分别连接数据采集模块以及无线通讯单元，中央处理单元的输出端通过自动分闸合闸单元连接执行机构；执行机构设有短路保护单元、过载保护单元以及手动分合闸单元；数据采集模块实时采集断路器上的电力参数，并将电力参数发送至中央处理单元，中央处理单元通过无线通讯单元与外部进行数据接收和发送，并发送动作指令至自动分闸合闸单元。

优选的，所述数据采集模块包括电流检测单元、电压检测单元、功率因素检测单元、功率检测单元、频率检测单元、电量计量单元、剩余电流检测单元以及温升检测单元；所述电力参数为电流值、电压值、功率因数、功率、频率、电量和剩余电流。

进一步的，电流检测单元为电流传感器，其输入端连接在进线端导线上，用于实时采集输入的电流值并发送至中央处理单元；电压检测单元的输入端分别连接三相进线端以及零线端，用于实时采集相电压并发送至中央处理单元；电量计量单元为电能计量芯片，用于计算流经断路器的相应电量；剩余电流检测单元为零序电流互感器，套接在三相进线导线上，位于执行机构的一侧，用于实时采集剩余电流值并发送至中央处理单元；温升检测单元为温度传感器，温升检测单元的探头临近接线端子，用于实时采集接线端子的温度并发送至中央处理单元。

优选的，还包括状态检测单元，状态检测单元连接中央处理单元输入端。

进一步的，状态检测单元的光耦元件设置于自动分闸合闸单元的槽轮的一侧，槽轮外侧设有光栅，当槽轮带动光栅转动时，光耦元件输出脉冲信号给中央处理单元。

优选的，无线通讯单元连接外部的低压监测单元，无线通讯单元将中央处理单元发出的信号发送至低压监测单元。

进一步的，无线通讯单元为无线通讯模块或蓝牙模块，低压监测单元为单片机终端、计算机终端或手机APP。

优选的，还包括远程控制单元，远程控制单元的输入端连接外部的主控设备，输出端连接中央处理单元，远程控制单元接收主控设备发出的控制信号并传送至中央处理单元。

进一步的，远程控制单元的输入端通过连接线与电能表连接。

优选的，还包括存储单元，存储单元连接中央处理单元，中央处理单元将数据发送至存储单元进行存储。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过数字化采集，实时监测电网线路中的电力参数，并通过无线通讯单元的通信技术实现远程监控，断路器可以及时分闸，断电时间短，在电网线路故障时，能快速分断故障相关线路的短路故障电流，避免相关线路出现越级跳闸或拒动现象，防止故障进一步扩大，避免大范围停电，提升了智能电网的可靠性、安全性和灵活性。

本实用新型通过执行机构实现短路、过载、隔离的保护功能，通过剩余电流检测单元实现剩余电流保护功能，大大提高了断路器的安全性。

本实用新型通过无线通讯单元和远程控制单元，实现外部智能设备对断路器的远程控制，控制方式多元化，提高断路器的灵活性。

本实用新型通过状态检测单元通过光耦元件实时监测自动分闸合闸单元的槽轮位置，具有检测断路器的分、合闸状态以及故障状态的功能，状态检测结果不易受环境因素干扰，检测精度高，结构简单，大幅提高了断路器的稳定性和智能化水平。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的立体图；

图3为本实用新型的电流检测单元的结构示意图；

图4为本实用新型的电压检测单元的结构示意图；

图5为本实用新型的剩余电流检测单元的结构示意图；

图6为本实用新型的自动分闸合闸单元的结构示意图；

图7为本实用新型的执行机构的结构示意图。

附图标记：100、壳体；101、电流检测单元；102、电压检测单元；103、功率因数检测单元；104、功率检测单元；105、频率检测单元；106、电量计量单元；107、剩余电流检测单元；108、远程控制单元；109、温升检测单元；110、状态检测单元；200、中央处理单元；301、无线通讯单元；302、存储单元；303、自动分闸合闸单元；400、低压监测单元；500、执行机构；501、短路保护单元；502、过载保护单元；503、手动分合闸单元。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1至图7所示，本实用新型中的断路器的壳体100内设有中央处理单元200，中央处理单元200输入端分别连接电流检测单元101、电压检测单元102、功率因数检测单元103、功率检测单元104、频率检测单元105、电量计量单元106、剩余电流检测单元107、远程控制单元108、温升检测单元109以及状态检测单元110，中央处理单元200的输出端通过自动分闸合闸单元303连接执行机构500，执行机构500设有短路保护单元501、过载保护单元502以及手动分合闸单元503，当断路器所在线路发生短路故障时，短路保护单元501自动将断路器跳闸，进而实现短路保护；当发生过载故障时，过载保护单元502自动跳闸，进而实现过载保护；手动分合闸单元503用于实现手动进行分合闸处理。

如图3所示，电流检测单元101为电流传感器，其输入端连接在进线端导线上，用于实时采集输入断路器的电流值并发送至中央处理单元200。如图4所示，电压检测单元102的输入端分别连接断路器的三相进线端以及零线端，用于实时采集断路器的相电压并发送至中央处理单元200，电压检测单元102采用电能计量芯片，通过电阻压降法测量电压值。如图6所示，功率因数检测单元103用于实时检测电压和电流的相位差；功率检测单元104用于实时采集无功功率和有功功率；频率检测单元105用于实时采集电流的频率。功率因数检测单元103、功率检测单元104以及频率检测单元105集成于功率电能测量芯片上。电量计量单元106为电能计量芯片，用于计算流经断路器的相应电量。如图2和图5所示，剩余电流检测单元107为零序电流互感器，套接在三相进线导线上，位于执行机构500的一侧，用于实时采集通过断路器的剩余电流值并发送至中央处理单元200，当剩余电流值大于设定的阈值时，中央处理单元200立即发出分闸指令，自动分闸合闸单元303接收到分闸指令后，进行自动分闸动作。远程控制单元108的输入端通过连接线连接外部的主控设备，例如电能表，远程控制单元108的输出端连接中央处理单元200，远程控制单元108接收主控设备发出的控制信号后传送至中央处理单元200，中央处理单元200发出相应的控制指令。如图7所示，温升检测单元109为温度传感器，温升检测单元109的探头紧挨断路器的接线端子设置，用于实时采集接线端子的温度并发送至中央处理单元200。如图6所示，状态检测单元110的光耦元件设置于自动分闸合闸单元303的槽轮的一侧，槽轮外侧设有光栅，当发生分闸或合闸动作时，槽轮带动光栅转动，光耦元件输出脉冲信号给中央处理单元200，中央处理单元200首先根据脉冲信号判断断路器的分、合闸状态；再根据采集到的电流和电压信号，进一步确定断路器的分合闸状态：当有电流信号时，断路器为合闸状态；当无电流、有电压时，为分闸状态；当无电流、无电压时，为未通电状态；当上述两步的结果不同时，中央处理单元200判断断路器处于故障状态，向低压监测单元400发出故障警报，并向存储单元302发送故障数据。

如图1所示，中央处理单元200分别连接存储单元302和无线通讯单元301。存储单元302存储所有中央处理单元200传递来的数据。无线通讯单元301连接外部的低压监测单元400，无线通讯单元301用于将中央处理单元200发出的信号发送至低压监测单元400，实现远程监控的功能。无线通讯单元301为433M无线通讯模块或蓝牙模块。低压监测单元400可以为计算机终端、手机APP或其他外部设备。

本实用新型的工作原理为：中央处理单元200通过电流检测单元101、电压检测单元102、功率因数检测单元103、功率检测单元104、频率检测单元105、电量计量单元106、剩余电流检测单元107、远程控制单元108、温升检测单元109以及状态检测单元110，实时监测电网线路中的电流值、电压值、功率因数、功率、频率、电量和剩余电流等电力参数，以及接线端温度和分合闸状态等断路器的状态参数，并将这些参数信息通过无线通讯单元301发送至低压监测单元400，低压监测单元400通过统计计算方式获取每个断路器相应的状态和用电行为信息，当电网线路发生故障，电力参数超出预先设定的阈值时，中央处理单元200立即发出分闸指令，自动分闸合闸单元303接收到分闸指令后，进行自动分闸动作，同时中央处理单元200将故障信息发送至存储单元302中进行保存、记录；低压监测单元400也可通过无线通讯单元301向中央处理单元200发送合闸或分闸指令。

本实用新型通过数字化采集，实时监测电网线路中的电力参数，分别通过无线通讯单元301的无线通信技术和远程控制单元108的有线传输方式实现远程监控，在电网线路故障时，能快速分断故障相关线路的短路故障电流，避免相关线路出现越级跳闸或拒动现象，防止故障进一步扩大，避免大范围停电，提升了智能电网的可靠性、安全性和灵活性。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。电流检测单元101还可以为电流互感器、电流检测芯片或电流采集电路中的一种；电压检测单元102还可以为电压传感器、电压检测芯片或电压采集电路中的一种。

Claims (10)

1.一种多态远程监控断路器，其特征在于：包括中央处理单元(200)，中央处理单元(200)分别连接数据采集模块以及无线通讯单元(301)，中央处理单元(200)的输出端通过自动分闸合闸单元(303)连接执行机构(500)；执行机构(500)设有短路保护单元(501)、过载保护单元(502)以及手动分合闸单元(503)；数据采集模块实时采集断路器上的电力参数，并将电力参数发送至中央处理单元(200)，中央处理单元(200)通过无线通讯单元(301)与外部进行数据接收和发送，并发送动作指令至自动分闸合闸单元(303)。

2.按照权利要求1所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：所述数据采集模块包括电流检测单元(101)、电压检测单元(102)、功率因素检测单元(103)、功率检测单元(104)、频率检测单元(105)、电量计量单元(106)、剩余电流检测单元(107)以及温升检测单元(109)；所述电力参数为电流值、电压值、功率因数、功率、频率、电量和剩余电流。

3.按照权利要求2所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：电流检测单元(101)为电流传感器，其输入端连接在进线端导线上，用于实时采集输入的电流值并发送至中央处理单元(200)；电压检测单元(102)的输入端分别连接三相进线端以及零线端，用于实时采集相电压并发送至中央处理单元(200)；电量计量单元(106)为电能计量芯片，用于计算流经断路器的相应电量；剩余电流检测单元(107)为零序电流互感器，套接在三相进线导线上，位于执行机构的一侧，用于实时采集剩余电流值并发送至中央处理单元(200)；温升检测单元(109)为温度传感器，温升检测单元(109)的探头临近接线端子，用于实时采集接线端子的温度并发送至中央处理单元(200)。

4.按照权利要求1所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：还包括状态检测单元(110)，状态检测单元(110)连接中央处理单元(200)输入端。

5.按照权利要求4所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：状态检测单元(110)的光耦元件设置于自动分闸合闸单元(303)的槽轮的一侧，槽轮外侧设有光栅，当槽轮带动光栅转动时，光耦元件输出脉冲信号给中央处理单元(200)。

6.按照权利要求1所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：无线通讯单元(301)连接外部的低压监测单元(400)，无线通讯单元(301)将中央处理单元(200)发出的信号发送至低压监测单元(400)。

7.按照权利要求4所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：无线通讯单元(301)为无线通讯模块或蓝牙模块，低压监测单元(400)为单片机、计算机终端或手机APP。

8.按照权利要求1所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：还包括远程控制单元(108)，远程控制单元(108)的输入端连接外部的主控设备，输出端连接中央处理单元(200)，远程控制单元(108)接收主控设备发出的控制信号并传送至中央处理单元(200)。

9.按照权利要求6所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：远程控制单元(108)的输入端与电能表连接。

10.按照权利要求1所述的一种多态远程监控断路器，其特征在于：还包括存储单元(302)，存储单元(302)连接中央处理单元(200)，中央处理单元(200)将数据发送至存储单元(302)进行存储。

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