CN218826923U - 万能式断路器 - Google Patents

Abstract

一种万能式断路器，电操机构用于驱动操作机构储能，操作机构释能驱动断路器，信号采集电路用于采集主回路的电流信号和/或电压信号，控制电路基于信号采集电路反馈的信号判断电路存在故障时，触发操作机构脱扣使断路器跳闸，且锁扣装置锁住操作机构，使操作机构不能复位进行合闸操作，复位装置通过复位控制电路与控制电路连接，控制电路通过复位控制电路触发复位装置动作，驱动锁扣装置解除对操作机构的锁定，复位反馈装置通过复位检测电路与控制电路连接，用于检测锁扣装置是否解除对操作机构的锁定；合闸装置通过合闸控制电路与控制电路连接，用于触发处于储能状态的操作机构释能，驱动断路器合闸，能够使断路器在故障消除后自动重合闸。

Description

万能式断路器

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，具体涉及一种能够自动重合闸的万能式断路器。

背景技术

万能式断路器广泛应用于低压配电网络中，主要用于工业、商业、高层和民用住宅等各种场所，使线路和设备免受过载、短路、欠压、过压等故障的危害。但在电力系统中有大量无人值守的电器保护装置包括万能式断路器，在故障跳闸后锁扣装置会锁住操作机构，使操作机构不能复位进行合闸操作，导致故障跳闸后必须需要人工手动复位后才能进行合闸，这样就会造成停电时间长等影响。随着时代的发展对电力系统的连续性、稳定性等要求越来越高，这导致电力系统的智能化需求越发急切，为了解决非永久性故障引起的故障跳闸导致长时间停电，万能式断路器应具备自动重合闸功能，因此需要设置远程复位装置和合闸装置，例如现有技术CN212695108U公开了一种远程复位装置，该远程复位装置可以远程操作和手动操作，且远程操作和手动操作之间无关联，避免远程复位装置卡滞时阻挡解锁推杆，导致手动操作也无法解锁锁扣装置的问题。但如果远程复位装置卡滞时，即复位装置操作不成功的情况下，如果通过合闸装置进行重合闸操作，使储能状态的操作机构释能将容易导致操作机构损坏。另外，现有技术在出现重合闸操作失败时，不能反馈重合闸失败的原因，不能快速定位故障点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具备自动重合闸功能的万能式断路器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种万能式断路器，包括触头系统、操作机构、电操机构、锁扣装置、控制电路和信号采集电路，电操机构用于驱动操作机构储能，操作机构释能驱动断路器，信号采集电路用于采集主回路的电流信号和/或电压信号，控制电路基于信号采集电路反馈的信号判断电路存在故障时，触发操作机构脱扣使断路器跳闸，且锁扣装置锁住操作机构，使操作机构不能复位进行合闸操作，还包括复位装置、复位反馈装置、复位检测电路和合闸装置，复位装置通过复位控制电路与控制电路连接，控制电路通过复位控制电路触发复位装置动作，驱动锁扣装置解除对操作机构的锁定，复位反馈装置通过复位检测电路与控制电路连接，用于检测锁扣装置是否解除对操作机构的锁定；合闸装置通过合闸控制电路与控制电路连接，用于触发处于储能状态的操作机构释能，驱动断路器合闸。

可选的，所述复位装置为电磁复位装置，包括绕制在线圈骨架外的线圈L1，位于线圈骨架内的动铁芯、静铁芯、弹簧和驱动杆，弹簧作用在动铁芯上，驱动杆与动铁芯连接，线圈L1的电磁力能够驱动动铁芯克服弹簧的弹力移动。

可选的，所述复位反馈装置为微动开关，设置在复位装置和/或锁扣装置的动作路径上。

可选的，复位检测电路包括光耦、电阻R2、检测电源和电阻R1，电阻R2 和复位反馈装置串联在光耦的输入侧和检测电源之间，电阻R1和光耦的输出侧串联在电压VCC和控制电路之间。

可选的，复位装置包括与线圈L1串联的MOS管Q1，线圈L1与MOS管Q1串联后分别与整流桥的两个输出端连接，线圈L1与整流桥连接的一端经过并联电阻依次与电容C1、二极管D10、电阻R7和二极管D11连接，电容C1、二极管 D10和电阻R7的另一端分别接地，二极管D11的另一端依次经过电容C1和电阻 R8接地，MOS管Q1的控制极连接在电容C1与电阻R8之间，在线圈L1的两端并联有二极管D9，整流桥的两个输入端与复位控制电路连接。

可选的，所述复位控制电路包括连接在电源和整流桥之间的继电器，控制电路通过控制复位控制电路的继电器通断，使复位装置的线圈L1得电或失电。

可选的，所述合闸装置为电磁合闸装置，电磁合闸装置通过线圈的电磁力驱动第一动铁芯移动，触发操作机构释能。

可选的，还包括操作机构状态检测电路，操作机构状态检测电路与控制电路连接，用于检测操作机构是否处于储能状态。

可选的，还包括分合闸反馈装置和分合闸检测电路，分合闸反馈装置通过分合闸检测电路与控制电路连接用于检测断路器的分合闸状态。

可选的，所述分合闸反馈装置为微动开关，所述分合闸反馈装置对应设置在动触头的分闸位置和/或合闸位置，和/或对应设置在操作机构的分闸位置和/ 或合闸位置，分合闸检测电路用于监测微动开关状态的转换。

可选的，还包括分闸装置，所述万能式断路器包括控制器和断路器本体，所述触头系统、操作机构、电操机构、锁扣装置、合闸装置、分闸装置、复位反馈装置、分合闸反馈装置设置在断路器本体内，所述控制电路、信号采集电路、复位控制电路、复位检测电路、合闸控制电路和分合闸检测电路设置在控制器内，控制器插装在断路器本体上。

本实用新型的万能式断路器，在断路器跳闸后，锁扣装置锁住操作机构，使操作机构不能复位进行合闸操作，同时还设有复位装置、复位反馈装置、复位检测电路和合闸装置，在等待预设时间和/或检测故障不存在后，控制电路能够通过复位控制电路触发复位装置动作，驱动锁扣装置解除对操作机构的锁定，通过复位检测电路检测锁扣装置是否解除对操作机构的锁定，通过合闸装置触发操作机构释能，驱动断路器合闸，能够使断路器在故障消除后自动重合闸或故障分闸后延时一段时间自动重合闸，提高电路的连续性和可靠性。

此外，万能式断路器设有复位反馈装置、复位检测电路、操作机构状态检测电路、分合闸反馈装置和分合闸检测电路，能够监测重合闸是否成功，以及哪个装置可能出现故障导致复位失败，能够报警提示便于尽快定位故障。

附图说明

图1是万能式断路器实施例的框架结构示意图；

图2是万能式断路器实施例的复位检测电路的电路图；

图3是万能式断路器实施例的复位装置的电路图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例，进一步说明本实用新型的万能式断路器自动重合闸方法的具体实施方式。本实用新型的万能式断路器自动重合闸方法不限于以下实施例的描述。

一种万能式断路器，包括触头系统、操作机构和电操机构，触头系统的动触头和静触头对应设置且连接在断路器主回路中，电操机构用于驱动所述操作机构储能，通过手动或者电操机构可以使所述操作机构储能，在操作机构储能后通过按压合闸按钮或者通过远程控制合闸装置，可以触发操作机构释能，使操作机构驱动动触头移动与静触头接触实现断路器的合闸。在操作机构释能后，电操机构通常会自动驱动所述操作机构进行储能，使操作机构重新处于储能状态。在断路器处于合闸状态时，通过按压分闸按钮或者远程控制分闸装置，可以触发操作机构脱扣，使断路器分闸。

如图1所示，所述万能式断路器还包括控制电路、信号采集电路和锁扣装置，信号采集电路用于采集主回路的电流信号和/或电压信号，并反馈给控制电路，控制电路可以为MCU微处理器或者单片机，控制电路基于信号采集电路反馈的信号判断电路是否存在故障，例如确定是否存在欠压、过压、断相、短路、过载、漏电、接地故障中的任意一个或多个故障，当存在故障时，控制电路判断出故障类型并触发万能式断路器跳闸，例如控制电路通过作为分闸装置的电磁脱扣器触发操作机构脱扣，使断路器跳闸。当断路器脱扣跳闸的同时，断路器内的锁扣装置会将操作机构锁定，例如锁住操作机构的脱扣半轴，使其无法复位，这就使得断路器无法随意再次合闸，若需再次合闸必须人工对断路器锁扣装置解锁复位，例如按压锁扣装置的解锁按钮。此为本领域的现有技术，不再赘述。

本实施例的万能式断路器的一个改进点在于，在断路器跳闸后，能够在故障消除后或故障分闸后延时一段时间自动重合闸，提高电路的连续性和可靠性。

如图1所示，所述万能式断路器还包括：

复位装置，用于解除跳闸后锁扣装置对操作机构的锁定，使操作机构复位，能够再次合闸，复位装置通过复位控制电路与控制电路连接，控制电路通过复位控制电路触发复位装置动作。一种复位装置的实施例为电磁复位装置，电磁复位装置包括绕制在线圈骨架外的线圈L1，位于线圈骨架内的动铁芯、静铁芯、弹簧和驱动杆，弹簧作用在动铁芯上，驱动杆与动铁芯连接，电磁复位装置通过线圈L1的电磁力驱动动铁芯克服弹簧的弹力移动，通过驱动杆驱动锁扣装置解锁复位，解除锁扣装置对操作机构的锁定，使得断路器可以再次合闸。所述复位控制电路为用于控制给线圈供电的电路。

优选的，如图3所示，一种复位装置的电路的优选实施例，复位装置包括与复位装置的线圈L1串联的MOS管Q1，线圈L1用于驱动动铁芯动作，线圈L1 与MOS管Q1串联后分别与整流桥的两个输出端连接，线圈L1与整流桥连接的一端经过并联电阻依次与电容C1、二极管D10、电阻R7和二极管D11连接，所述并联电阻包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，电阻 R4、电阻R5和电阻R6串联后并联在电阻R1、电阻R2和电阻R3串联后的两端，电容C1、二极管D10和电阻R7的另一端分别接地，二极管D11的另一端依次经过电容C1和电阻R8接地，MOS管Q1的控制极连接在电容C1与电阻R8之间，在线圈L1的两端并联有二极管D9，整流桥的两个输入端与复位控制电路连接。

优选的，所述整流桥包括分别同向串联的二极管D1和二极管D2、同向串联的二极管D3和二极管D4、同向串联的二极管D5和二极管D6，以及同向串联的二极管D7和二极管D8，二极管D6的负极和二极管D7的正极相连后作为一个输入端与复位控制电路连接，二极管D2的正极和二极管D3的负极相连后作为另一个输入端与复位控制电路连接，整流桥的两个输入端之间并联有浪涌吸收电阻RV1，二极管D1的负极和二极管D8的负极相连后与线圈L1连接，二极管D4 的正极和二极管D5的正极相连后与MOS管Q1连接。

所述复位控制电路用于控制给整流桥供电的电源，所述复位控制电路优选为继电器为主要原件的电路，继电器连接在电源和整流桥之间，控制电路通过控制复位控制电路的继电器通断，使复位装置的线圈L1得电或失电，从而控制复位装置动作，解除锁扣装置对操作机构的锁定。

复位反馈装置，通过复位检测电路与控制电路连接，用于检测锁扣装置是否解除对操作机构的锁定，操作机构是否复位，可以通过检测复位装置是否动作，和/或检测锁扣装置是否解除锁定来进行检测。一种复位反馈装置的实施例为其包括微动开关，所述微动开关对应设置在复位装置、和/或锁扣装置的动作路径上，复位检测电路通过监测微动开关状态的转换检测锁扣装置是否解除对操作机构的锁定，如果锁扣装置未解除对操作机构的锁定，即使操作机构处于“储能状态”也无法通过操作机构到达断路器合闸的目的。

优选的，所述复位检测电路包括连接在控制电路的MCU和作为复位反馈装置的微动开关之间的光耦，通过光耦隔离断路器本体内复位反馈装置和控制器内的MCU，防止复位反馈装置意外接触到高电压而导致MCU烧毁。如图2所示，本实施例的复位检测电路包括光耦、电阻R2、检测电源和电阻R1，电阻R2和作为复位反馈装置的微动开关串联在光耦的输入侧和检测电源之间，电阻R1和光耦的输出侧串联在电压VCC和MCU之间，通过复位反馈装置的分合来导通/关闭光耦，MCU则通过判断是否接收到电压VCC的信号来判断反馈情况。当然，作为一个变劣的实施例，也可以去掉光耦、电阻R2和电源，反馈装置直接连接 MCU与电阻R1，但则失去了对MCU的隔离保护。

操作机构状态检测电路，操作机构状态检测电路与控制电路连接，用于检测操作机构的状态，并反馈给控制电路，以便控制电路确定操作机构是否处于储能状态，能够进行重合闸操作。所述操作机构状态检测电路通过检测位于操作机构储能路径上的微动开关的断开和闭合来反馈操作机构的状态。当然，由于操作机构释能后，电操机构通常会自动驱动所述操作机构进行储能，使操作机构重新处于储能状态，也可以不设置操作机构状态检测电路，默认认为操作机构处于储能状态。

合闸装置，用于触发处于储能状态的操作机构释能，驱动断路器合闸；合闸装置通过合闸控制电路与控制电路连接。一种合闸装置的实施例为电磁合闸装置，电磁合闸装置通过线圈的电磁力驱动动铁芯移动，触发合闸按钮或者操作机构的合闸半轴或者是连接在合闸按钮或合闸半轴之间的传动杆，使操作机构释能，驱动动触头动作，使得断路器合闸。合闸装置的具体结构，可以与复位装置相同，对应的所述合闸控制电路也可以与复位控制电路相同，当然也可以根据需要有所变化。

分合闸反馈装置，通过分合闸检测电路与控制电路连接用于检测断路器的分合闸状态，可以通过检测动触头的位置，和/或操作机构的位置确定断路器处于合闸状态还是分闸状态。

一种分合闸反馈装置的实施例为其包括微动开关，所述微动开关对应设置在动触头的分闸位置和/或合闸位置，和/或对应设置在操作机构的分闸位置和/ 或合闸位置，分合闸检测电路通过监测微动开关状态的转换检测断路器处于合闸状态还是分闸状态。

本实施例的万能式断路器包括控制器和断路器本体，所述触头系统、操作机构、电操机构、锁扣装置、合闸装置、分闸装置、复位反馈装置、分合闸反馈装置设置在断路器本体内，所述控制电路、信号采集电路、复位控制电路、复位检测电路、操作机构状态检测电路、合闸控制电路和分合闸检测电路设置在控制器内，控制器插装在断路器本体上。

本实用新型的万能式断路器，在断路器跳闸后，锁扣装置锁住操作机构，使操作机构不能复位进行合闸操作，同时还设有复位装置、复位反馈装置、复位检测电路和合闸装置，在等待预设时间和/或检测故障不存在后，控制电路能够通过复位控制电路触发复位装置动作，驱动锁扣装置解除对操作机构的锁定，通过复位检测电路检测锁扣装置是否解除对操作机构的锁定，通过合闸装置触发操作机构释能，驱动断路器合闸，使断路器在故障消除后自动重合闸，提高电路的连续性和可靠性。而且，万能式断路器设有复位反馈装置、复位检测电路、操作机构状态检测电路、分合闸反馈装置和分合闸检测电路，能够监测重合闸是否成功，以及哪个装置可能出现故障导致复位失败，能够报警提示便于尽快定位故障。

本实施例的万能式断路器自动重合闸的过程如下：

(1).控制电路首先判断故障的类型是否符合用户设置的自动重合闸故障类型，如果不符合则退出；例如如果为过载故障则，检查用户是否将过载重合闸功能开启，如果为三相检有压故障(欠压、过压、电压断相)则检查用户是否将三相检有压重合闸功能开启；

(2).控制电路根据用户设定延时等待预设延时时间，在预设延时时间到后执行下一步，和/或控制电路检测故障是否还存在，如果故障已不存在着执行下一步，如果故障还存在则等待预设延时时间后再次检测故障是否还存在，重复预设次数或者重复预设的时间直到超时；例如如果为过载故障则延时预设时间后则启动重合闸，如果为欠压故障，则需检查三相电路的电压值的最小值，如果三相电路的电压值的最小值均大于用户设置的启动值，则表示欠压故障已经解除，启动重合闸，

(3).控制电路给复位控制电路发送复位信号，从而控制复位装置进行万能式断路器的复位动作，解除锁扣装置对操作机构的锁定，使操作机构复位，能够再次合闸；

(4).控制电路通过复位检测电路采集复位反馈装置信号以确定是否复位完成。如果复位成功则进行下一步，复位失败则重复步骤(3)(4)的复位动作，在重复预设复位次数的复位动作后，如果失败则退出重合闸流程，同时也进行报警提示。

(5).控制电路通过操作机构状态检测电路采集操作机构的状态，如果当前状态为储能状态则进行下一步，否则等待预设储能检测延伸时间后重复步骤步骤(5)再次检测操作机构的状态，直到重复步骤(5)的次数超过第二预设次数后，报警提示和退出重合闸流程。当然，在步骤(5)中，如果控制电路检测到操作机构当前不处于储能状态，也可以通过电操机构驱动操作机构储能，然后等待一定时间后重复步骤(5)再次检测操作机构的状态。

(6).控制电路给合闸控制电路发送合闸信号，从而控制合闸装置进行万能式断路器的合闸动作。

(7).控制电路通过分合闸检测电路采集分合闸反馈装置的信号，检测断路器处于分闸状态还是合闸状态，如果断路器处于合闸状态，则完成自动重合闸完成；如果断路器处于分闸状态，则合闸失败，可以重复执行步骤(5)、(6)，如果重复预设次数后仍合闸失败则退出重合闸流程，同时也进行报警提示。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示相对重要性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种万能式断路器，包括触头系统、操作机构、电操机构、锁扣装置、控制电路和信号采集电路，电操机构用于驱动操作机构储能，操作机构释能驱动断路器，信号采集电路用于采集主回路的电流信号和/或电压信号，控制电路基于信号采集电路反馈的信号判断电路存在故障时，触发操作机构脱扣使断路器跳闸，且锁扣装置锁住操作机构，使操作机构不能复位进行合闸操作，其特征在于：还包括复位装置、复位反馈装置、复位检测电路和合闸装置，复位装置通过复位控制电路与控制电路连接，控制电路通过复位控制电路触发复位装置动作，驱动锁扣装置解除对操作机构的锁定，复位反馈装置通过复位检测电路与控制电路连接，用于检测锁扣装置是否解除对操作机构的锁定；合闸装置通过合闸控制电路与控制电路连接，用于触发处于储能状态的操作机构释能，驱动断路器合闸。

2.根据权利要求1所述的万能式断路器，其特征在于：所述复位装置为电磁复位装置，包括绕制在线圈骨架外的线圈L1，位于线圈骨架内的动铁芯、静铁芯、弹簧和驱动杆，弹簧作用在动铁芯上，驱动杆与动铁芯连接，线圈L1的电磁力能够驱动动铁芯克服弹簧的弹力移动。

3.根据权利要求1所述的万能式断路器，其特征在于：所述复位反馈装置为微动开关，设置在复位装置和/或锁扣装置的动作路径上。

4.根据权利要求1所述的万能式断路器，其特征在于：复位检测电路包括光耦、电阻R2、检测电源和电阻R1，电阻R2和复位反馈装置串联在光耦的输入侧和检测电源之间，电阻R1和光耦的输出侧串联在电压VCC和控制电路之间。

5.根据权利要求2所述的万能式断路器，其特征在于：复位装置包括与线圈L1串联的MOS管Q1，线圈L1与MOS管Q1串联后分别与整流桥的两个输出端连接，线圈L1与整流桥连接的一端经过并联电阻依次与电容C1、二极管D10、电阻R7和二极管D11连接，电容C1、二极管D10和电阻R7的另一端分别接地，二极管D11的另一端依次经过电容C1和电阻R8接地，MOS管Q1的控制极连接在电容C1与电阻R8之间，在线圈L1的两端并联有二极管D9，整流桥的两个输入端与复位控制电路连接。

6.根据权利要求5所述的万能式断路器，其特征在于：所述复位控制电路包括连接在电源和整流桥之间的继电器，控制电路通过控制复位控制电路的继电器通断，使复位装置的线圈L1得电或失电。

7.根据权利要求1所述的万能式断路器，其特征在于：所述合闸装置为电磁合闸装置，电磁合闸装置通过线圈的电磁力驱动第一动铁芯移动，触发操作机构释能。

8.根据权利要求1所述的万能式断路器，其特征在于：还包括操作机构状态检测电路，操作机构状态检测电路与控制电路连接，用于检测操作机构是否处于储能状态。

9.根据权利要求1所述的万能式断路器，其特征在于：还包括分合闸反馈装置和分合闸检测电路，分合闸反馈装置通过分合闸检测电路与控制电路连接用于检测断路器的分合闸状态；所述分合闸反馈装置为微动开关，所述分合闸反馈装置对应设置在动触头的分闸位置和/或合闸位置，和/或对应设置在操作机构的分闸位置和/或合闸位置，分合闸检测电路用于监测微动开关状态的转换。

10.根据权利要求9所述的万能式断路器，其特征在于：还包括分闸装置，所述万能式断路器包括控制器和断路器本体，所述触头系统、操作机构、电操机构、锁扣装置、合闸装置、分闸装置、复位反馈装置、分合闸反馈装置设置在断路器本体内，所述控制电路、信号采集电路、复位控制电路、复位检测电路、合闸控制电路和分合闸检测电路设置在控制器内，控制器插装在断路器本体上。

Images