CN217086501U - 一种智能安全重合闸断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能安全重合闸断路器，包括：断路器本体、故障检测电路和控制模块；所述断路器本体包括进线端、出线端、动触点、静触点、联动机构和电磁脱扣器，所述进线端与所述静触点连接，所述出线端通过导线与所述动触点连接，所述联动机构连接有手柄，所述手柄通过转轴与所述断路器本体转动连接，所述手柄设置有自动重合闸装置，所述自动重合闸装置用于合闸；所述故障检测电路与所述控制模块电性连接，所述控制模块与所述电磁脱扣器电性连接，所述故障检测电路用于检测线路故障，所述电磁脱扣器用于分闸。本发明提供的智能安全重合闸断路器具有能够动态检测用电设备参数、保护功能多样、安全高效、智能化程度高的特点。

Description

一种智能安全重合闸断路器

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，特别是涉及一种智能安全重合闸断路器。

背景技术

断路器是电气工程领域常用的器件，其主要功能是闭合以及断开通路。断路器能够在发生短路或严重超载等异常情况下切断电路，从而有效的保护通路中的器件。

目前，传统低压断路器在进行分合闸操作时主要依靠手动扳动手柄，但这种方式机械化程度低，为了解决手动扳动手柄机械化程度低的问题，出现了具有辅助作用的电动传动机构，但是这种电动传动架构只能加载在低压断路器的外部，配合控制手动操作推杆来实现分合闸操作，安装繁琐，操作稳定性差；并且现有的断路器虽然具有漏电保护、短路保护等功能，但是存在保护功能单一、不能动态检测对应的用电设备的各项电路参数、也不能根据使用情况对用电设备的检测参数进行设置以及智能化程度低的问题。因此，基于现有技术存在的以上问题，亟需提出一种新的智能安全重合闸断路器，以用来弥补现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种智能安全重合闸断路器，能够检测用电线路中的多种异常情况，并根据异常情况控制断路器的自动重合闸。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种智能安全重合闸断路器，包括：断路器本体、故障检测电路和控制模块；

所述断路器本体包括进线端、出线端、动触点、静触点、联动机构和电磁脱扣器，所述进线端与所述静触点连接，所述出线端通过导线与所述动触点连接，所述联动机构连接有手柄，所述手柄通过转轴与所述断路器本体转动连接，所述手柄设置有自动重合闸装置，所述自动重合闸装置用于合闸；

所述故障检测电路与所述控制模块电性连接，所述控制模块与所述电磁脱扣器电性连接，所述故障检测电路用于检测线路故障，所述电磁脱扣器用于分闸。

可选的，所述自动重合闸装置包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和电机，所述第一齿轮固定连接在所述转轴一侧，所述第二齿轮为双层齿轮，所述第一齿轮与所述双层齿轮的大齿轮啮合，所述双层齿轮的小齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第三齿轮与所述电机的输出轴固定连接，所述电机与所述控制模块电性连接。

可选的，所述故障检测电路包括电压检测电路、电流检测电路、漏电检测电路、防雷检测电路和第一微处理器。

可选的，所述电压检测电路与所述进线端电性连接，所述电压检测电路包括电压互感器，所述电压检测电路用于采集所述进线端的电压值，所述故障检测电路将采集到的电压值与设定的电压阈值进行比较，并将比较结果发送至所述控制模块。

可选的，所述电流检测电路与所述出线端的火线或零线串联，所述电流检测电路包括电流互感器，所述电流检测电路用于采集所述出线端火线或零线的电流值，所述故障检测电路将采集到的电流值与设定的电流阈值进行比较，并将比较结果发送至所述控制模块。

可选的，所述漏电检测电路包括漏电检测线圈，所述漏电检测线圈套设在所述出线端的电力线上，所述漏电线圈用于检测漏电信号，所述故障检测电路将所述漏电信号发送至所述控制模块。

可选的，所述防雷检测电路设置在零线与火线之间，所述防雷检测电路包括压敏电阻和设置在所述压敏电阻一侧的防雷检测线圈，所述故障检测电路将所述防雷检测电路采集到的雷击信号发送至所述控制模块。

可选的，所述控制模块包括第二微处理器和无线通信模块，所述无线通信模块与所述第二微处理器电性连接，所述无线通信模块采用4G模块、5G模块或WiFi模块。

可选的，还包括断路器壳体以及设置在所述断路器壳体上的分合闸显示窗口、显示屏模块和按键模块，所述分合闸显示窗口设置在所述手柄一侧，所述分合闸显示窗口用于显示断路器的分合闸状态，所述显示屏模块及按键模块均分别与所述控制模块电性连接，所述显示屏模块用于显示线路数据，所述按键模块用于设置断路器的参数。

可选的，还包括电源模块和声光报警模块；

所述电源模块的输入端与所述进线端电性连接，输出端与所述控制模块电性连接，所述电源模块用于给所述故障检测电路及控制模块供电；

所述声光报警模块与所述控制模块电性连接，所述声光报警模块用于在分闸时发出报警信号。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的智能安全重合闸断路器，通过设置的故障检测电路和控制模块，能够动态检测对应的用电设备的各项电路参数，在合闸前和用电过程中通过检测到的电路参数识别用电线路中的欠压、过压、漏电、短路及雷击等多种故障，并在故障存在时不合闸或通过电磁脱扣器控制断路器分闸，有效保护用电设备和用电过程的安全性；通过设置的自动重合闸装置，在断路器跳闸后，能够在控制模块的控制下驱动断路器合闸。本发明提供的智能安全重合闸断路器具有能够动态检测用电设备参数、保护功能多样、安全高效、智能化程度高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明智能安全重合闸断路器的电路原理图；

图2为本发明智能安全重合闸断路器的内部结构示意图；

图3为本发明智能安全重合闸断路器的正视图；

图4为本发明智能安全重合闸断路器的自动重合闸装置的结构示意图；

图5为本发明智能安全重合闸断路器的控制过程的模块示意图；

附图标记说明：1、断路器本体；2、故障检测电路；3、控制模块；4、显示屏模块；5、按键模块；6、电源模块；7、声光报警模块；8、手柄；9、转轴；10、自动重合闸装置；11、断路器壳体；101、进线端；102、出线端；103、动触点；104、静触点；105、联动机构；106、电磁脱扣器；201、电压检测电路；202、电流检测电路；203、漏电检测电路；204、防雷检测电路；205、第一微处理器；1001、第一齿轮；1002、第二齿轮；1003、第三齿轮；1004、电机；1101、分合闸显示窗口；2031、漏电检测线圈；2041、压敏电阻；2042、防雷检测线圈；301、第二微处理器；302、无线通信模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是为了提供一种智能安全重合闸断路器，能够检测用电线路中的多种异常情况，并根据异常情况控制断路器的自动重合闸。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

如图1至图3所示，本发明提供的一种智能安全重合闸断路器，包括：断路器本体1、故障检测电路2、控制模块3、显示屏模块4、按键模块5、电源模块6和声光报警模块7。

断路器本体1包括进线端101、出线端102、动触点103、静触点104、联动机构105和电磁脱扣器106，进线端101与静触点104连接，出线端102通过导线与动触点103连接，联动机构105连接有手柄8，手柄8通过转轴9与断路器本体1转动连接，手柄8设置有自动重合闸装置10，自动重合闸装置10用于合闸。本发明中的联动机构105及电磁脱扣器106均可以采用现有技术，唯一不同的是出线端102通过导线与动触点103直接连接，电磁脱扣器106与控制模块3连接，由控制模块3控制电磁脱扣器106的动作。

断路器本体1外侧设置有断路器壳体11，手柄8一侧所在的断路器壳体11上设置有分合闸显示窗口1101，分合闸显示窗口1101用于显示断路器的分合闸状态，手柄8所在转轴9上设置有分闸合闸字样，在合闸后分合闸显示窗口1101位置显示合闸，跳闸后分合闸显示窗口1101位置显示分闸。

手柄8另一侧设置有显示屏模块4，显示屏模块4下部设置有按键模块5，显示屏模块4及按键模块5均分别与控制模块3电性连接，显示屏模块4用于显示线路中的电压电流等数据，按键模块5用于设置断路器的参数。

故障检测电路2与控制模块3电性连接，控制模块3与电磁脱扣器106电性连接，故障检测电路2用于检测线路故障，电磁脱扣器106用于分闸。

如图4所示，上述自动重合闸装置10包括第一齿轮1001、第二齿轮1002、第三齿轮1003和电机1004，第一齿轮1001固定连接在转轴9一侧，第二齿轮1002为双层齿轮，第一齿轮1001与双层齿轮的大齿轮啮合，双层齿轮的小齿轮与第三齿轮1003啮合，第三齿轮1003与电机1004的输出轴固定连接，电机1004与控制模块3电性连接。控制模块3通过驱动电机1004的转动，从而带动第一齿轮1001和第二齿轮1002的转动，使手柄8完成合闸动作。

故障检测电路2包括电压检测电路201、电流检测电路202、漏电检测电路203、防雷检测电路204和第一微处理器205，所述第一微处理器采用STC89C51芯片。

电压检测电路201与进线端101电性连接，电压检测电路201包括电压互感器，电压检测电路201用于采集进线端101的电压值，故障检测电路2将采集到的电压值与设定的电压阈值进行比较，并将比较结果发送至控制模块3。例如当进线端101零火线间的电压大于(250V一300V)十5％或设定值时，故障检测电路2将过压信号发送至控制模块3，控制模块3通过电磁脱扣器106控制断路器跳闸；当进线端101零火线间的电压小于(145V一200V)十5％或设定值时，故障检测电路2将欠压信号发送至控制模块3，控制模块3通过电磁脱扣器106控制断路器跳闸。(保护时间3一30秒，可以根据具体使用情况设置)

电流检测电路202与出线端102的火线或零线串联，电流检测电路202包括电流互感器，电流检测电路202用于采集出线端102火线或零线的电流值，故障检测电路2将采集到的电流值与设定的电流阈值进行比较，并将比较结果发送至控制模块3。例如当供电电流大于或等于额定电流1.1倍，出现持续2秒钟以上的过电流时，故障检测电路2将过流信号发送至控制模块3，控制模块3通过电磁脱扣器106控制断路器跳闸。或者当供电电流大于等于3倍额定电流时，故障检测电路2将短路信号发送至控制模块3，控制模块3通过电磁脱扣器106控制断路器跳闸，断路器在±40ms内保护动作，跳闸切断供电。

漏电检测电路203包括漏电检测线圈2031，漏电检测线圈2031套设在出线端102的电力线上，漏电检测线圈2031用于检测漏电信号，故障检测电路2用于将漏电信号发送至控制模块3。例如在输出线路发生超过默认20mA的漏电电流或人身触电时，断路器自动在0.1秒内断开，保证了人身安全。

防雷检测电路204设置在零线与火线之间，防雷检测电路204包括压敏电阻2041和套设在压敏电阻2041一侧的线路上的防雷检测线圈2042，故障检测电路2用于将防雷检测电路204采集到的雷击信号发送至控制模块3。例如在线路遭受雷击时，防雷检测电路204中通过浪涌电压，压敏电阻导2041导通，防雷检测线圈2042检测到防雷检测电路204中的电流，故障检测电路2将上述电流信号发送至控制模块3，控制模块3通过电磁脱扣器106控制断路器跳闸，从而切断线路，保护用电设备的安全。

上述参数都可以根据实际使用情况通过按键模块5设置。

控制模块3包括第二微处理器301和无线通信模块302，无线通信模块302与第二微处理器301电性连接，无线通信模块302采用4G模块、5G模块或WiFi模块，第二微处理器301采用STM32F103C8T6主控芯片。控制模块3通过无线通信模块302连接终端设备，如监控平台、平板电脑或手机，从而可以实现远程操控，将线路运行过程中的数据或报警信号发送至终端设备进行显示，用户可以通过终端设备随时了解线路运行情况并在发生报警时及时处理。用户还可以通过终端设备进行合闸操作，从而提高合闸操作的便利性。

如图5所示，上述断路器控制系统还包括电源模块6和声光报警模块7，电源模块6的输入端与进线端101电性连接，输出端与控制模块3电性连接，电源模块6用于给故障检测电路2及控制模块3供电。

声光报警模块7与控制模块3电性连接，声光报警模块7用于在分闸时发出报警信号。

本发明提供的智能安全重合闸断路器，通过设置的故障检测电路和控制模块，能够动态检测对应的用电设备的各项电路参数，在合闸前和用电过程中通过检测到的电路参数识别用电线路中的欠压、过压、漏电、短路及雷击等多种故障，并在故障存在时不合闸或通过电磁脱扣器控制断路器分闸，有效保护用电设备和用电过程的安全性；通过设置的自动重合闸装置，在断路器跳闸后，能够在控制模块的控制下驱动断路器合闸。本发明提供的智能安全重合闸断路器具有能够动态检测用电设备参数、保护功能多样、安全高效、智能化程度高的特点。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种智能安全重合闸断路器，其特征在于，包括：断路器本体、故障检测电路和控制模块；

所述断路器本体包括进线端、出线端、动触点、静触点、联动机构和电磁脱扣器，所述进线端与所述静触点连接，所述出线端通过导线与所述动触点连接，所述联动机构连接有手柄，所述手柄通过转轴与所述断路器本体转动连接，所述手柄设置有自动重合闸装置，所述自动重合闸装置用于合闸；

所述故障检测电路与所述控制模块电性连接，所述控制模块与所述电磁脱扣器电性连接，所述故障检测电路用于检测线路故障，所述电磁脱扣器用于分闸。

2.根据权利要求1所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，所述自动重合闸装置包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和电机，所述第一齿轮固定连接在所述转轴一侧，所述第二齿轮为双层齿轮，所述第一齿轮与所述双层齿轮的大齿轮啮合，所述双层齿轮的小齿轮与所述第三齿轮啮合，所述第三齿轮与所述电机的输出轴固定连接，所述电机与所述控制模块电性连接。

3.根据权利要求1所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，所述故障检测电路包括电压检测电路、电流检测电路、漏电检测电路、防雷检测电路和第一微处理器。

4.根据权利要求3所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，所述电压检测电路与所述进线端电性连接，所述电压检测电路包括电压互感器，所述电压检测电路用于采集所述进线端的电压值，所述故障检测电路将采集到的电压值与设定的电压阈值进行比较，并将比较结果发送至所述控制模块。

5.根据权利要求3所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，所述电流检测电路与所述出线端的火线或零线串联，所述电流检测电路包括电流互感器，所述电流检测电路用于采集所述出线端火线或零线的电流值，所述故障检测电路将采集到的电流值与设定的电流阈值进行比较，并将比较结果发送至所述控制模块。

6.根据权利要求3所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，所述漏电检测电路包括漏电检测线圈，所述漏电检测线圈套设在所述出线端的电力线上，所述漏电检测线圈用于检测漏电信号，所述故障检测电路用于将所述漏电信号发送至所述控制模块。

7.根据权利要求3所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，所述防雷检测电路设置在零线与火线之间，所述防雷检测电路包括压敏电阻和设置在所述压敏电阻一侧的防雷检测线圈，所述故障检测电路将所述防雷检测电路采集到的雷击信号发送至所述控制模块。

8.根据权利要求1所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，所述控制模块包括第二微处理器和无线通信模块，所述无线通信模块与所述第二微处理器电性连接，所述无线通信模块采用4G模块、5G模块或WiFi模块。

9.根据权利要求1所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，还包括断路器壳体以及设置在所述断路器壳体上的分合闸显示窗口、显示屏模块和按键模块，所述分合闸显示窗口设置在所述手柄一侧，所述分合闸显示窗口用于显示断路器的分合闸状态，所述显示屏模块及按键模块均分别与所述控制模块电性连接，所述显示屏模块用于显示线路数据，所述按键模块用于设置断路器的参数。

10.根据权利要求1所述的智能安全重合闸断路器，其特征在于，还包括电源模块和声光报警模块；

所述电源模块的输入端与所述进线端电性连接，输出端与所述控制模块电性连接，所述电源模块用于给所述故障检测电路及控制模块供电；

所述声光报警模块与所述控制模块电性连接，所述声光报警模块用于在分闸时发出报警信号。

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