CN213781953U - 一种断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种断路器，包括基座、大盖、面盖、静触头、动触头、绝缘转轴、灭弧室、操作机构和电子装置，电子装置之间设置有对应的可拨插的信号或/和电源接口，上方的电子装置从大盖或/和面盖中拨插，电子装置组成电子控制器，电子控制器包括电能计量模块、电源模块、通信模块、拓扑识别模块、保护信号模块、故障脱扣模块、ZSI模块、微处理器、显示模块、存储器和接线端子。该智能断路器可以实现电流和电压监测及保护、内部及外部温度监测、短路保护、接地保护、计量功能、自动物理拓扑支持、就地故障研判、HPLC通信、蓝牙通信、红外通信、RS485通信等功能。

Description

一种断路器

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，具体涉及一种断路器。

背景技术

随着国家电网不断推进泛在电力物联网建设，电力系统中的各个产品不断改造升级，断路器除保持原有过载、短路等保护功能外，还增加了电气量数据检测、通信、数据显示等功能。为了实现这些新功能，需要增加通信模块、更多的电子控制器、显示模块、高精度宽量程的电流采集模块、电压采集模块。各种模块的加入使得断路器的内腔尺寸不能容纳如此繁多的模块，便衍生出诸如背包式断路器、LTU等外围设备。设备的增加使得低压配电系统的复杂度增加，并且不易于类似功能模块功能共享，重复建设、设备利用不重复、可靠度降低、维护工作繁杂等一些列问题产生。

降低项目成本、精简设备、提高模块或设备的共享度，适应老旧设备升级改造，是目前面临的重要问题，现急需开发一种新型断路器，该断路器在包含所有新增模块的前提下，占有空间小，集成度和可靠性高。并能使产品电路板设计强弱电分开，大功率发热元件集中布置，改善电路板温升和实现电磁兼容设计。

发明内容

为了解决以上问题的至少之一，本实用新型提出一种断路器，技术方案如下：

一种断路器，至少包括基座、大盖、面盖、静触头、动触头、绝缘转轴、灭弧室、操作机构和至少一个电子装置一，所述电子装置一包括100V以上的高压储能电解电容或/和电源变压器，所述电子装置一设置有绝缘外壳，所述电子装置一设置在动触头的上方或/和转轴的上方，所述电子装置一的下方还设置有电子装置二，所述电子装置一与电子装置设置2有对应的可拨插的信号或/和电源接口，其特征在于：所述电子装置一从大盖或/和面盖中拨插。

优选的，所述电子装置一设置在零线N极导体至面盖之间，所述电子装置一从大盖或/和面盖中拨插。

优选的，所述电子装置二上方还设置有电子装置三，所述电子装置三设置有第一绝缘外壳，所述电子装置三设置在沿所述断路器的宽度方向设置于操作手柄任两侧或沿所述断路器的长度方向设于所述操作手柄靠近进线端的一侧的空腔里，所述电子装置二与电子装置三设置有对应的可拨插的信号或/和电源接口，所述电子装置三从大盖或/和面盖中拨插。

优选的，所述电子装置一、电子装置二和电子装置三组成电子控制器，所述电子控制器包括电源模块、电能计量模块、通信模块、拓扑识别模块、保护信号模块、故障脱扣模块、ZSI模块、微处理器、显示模块、存储器至少一个接线端子。

优选的，所述断路器还包括至少一个电流感应器、电磁式后备脱扣器和出线端，所述电流感应器设置在断路器的电磁式后备脱扣器与出线端之间。

优选的，所述断路器还包括热传感器，所述热传感器设置于所述基座中。所述热传感器根据需要设置于绝缘外壳的内部或外部的主电路导体附近，热传感器输出的信号传递至所述电子控制器的微处理器，所述微处理器根据所述温度信号生成过温故障判断结果。

优选的，所述电能计量模块设置于所述电子装置二中，且沿所述断路器的长度方向设于所述操作手柄左侧或右侧的空腔里。所述电能计量模块将计量电流和电压信号经过电能计量模块处理计算，电能计量模块将计算结果传输给微处理器，微处理器根据所述信号生成计量数据。

优选的，所述至少一个接线端子设置于所述电子装置二中，在所述面盖沿长度方向和/或宽度方向的至少一侧设有与所述接线端子对应的出口位置。

优选的，所述断路器还包括显示模块，所述显示模块设置于所述电子装置二中，沿所述断路器的高度方向设于所述断路器的长度方向设于所述操作手柄靠近出线端的一侧，所述显示模块包含：LED显示、整定旋钮、LCD显示和按键的至少一个。

优选的，所述通信模块采用内部无线通信和/或有线通信方式进行通信，无线通信包括红外、4G、5G、WIFI、蓝牙、ZigBee、NB-IoT和LoRa等通信方式中的至少一种，有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN和CAN等通信方式中的至少一种。

优选的，所述电子控制器包括保护信号模块，保护信号模块将保护电流和/或电流信号经过滤波处理后送入微处理器。微处理器还具有ADC电路，能够检测所述电流信号并快速生成包括过电流故障的处理结果。

优选的，所述断路器能进行剩余电流保护和/或接地故障保护和/或过电流保护和/或过欠压保护和/或频率保护和/或逆功率保护。

优选的，所述电源模块与主电路连接，包括防护电路、滤波电路、整流电路及电压转换电路，电源模块的输出与微处理器、电能计量模块、保护信号模块等其他模块电路连接。

优选的，所述电子控制器包括电操控制电路，接电动操作机构，可通过通信控制电动操作机构使断路器分闸或合闸。

本实用新型的有益效果如下：

1．本实用新型提供了一种断路器，所述电子装置一设置有绝缘外壳，所述电子装置一设置在动触头的上方或/和转轴的上方，所述电子装置一的下方还设置有电子装置二，所述电子装置二与电子装置一设置有对应的可拨插的信号或/和电源接口。所述电子装置一从大盖或/和面盖中拨插，电解电容有使用寿命作为独立模块实现可插拔更换可方便使用维护定期更换延迟产品使用寿命；如此设置能使电子控制器的电路强弱电分开，改善电路板电磁兼容设计，可靠性高。

2. 当断路器为四极时，所述电子装置一可设置在零线N极导体至面盖之间，所述电子装置一从大盖或/和面盖中拨插，如此设置能使电子控制器的电路设计更合理，改善电路板电磁兼容设计，可靠性高。

3．电子装置二上方还设置有电子装置三，所述电子装置三设置有绝缘外壳，所述电子装置三设置在沿所述断路器的宽度方向设置于操作手柄任两侧或沿所述断路器的长度方向设于所述操作手柄靠近进线端的一侧的空腔里，所述电子装置三与电子装置二设置有对应的可拨插的信号或/和电源接口，所述电子装置三从大盖或/和面盖中拨插，所述电子装置三为电子控制器的通信模块，如此设置能使电子控制器的通信模块作为独立模块，便于更换电解电容等低寿命器件，有利于产品整体延寿；该模块置于面盖与大盖之间，可在安装现场不改变断路器状态下完成更换，避免停电，方便维护；模块化独立设计，降低了与其他模块之间的耦合和干扰；便于其他产品借用，提高设计复用率和系列化产品的开发效率。

4．断路器内部测温的位置为进线和出线的连接螺钉位置，因此热传感器置于所述基座中，可使产品电路板设计改善电路板电磁兼容设计，可靠性高。

5．接线端子为用户外接线使用，电子装置二位于大盖与面盖的接触位置，因此接线端子设置于所述电子装置二上可使大盖与面盖易于开模加工，可使产品电路板设计强弱电分开，改善电路板温升，改善电路板电磁兼容设计，可靠性高。

6．断路器还包括热传感器，所述热传感器设置于所述基座中。所述热传感器根据需要设置于绝缘外壳的内部或外部的主电路导体附近，热传感器输出的信号传递至所述电子控制器的微处理器，所述微处理器根据所述温度信号生成过温故障判断结果。

7．电能计量模块设置于所述电子装置二中，且沿所述断路器的长度方向设于所述操作手柄左侧或右侧的空腔里。所述电能计量模块将计量电流和电压信号经过电能计量模块处理计算，电能计量模块将计算结果传输给微处理器，微处理器根据所述信号生成计量数据。

8．断路器还包括显示模块，所述显示模块设置于所述电子装置二中，沿所述断路器的高度方向设于所述断路器的长度方向设于所述操作手柄靠近出线端的一侧，所述显示模块包含：LED显示、整定旋钮、LCD显示和按键的至少一个，如此设置能实现本地声和/或光报警，从而实现人机交互。

9．通信模块采用内部无线通信和/或有线通信方式进行通信，无线通信包括红外、4G、5G、WIFI、蓝牙、ZigBee、NB-IoT和LoRa等通信方式中的至少一种，有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN和CAN等通信方式中的至少一种，通信方式多样，为用户提供了更多的选择空间。

10．电子控制器包括保护信号模块，保护信号模块将保护电流和/或电压信号经过滤波处理后送入微处理器，微处理器还具有ADC电路，能够检测所述保护信号并快速生成包括保护故障的处理结果。

11．断路器能进行剩余电流保护和/或接地故障保护和/或过电流保护和/或过欠压保护和/或频率保护和/或逆功率保护。

12．电子控制器包括电源模块，所述电源模块与主电路连接，包括防护电路、滤波电路、整流电路及电压转换电路，电源模块的输出与微处理器、电能计量模块、保护信号模块等其他模块电路连接。

13．电子控制器包括电操控制电路，接电动操作机构，可通过通信控制电动操作机构使断路器分闸或合闸。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电子控制器的原理图。

图2为本实用新型的断路器内部结构示意图。

图3为本实用新型的电子装置之间插拔位置图1。

图4为本实用新型的电子装置之间插拔位置图2。

图5为本实用新型的电子装置一结构示意图。

图6为本实用新型的电子装置三结构示意图。

图7为本实用新型的电子装置二结构示意图1。

图8为本实用新型的电子装置二结构示意图2。

图9为本实用新型的电子装置二结构示意图3。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件的任何修改、替换和改进。

如图1为一种断路器的电子控制器100的原理图，图2至图9所示为一种断路器的结构图。

具体的，请参考图1至图9所示，本实施例公开了一种断路器，所述断路器包括基座10、大盖11、面盖12，所述基座10、大盖11和面盖12共同围合形成所述断路器的绝缘壳体，在所述绝缘外壳内设有静触头13、动触头14、绝缘转轴15、灭弧室16、操作机构17和至少一个电子装置一18A，所述电子装置一18A包括100V以上的高压储能电解电容102A或/和电源变压器102B，所述电子装置一18A设置有绝缘外壳102C，所述电子装置一18A设置在动触头14的上方或/和转轴15的上方，所述电子装置一18A的下方还设置有电子装置二18B，所述电子装置二18B与电子装置一18A设置有对应的可拨插的信号或/和电源接口，其特征在于：所述电子装置一18A从大盖（11）或/和面盖12中拨插。

所述电子装置一18A设置在零线N极导体至面盖之间，所述电子装置一18A从大盖11或/和面盖12中拨插。

所述电子装置二18B上方还设置有电子装置三18C，所述电子装置三18C设置有第一绝缘外壳104A，所述电子装置三18C设置在沿所述断路器的宽度方向设置于操作手柄17A任两侧或沿所述断路器的长度方向设于所述操作手柄17A靠近进线端的一侧的空腔里，所述电子装置三18C与电子装置二18B设置有对应的可拨插的信号或/和电源接口，所述电子装置三18C从大盖11或/和面盖12中拨插。

所述电子装置一18A、电子装置二18B和电子装置三18C组成电子控制器100，所述电子控制器100包括电源模块102、电能计量模块103、通信模块104、拓扑识别模块106、保护信号模块107、故障脱扣模块108、ZSI模块109、微处理器110、显示模块111、存储器112至少一个接线端子105。所述通信模块104用于实现所述电子控制器100与外部上位机或其他外部控制中心的通信，所述拓扑识别模块106用于实现整个配电网络的拓扑识别成图，所述电源模块102用于为所述电子控制器100提供工作电源，在本实施例中，所述电源模块102中的电压自生电源模块102D设于所述电子装置一18A中，所述通信模块104设于所述电子装置三18C中，所述拓扑识别模块106设于所述电子装置二18B中。

所述动触头14通过所述绝缘转轴15与所述操作机构17转动连接，在所述操作机构17的带动下，所述动触头14与所述静触头13接触或分离，从而实现所述断路器的接通或断开，所述灭弧室16用于对所述动触头14和所述静触头13断开时产生的电弧进行冷却切割，保证电气安全。所述电流感应器101设于所述断路器的相极内，其数量取决于所述断路器的相极数量，在本实施例中，所述断路器包括A、B、C三相极，故在每一相极内分别设有一所述电流感应器101，用于采集对应主回路的电流信息，在优选实施例中，当所述断路器包括N极时，在所述N极上也可设置1电流感应器101，用于采集所述N极主回路的电流信息，当所述断路器不包括N极时，也可将所述电流感应器101设于所述断路器的外部对应的N极主回路上。优选的，所述电流感应器101为电流互感器、电流传感器或电流分流器的至少一种。

如图2所示，在本实施例中，所述断路器还包括电磁式后备脱扣器18和出线端19，所述电流感应器101沿所述断路器的长度方向即X轴方向设置在断路器的电磁式后备脱扣器18与出线端19之间。

具体的，如图2和图3所示，所述电子装置一18A与电子装置二18B位于动触头14的上方位置进行插拔，为具体实施例1。如图2和图4所示，所述电子装置一18A与电子装置二18B位于转轴15的上方即零线N极导体至面盖之间进行插拔，为具体实施例2。

具体的，所述通信模块104设置于所述电子装置三18C中，并可沿所述断路器的宽度方向如图4所示的Z轴方向设于所述操作手柄17A的左侧或右侧，在本实施例中，所述通信模块104设置于所述操作手柄17A的左侧，通信模块中的法拉电容104C有使用寿命，作为独立模块实现可插拔便于更换电解电容等低寿命器件，有利于产品整体延寿；该模块置于面盖与大盖之间，可在安装现场不改变断路器状态下完成更换，避免停电，方便维护；模块化独立设计，降低了与其他模块之间的耦合和干扰；便于其他产品借用，提高设计复用率和系列化产品的开发效率。

进一步的，所述通信模块104采用内部无线通信和/或有线通信方式进行通信，无线通信包括红外、4G、5G、WIFI、蓝牙、ZigBee、NB-IoT和LoRa等通信方式中的至少一种，有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN和CAN等通信方式中的至少一种。通过所述通信模块104，可以实现所述电子控制器100与外部控制中心或上位机的通信。

所述电源模块102与主电路连接，其中电压自生电源模块102A包括防护电路、滤波电路、整流电路及电压转换电路，具体的，在本实施例中如图4所示，所述电压自生电源模块102D包括电源变压器102B，所述电源变压器102B用于变换电压、绝缘隔离以及功率传送。电压自生电源模块102D中的电解电容102A有使用寿命，作为独立模块实现可插拔更换可方便使用维护定期更换延迟产品使用寿命。

如图3和图4所示，所述电子控制器100还包括至少一个接线端子105，所述接线端子105可作为所述电子控制器100与外部传输信号或提供外接工作电源的端口，如所述电子控制器100可通过所述接线端子105实现与外部控制中心的有线通信，或通过所述接线端子105作为所述电子控制器100的外接工作电源的端口，所述电子控制器100可包括多个接线端子105，用于实现不同的功能。

在本实施例中，所述接线端子105设置于所述电子装置二18B中，所述接线端子105的数量为多个，在所述面盖12上设有与所述接线端子105相对应的开口，以实现所述接线端子105与外部的连接。所述出口分别设于所述面盖12沿所述断路器的长度方向的两侧以及所述面盖12沿所述断路器的宽度方向的右侧。

如图7所示，所述电能计量模块103对计量电流和电压信号进行处理计算，并将计算结果传输给微处理器110，微处理器110根据所述信号生成计量数据。在本实施例中，所述断路器的所述电能计量模块103设置于所述电子装置二18B中，可沿所述断路器的宽度方向设置于操作手柄17A的任一侧，或沿所述断路器的长度方向设于所述操作手柄17A靠近所述进线端的一侧，在本实施例中所述电能计量模块103沿所述断路器的宽度方向设置于所述操作手柄17A的右侧。

如图8和图9所示，所述电子控制器100包括保护信号模块107，所述保护信号模块107设于所述电子装置二18B中，所述保护信号模块107将保护电流和/或电压信号经过滤波处理后送入微处理器110，与所述保护信号模块107相对应，所述微处理器110还具有ADC电路，能够检测所述电流信号并快速生成包括过电流故障的处理结果。具体的，所述保护信号模块107接收所述电流感应器101采集的电流信号和电压模块采集到的电压信号，经过滤波处理后传递给所述微处理器110。所述保护信号模块107通过接收的电流信息，可实现所述断路器的剩余电路保护、接地故障保护和过电流保护的一种或多种保护，所述保护信号模块107通过接收到的电压信息可实现所述断路器的过欠压保护、频率保护和逆功率保护的一种或多种，具体功能可根据产品的具体功能需求进行选择。

进一步的，所述电子控制器100还包括故障脱扣模块108，设于所述电子装置二18B中，所述微处理器110将接收到的来自所述保护信号模块107的信息与所述电子控制器100的存储器112中存储的整定值进行比较，当接收到的数据大于所述整定值时，所述微处理器110发送保护指令给所述故障脱扣模块108，所述故障脱扣模块108驱动所述断路器的执行器动作，所述执行器带动所述动触头14和所述静触头13分离，从而使所述断路器断开，保证电气安全。

需要说明的是，所述电源模块102的输出与微处理器110、电能计量模块103、保护信号模块107等其他模块电路连接。

如图3所述断路器，还包括热传感器120，所述热传感器120设置于所述基座10中，如此设置可改善电路板电磁兼容设计，可靠性高。所述热传感器120根据需要设置于绝缘外壳的内部或外部的主电路导体附近，热传感器120输出的信号传递至所述微处理器110，所述微处理器110根据所述温度信号生成过温故障判断结果。

如图2和图7所示，在优选实施例中，所述断路器还包括显示模块111，设于所述电子装置二18B中，所述显示模块111沿所述断路器的高度方向和所述断路器的长度方向设于所述操作手柄17A靠近所述出线端的一侧，在所述显示模块111为人机交互模块，具有本地声和/或光报警组件，具体的，在本实施例中，所述显示模块111包括LED显示、整定旋钮、LCD显示、按键的至少一个。

在优选实施中，所述电子控制器100包括电操控制电路，接电动操作机构，可通过通信控制电动操作机构使断路器分闸或合闸。

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

Claims (10)

1.一种断路器，至少包括基座（10）、大盖（11）、面盖（12）、静触头（13）、动触头（14）、绝缘转轴（15）、灭弧室（16）、操作机构（17）和至少一个电子装置一（18A），所述电子装置一（18A）包括100V以上的高压储能电解电容（102A）或/和电源变压器（102B），所述电子装置一（18A）设置有绝缘外壳（102C），所述电子装置一（18A）设置在动触头（14）的上方或/和转轴（15）的上方，所述电子装置一（18A）的下方还设置有电子装置二（18B），所述电子装置二（18B）与电子装置一（18A）设置有对应的可拨插的信号或/和电源接口，其特征在于：所述电子装置一（18A）从大盖（11）或/和面盖（12）中拨插。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述电子装置一（18A）设置在零线N极导体至面盖之间，所述电子装置一（18A）从大盖（11）或/和面盖（12）中拨插。

3.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述电子装置二（18B）上方还设置有电子装置三（18C），所述电子装置三（18C）设置有第一绝缘外壳（104A），所述电子装置三（18C）设置在沿所述断路器的宽度方向设置于操作手柄（17A）任两侧或沿所述断路器的长度方向设于所述操作手柄（17A）靠近进线端的一侧的空腔里，所述电子装置三（18C）与电子装置二（18B）设置有对应的可拨插的信号或/和电源接口，所述电子装置三（18C）从大盖（11）或/和面盖（12）中拨插。

4.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述电子装置一（18A）、电子装置二（18B）和电子装置三（18C）组成电子控制器（100），所述电子控制器（100）包括电源模块（102）、电能计量模块（103）、通信模块（104）、拓扑识别模块（106）、保护信号模块（107）、故障脱扣模块（108）、ZSI模块（109）、微处理器（110）、显示模块（111）、存储器（112）至少一个接线端子（105）。

5.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：还包括至少一个电流感应器（101）、电磁式后备脱扣器（18）和出线端（19），所述电流感应器（101）设置在断路器的电磁式后备脱扣器（18）与出线端（19）之间。

6.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：还包括热传感器（120），所述热传感器（120）设置于所述基座（10）中。

7.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于：所述电能计量模块（103）设置于所述电子装置二（18B）中，且沿所述断路器的长度方向设于所述操作手柄（17A）左侧或右侧的空腔里。

8.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于：所述至少一个接线端子（105）设置于所述电子装置二（18B）中，在所述面盖（12）沿长度方向和/或宽度方向的至少一侧设有与所述接线端子（105）对应的出口位置。

9.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于：所述显示模块（111）置于所述电子装置二（18B）中，沿所述断路器的高度方向设于所述断路器的长度方向设于所述操作手柄（17A）靠近出线端的一侧，所述显示模块（111）包含：LED显示、整定旋钮、LCD显示和按键的至少一个。

10.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于：所述通信模块（104）采用内部无线通信和/或有线通信方式进行通信，无线通信包括红外、4G、5G、WIFI、蓝牙、ZigBee、NB-IoT和LoRa通信方式中的至少一种，有线通信包括HPLC、PLC、RS485、LAN和CAN通信方式中的至少一种。

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