CN212648170U - 一种低压一二次融合漏电断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压一二次融合漏电断路器，包括低压一二次融合漏电保护电路，漏电保护电路包括通信芯片和处理芯片，通信芯片和处理芯片相互通信连接，通信芯片连接有通信协议转换模块，通信协议转换模块连接有多个通信模块；处理芯片连接有复位电路、晶振电路、电源电路、故障显示、存储电路、实时时钟电路、温度检测电路、LCD显示电路、信号调理电路、脱扣驱动电路、合闸驱动电路、电压保护驱动电路和合闸/分闸状态检测电路；信号调理电路连接有电压互感器和电流互感器，电压互感器和电流互感器均连接三相电网。本实用新型实现了断路器的通信和信息处理分开，提高了断路器的数据处理性能，有效提高了主站对断路器有效监测。

Description

一种低压一二次融合漏电断路器

技术领域

本实用新型涉及断路器电路领域，具体涉及一种低压一二次融合漏电断路器。

背景技术

随着我国用电负荷的急剧增长，以及我国供需位置的大跨度,近年来国家电网的高压输电线路和输电等级都进一步提升，使得断路器设备的需求急剧增长，同时对断路器智能控制器的要求也随之提高。

传统断路器控制器能实现一定的采集精度和保护动作要求,但对多路信号处理效果不好，实时性较差，易出现瓶颈问题，且不易于扩展和维护。低压漏电断路器应具有使用高可靠、通信速率高、处理实时性、体积小、低功耗等优点，这迫使传统断路器控制器不能广泛使用和推广。目前,厂家和用户对断路器的工作状况要求实时掌控，同时对保护方式提出多种方案，这就要求对断路器的状态点监控信息需求越来越多，使控制方式越来越复杂，对其工作方式要求越来越智能化。

低压断路器作为电网与用户交互最近的一个门户，其承担了保护用户用电安全，为用户提供与电力公司交互桥梁的重要作用，是实现“电力需求侧响应”的重要基础条件。虽然低压断路器已广泛应用于电力系统中，具有通信功能的智能断路器也层出不穷，但这些断路器普遍存在通信接口不统一、通信模块与断路器不能分离、测量精度不够、不能实现主站对其监测无法满足业务扩展等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有的低压漏电断路器普遍存在通信接口不统一、通信模块与断路器不能分离、测量精度不够、不能实现主站对其监测无法满足业务扩展，目的在于提供一种低压一二次融合漏电断路器，解决将断路器的通信和信息处理相互分开，有效提高主站对断路器监测的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种低压一二次融合漏电断路器，包括低压一二次融合漏电保护电路，所述漏电保护电路包括通信芯片和处理芯片，所述通信芯片和所述处理芯片相互通信连接，所述通信芯片连接有通信协议转换模块，所述通信协议转换模块连接有多个通信模块；所述处理芯片连接有复位电路、晶振电路、电源电路、故障显示、存储电路、实时时钟电路、温度检测电路、LCD 显示电路、信号调理电路、脱扣驱动电路、合闸驱动电路、电压保护驱动电路和合闸/分闸状态检测电路；所述信号调理电路连接有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器均连接三相电网。

本实用新型的低压一二次融合漏电断路器将断路器中的数据管理和数据通信相互分开，通过设置两块芯片，分别实现两个功能。其中，一块通信芯片用于管理断路器与外界的数据通信，进行不同通信协议之间的转换，实现多种网络的接入和发送。另一个处理芯片用于断路器自身管理，包括数据的采集、分析和存储，实现断路器各项数据参数数据及指标的精确精准管理。处理芯片上连接了实现断路器功能的各项功能性电路。通信芯片上则连接有协议转换模块和天线。

本实用新型达到了通信模块与断路器的分离，采用一块通信芯片专注处理不同网络协议转换及管理通信的问题，可以统一规范断路器通信接口。而另一块处理芯片专注处理断路器电力相关的各项数据，能够较高的测量精度，较好的实现了主站对其监测，能够满足业务扩展的需要。

进一步的，所述处理芯片和所述脱扣驱动电路之间依次连接数字脱扣电路和光耦合器，所述处理芯片和所述合闸驱动电路之间依次连接有合闸输出信号和光耦合器，所述处理芯片和所述电压保护驱动电路之间依次连接有电压保护输出和光耦合器，所述处理芯片和所述合闸/分闸状态检测电路之间连接有光耦合器。

电流互感器和电压互感器分别检测供电线路上电流信号和电压信号,并将检测结果经信号调理电路转换成可被处理芯片处理的模拟信号,利用处理芯片内部集成的ADC将模拟信号转换成数字信号,并对其进行逻辑运算和处理。将检测到的电流值和电压值与整定值相比较, 根据比较结果,判断是否进行保护动作,若进行保护动作,先确定保护动作的时间,然后发出保护动作控制信号,并记录故障发生的时间、故障电流或电压的数值、故障类型等信息。

进一步的，所述脱扣驱动电路和所述信号调理电路之间连接有模拟脱扣电路。为了保证断路器在大电流故障时能可靠动作。当故障电流大于设定值时,可以不经过处理芯片处理,直接发出脱扣控制信号,以保证断路器动作的实时性。

进一步的，所述处理芯片采用STM32F107。集成了各种高性能工业标准接口，在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应断路器各项功能的应用。

进一步的，所述多个通信模块包括电力载波、微功率无线、4G/5G网络和光纤。

进一步的，所述信号调理电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和电容C3，所述电压互感器和电流互感器共同连接电阻R1的一端和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端和电阻R4的一端，电阻R3的另一端连接电容C2的一端、电容C3的一端和所述处理芯片，电容C1的另一端、电阻R4的另一端、电容C2的另一端和电容C3的另一端连接所述模拟脱扣电路。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型达到了通信模块与断路器的分离目的，采用一块通信芯片专注处理不同网络协议转换及管理通信的问题，可以统一规范断路器通信接口。而另一块处理芯片专注处理断路器电力相关的各项数据，能够较高的测量精度，较好的实现了主站对其监测，能够满足业务扩展的需要。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型信号调理电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例1是一种低压一二次融合漏电断路器，如图1所示，具体包括低压一二次融合漏电保护电路，漏电保护电路包括通信芯片和处理芯片，通信芯片和处理芯片相互通信连接，通信芯片连接有通信协议转换模块，通信协议转换模块连接有多个通信模块；处理芯片连接有复位电路、晶振电路、电源电路、故障显示、存储电路、实时时钟电路、温度检测电路、 LCD显示电路、信号调理电路、脱扣驱动电路、合闸驱动电路、电压保护驱动电路和合闸/分闸状态检测电路；信号调理电路连接有电压互感器和电流互感器，电压互感器和电流互感器均连接三相电网。

本实施例的低压一二次融合漏电断路器将断路器中的数据管理和数据通信相互分开，通过设置两块芯片，分别实现两个功能。其中，一块通信芯片用于管理断路器与外界的数据通信，进行不同通信协议之间的转换，实现多种网络的接入和发送。另一个处理芯片用于断路器自身管理，包括数据的采集、分析和存储，实现断路器各项数据参数数据及指标的精确精准管理。处理芯片上连接了实现断路器功能的各项功能性电路。通信芯片上则连接有协议转换模块和天线。

本实施例的设计结构，达到了通信模块与断路器的分离目的，采用一块通信芯片专注处理不同网络协议转换及管理通信的问题，可以统一规范断路器通信接口。而另一块处理芯片专注处理断路器电力相关的各项数据，能够较高的测量精度，较好的实现了主站对其监测，能够满足业务扩展的需要。

处理芯片和脱扣驱动电路之间依次连接数字脱扣电路和光耦合器，处理芯片和合闸驱动电路之间依次连接有合闸输出信号和光耦合器，处理芯片和电压保护驱动电路之间依次连接有电压保护输出和光耦合器，处理芯片和合闸/分闸状态检测电路之间连接有光耦合器。

电流互感器和电压互感器分别检测供电线路上电流信号和电压信号,并将检测结果经信号调理电路转换成可被处理芯片处理的模拟信号,利用处理芯片内部集成的ADC将模拟信号转换成数字信号,并对其进行逻辑运算和处理。将检测到的电流值和电压值与整定值相比较, 根据比较结果,判断是否进行保护动作,若进行保护动作,先确定保护动作的时间,然后发出保护动作控制信号,并记录故障发生的时间、故障电流或电压的数值、故障类型等信息。

脱扣驱动电路和信号调理电路之间连接有模拟脱扣电路。为了保证断路器在大电流故障时能可靠动作。当故障电流大于设定值时,可以不经过处理芯片处理,直接发出脱扣控制信号, 以保证断路器动作的实时性。

本实施例中的处理芯片采用STM32F107。集成了各种高性能工业标准接口，在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应断路器各项功能的应用。

多个通信模块具体包括电力载波、微功率无线、4G/5G网络和光纤。

本实施例中的信号调理电路如图2所示，具体包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和电容C3，电压互感器和电流互感器共同连接电阻R1的一端和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端和电阻R4 的一端，电阻R3的另一端连接电容C2的一端、电容C3的一端和处理芯片，电容C1的另一端、电阻R4的另一端、电容C2的另一端和电容C3的另一端连接模拟脱扣电路。

低压断路器作为电网与用户交互最近的一个门户，其承担了保护用户用电安全，为用户提供与电力公司交互桥梁的重要作用，是实现“电力需求侧响应”的重要基础条件。虽然低压断路器已广泛应用于电力系统中，具有通信功能的智能断路器也层出不穷，但这些断路器普遍存在通信接口不统一、通信模块与断路器不能分离、测量精度不够、不能实现主站对其监测无法满足业务扩展等问题。为了解决现有断路器存在的问题，给客户提供一个更加安全可靠的用电环境，真正实现低压配电网的实时监测、控制需求，为电力需求侧响应的实现奠定基础条件，本实施例拟综合运用通信、计算机以及物联网技术，基于即插即用的模块化设计思路，研制一款模块化通信的低压一二次融合漏电断路器。该断路器采用双CPU设计，两块CPU分别专注于保护装置信息的采集以及与外界系统的通信，可以采集保护装置的工作状态、停电原因等信息并存储。与外界通信CPU主要完成通信端口、通信规约的自动识别，确保通信模块即插即用性。本实施例在设计时还可以融入了高精度互感器和大电容蓄电的设计，使设备具备了更高的检测精度，支持断电后通讯功能保持的能力，同时由于计量精度的提升，为后期线损统计、电能质量分析提供了有力的数据支撑；除此以外，本实施例还可以加装了自动定位模块和标准的通信端口模块，可以支持多种通信模块(电力载波、微功率无线、4G 网络、光纤)的接入；通信端口模块内嵌高性能CPU，并自带操作系统，可以根据使用场景安装不同的通信规约，使得本实施例的应用范围得到极大扩充。一二次融合断路器主要作用是为了防止人身触电，从而使人生安全受到危险，一般是根据直接接触和间接接触两种触电防护的不同要求来进行选择的。

通过使用本实施例的方案，不但能够实现传统断路器的功能，还能支持在线监测、线损统计、故障精确定位、配网结构拓扑识别等多项功能，为未来电网的精细化管理提供基础设施支撑。

本实施例中的复位电路、晶振电路、电源电路、故障显示、存储电路、实时时钟电路、温度检测电路、LCD显示电路、脱扣驱动电路、合闸驱动电路、电压保护驱动电路、合闸/分闸状态检测电路、数字脱扣电路和模拟脱扣电路均为现有技术的电路。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低压一二次融合漏电断路器，包括低压一二次融合漏电保护电路，其特征在于，所述漏电保护电路包括通信芯片和处理芯片，所述通信芯片和所述处理芯片相互通信连接，所述通信芯片连接有通信协议转换模块，所述通信协议转换模块连接有多个通信模块；

所述处理芯片连接有复位电路、晶振电路、电源电路、故障显示、存储电路、实时时钟电路、温度检测电路、LCD显示电路、信号调理电路、脱扣驱动电路、合闸驱动电路、电压保护驱动电路和合闸/分闸状态检测电路；

所述信号调理电路连接有电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器均连接三相电网。

2.根据权利要求1所述低压一二次融合漏电断路器，其特征在于，所述处理芯片和所述脱扣驱动电路之间依次连接数字脱扣电路和光耦合器，所述处理芯片和所述合闸驱动电路之间依次连接有合闸输出信号和光耦合器，所述处理芯片和所述电压保护驱动电路之间依次连接有电压保护输出和光耦合器，所述处理芯片和所述合闸/分闸状态检测电路之间连接有光耦合器。

3.根据权利要求2所述低压一二次融合漏电断路器，其特征在于，所述脱扣驱动电路和所述信号调理电路之间连接有模拟脱扣电路。

4.根据权利要求1所述的低压一二次融合漏电断路器，其特征在于，所述处理芯片采用STM32F107。

5.根据权利要求1所述的低压一二次融合漏电断路器，其特征在于，所述多个通信模块包括电力载波、微功率无线、4G/5G网络和光纤。

6.根据权利要求3所述的低压一二次融合漏电断路器，其特征在于，所述信号调理电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和电容C3，所述电压互感器和电流互感器共同连接电阻R1的一端和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端和电阻R4的一端，电阻R3的另一端连接电容C2的一端、电容C3的一端和所述处理芯片，电容C1的另一端、电阻R4的另一端、电容C2的另一端和电容C3的另一端连接所述模拟脱扣电路。

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