一种具有无线通信的断路器

文档序号:117166 发布日期:2021-10-19 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 一种具有无线通信的断路器 (Circuit breaker with wireless communication ) 是由 邓艺军 梁光越 代朔 李军挺 南寅 于 2020-04-09 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种具有无线通信的断路器,包括并列设置的第一绝缘外壳和第二绝缘外壳,在所述第一绝缘外壳内设有过载或短路保护装置中的至少一种、第一操作机构、第一触头系统、灭弧系统,在所述第二绝缘外壳内设有第二操作机构、第二触头系统、电动操作机构和至少一块电子线路板,其特征在于,第二绝缘外壳内部所形成的第二空腔大于第一绝缘外壳内部形成的第一空腔,所述电子线路板设于所述第二空腔内,且至少设置有电源模块及控制单元,还包括第一无线通信单元。本发明的具有无线通信的断路器,可以通过无线通信单元接收外围设备的控制信号,实现对用电设备进行远程投切控制。(The invention discloses a circuit breaker with wireless communication, which comprises a first insulating shell and a second insulating shell which are arranged in parallel, wherein at least one of an overload or short-circuit protection device, a first operating mechanism, a first contact system and an arc extinguishing system are arranged in the first insulating shell, and a second operating mechanism, a second contact system, an electric operating mechanism and at least one electronic circuit board are arranged in the second insulating shell. The circuit breaker with wireless communication can receive the control signal of the peripheral equipment through the wireless communication unit, and realize the remote switching control of the electric equipment.)

一种具有无线通信的断路器

技术领域

本发明涉及一种低压电器领域,具体涉及一种具有无线通信的断路器。

背景技术

目前,随着国家电网对智能电网的发展规划,智能电能表已作为智能电网建设的关键产品之一,为了提升智能电能表的安全性,电能表外置断路器的技术不断创新突破,并得到了广泛的应用。现有具有自动合闸和分闸的电能表外置断路器一定程度满足了智能电表的预付费控制功能及自动化程度。但现有技术的电能表外置断路器主要是有线连接于电能表,并通过电平信号控制断路器的自动合闸和分闸,这种有线电平连接的控制方式对供电系统的安全性存在较大的隐患,并且缺少电能表与断路器的数据交互,以及断路器状态上报等功能。

发明内容

基于上述背景,本发明提出了一种具有无线通信的断路器,旨在解决提升供电系统的安全性的问题。

本发明通过如下技术方案实现:

一种具有无线通信的断路器,包括并列设置的第一绝缘外壳和第二绝缘外壳,在所述第一绝缘外壳内设有过载或短路保护装置中的至少一种、第一操作机构、第一触头系统、灭弧系统,在所述第二绝缘外壳内设有第二操作机构、第二触头系统、电动操作机构和至少一块电子线路板,所述第二绝缘外壳内部所形成的第二空腔大于所述第一绝缘外壳内部形成的第一空腔,所述电子线路板设于所述第二空腔内,且至少设置有电源模块、控制单元,还包括至少一个第一无线通信单元,所述第二空腔局部向第一空腔方向设置至少一凸面或通孔,第一空腔设有与凸面或通孔相对应地凹面、和/或第二绝缘外壳的宽度大于所述第一绝缘外壳的宽度。

优选的,所述电源模块、控制单元及第一无线通信单元可任意设置于所述电动操作机构的一侧或两侧。

优选的,所述电动操作机构包括驱动装置和脱扣装置。

优选的,所述驱动装置包括电动机和齿轮组,所述电机与所述控制单元连接。

优选的,所述第一无线通信单元为4G/5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT、LoRa中的一种。

优选的,所述第二绝缘外壳上设有有线通信接口和/或电源接口。

优选的,具有无线通信的断路器设置在电能表箱内,电能表箱内还设置有与具有无线通信的断路器形成上下级通信关系的上位机。

优选的,控制单元、无线通信单元、上位机建立无线通信联系,在控制单元里设置设备名称和验证码。

优选的,第一无线通信单元与上位机建立无线通信联系,控制单元接受上位机发出的指令,进行欠电费时的断路器分闸和有电费后的断路器合闸。

优选的,上位机为电能表、通信终端设备、带有无线通信及电力线载波通信功能的断路器、带有无线通信及电力线载波通信功能的控制器中的任何一种或者任意之组合。

本发明的有益效果如下:

1、无线数据加密,提高安全性,有效防篡改和防窃电,精准、有效地控制断路器动作;

2、有效防止有线连接的错接、虚接,以及降低运维成本;

3、断路器状态检测,实现对终端配电设备的监控与保护;

4、智能用电管理和监控,实现远程控制;

5、促进智能电网发展,有效支持智能电网建设。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式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申请中记载的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1第二绝缘外壳内部结构示意图。

图2为本发明的实施例1第一绝缘外壳内部结构示意图。

图3为本发明的实施例1实施例1布局示意图。

图4为本发明的实施例1联动结构示意图。

图5为本发明的实施例1另一布局示意图。

图6为本发明的实施例2布局示意图。

图7为本发明的实施例3布局示意图。

图8为本发明的电表箱内部布局示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明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,以便提供对本发明的全面理解。但是,对于本领域技术人员来说很明显的是,本发明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发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法,而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中,没有示出公知的结构和技术,以便避免对本发明造成不必要的模糊。

实施例1

如图1至图4所示,本实施例公开了一种具有无线通信的断路器1000,包括并列设置的第一绝缘外壳100和第二绝缘外壳200,在所述第一绝缘外壳100内设有第一空腔101,在所述第一空腔101内设有第一操作机构110、第一触头系统120、灭弧系统130、手柄140、过载保护装置150和短路保护装置160,所述第一操作机构110设有脱扣杆111和联动轴112。在所述第二绝缘外壳200内设有第二空腔201,所述第二空腔201内设有第二操作机构210、第二触头系统220、电动操作机构300和电子线路板400。

所述第二触头系统220设有静触桥221,所述电动操作机构300设有驱动装置301和脱扣装置302,所述驱动装置301设有电动机301a、齿轮组301b、驱动手柄301c,所述齿轮组301b在所述电动机301a的驱动下可驱动所述驱动手柄301c转动,从而实现所述断路器的自动分合闸。所述电动机301a与所述电子线路板400通过可拔插连接,所述电子线路板400可通过所述控制单元402发送控制信号给所述电动机301a,从而控制所述电动机301a的转动。

所述第二绝缘外壳200的宽度大于所述第一绝缘外壳100的宽度,所述第二绝缘外壳200的第二空腔201比第一绝缘外壳100的第一空腔101大,本实施例中所述第二空腔201局部向靠近所述第一空腔101方向延伸,并可伸入所述第一绝缘外壳100内,在所述第二空腔201设置一凸面201a,第一空腔101有与第二空腔201局部凸面201a相配合的凹面101a,由此形成一容纳空腔900,所述第一无线通信单元403设于所述容纳空腔900内,参照图3所示。

所述手柄140与所述第一操作机构110活动连接,所述驱动手柄301c与齿轮组301b活动连接,在所述手柄140和驱动手柄301c之间设有手柄联动杆700,当所述手柄140和驱动手柄301c中有一个转动时,通过所述手柄联动杆700可带动另一个部件转动,从而实现所述断路器模块与所述电操机构部分的联动。

所述的电子线路板400平铺于所述的第二绝缘外壳200内,所述电子线路板400包括电源模块401、控制单元402和至少一个第一无线通信单元403,优选的,所述电源模块401、控制单元402设于同一块电子线路板400上,所述第一无线通信单元403与所述电源模块401、控制单元402可设于同一个电子线路板上,也可分别设于不同的电子线路板上,在本实施例中,所述第一无线通信单元403与所述电源模块401、控制单元402设于不同的电子线路板上。所述电源模块401、控制单元402和第一无线通信单元403可任意设置于所述电动操作机构300的一侧或两侧,在此不做限制。

所述电源模块401通过对外部电源进行整流滤波、降压后给所述电子线路板400供电,保证所述电子线路板400的正常工作。

所述电子线路板400设有接插座410,所述第一无线通信单元403设有接插排线403a,所述第一无线通信单元403通过所述接插排线403a接插在所述电子线路板400的所述接插座410上,所述电子线路板400与所述第一无线通信单元403可拔插的连接,并可接收外围设备发出的所述控制信号,所述第一无线通信单元403可以通过无线接收的方式,对断路器本体的实时信息进行采集与记录,让外部人员对用电设备数据进行分析处理。

所述第一无线通信单元403与所述电子线路板400沿所述断路器的宽度方向即图2所示X轴方向分别位于所述电动操作机构300的两侧,所述的电子线路板400与所述的第一无线通信单元403之间设有隔板800,所述隔板800设有安放槽801、卡扣802,所述隔板800放置在所述第二触头系统220的所述静触桥221上,所述第一无线通信单元403为4G/5G、WIFI、BLE、ZigBee、NB-IoT、LoRa中的一种,并设有卡槽403b,所述第一无线通信单元403置于所述隔板800的所述安放槽801内,所述隔板800通过所述卡扣802卡入所述第一无线通信单元403的所述卡槽403b中,将所述第一无线通信单元403固定,所述第一无线通信单元403和所述隔板800整体置于所述容纳空腔900中。

所述第二绝缘外壳200上设有有线通信接口230,所述有线通信接口230焊接在所述电子线路板400上,即:所述有线通信接口230与所述控制单元402设于同一电子线路板上,所述电子线路板400沿图2所述的Z轴方向平铺于所述第二绝缘外壳200内,并从所述第二绝缘外壳200的一端延伸至另一端,所述的有线通信接口230可以通过有线的形式,读取控制单元402所反馈的信息,以便供外部人员对用电设备数据进行分析处理。

所述电动操作机构300包括驱动装置301和脱扣装置302,所述驱动装置301包括电动机301a和齿轮组301b,所述电机301a与所述控制单元402连接,所述电动机301a可带动所述齿轮组301b转动,从而驱动断路器的自动分合闸。

优选的,在所述第二绝缘外壳200上还设有电源接口600,所述电源接口600焊接于所述电子线路板400上,可通过所述电源接口600实现对所述电子线路板400的外部供电。

优选的,所述第二触头系统220早于所述第一触头系统120闭合,晚于所述第一触头系统120断开,具体的,所述脱扣杆111设有槽孔111a,所述脱扣装置302设有腰型孔302a,所述联动轴112紧配地插入所述槽孔111a内,所述第二操作机构110在合分闸控制信号下达后,通过带动腰型孔302a触碰联动轴112,从而驱动脱扣杆111运动,使第一操作机构110实现分闸。

具体的,一种无线通信的小型断路器的自动合分闸过程如下:操作人员可以在外部通过所述通信模块600将合闸信号或分闸信号传给控制单元400,控制单元400控制电动机301a转动,电动机301a的转轴上设置有蜗杆,电动机301a带动蜗杆转动,所述蜗杆通过齿轮组301b带动驱动手柄301c向合闸或分闸方向转动,驱动手柄301c中设置有非正圆形槽301c1,图中示例为方形槽,手柄联动杆700的一端置于非正圆形槽301c1中,另一端置于手柄140中的非正圆形槽141中,图中示例为方形槽,所以当驱动手柄301c转动时带动手柄140同步转动,手柄140通过第一操作机构110带动第一触头系统120运动,实现动触头与静触头的接触或断开,以接通或断开主回路,实现断路器的自动合分闸操作。

当用户处于欠费状态时,外围设备如电能表发出分闸指令,所述第一无线通信单元403接收电能表分闸指令,由所述控制单元402处理信号,并控制电动操作机构300完成对第一绝缘外壳100内的断路器的分闸动作,使断路器自动分闸切断线路。当用户续费时,电能表发出合闸指令,所述无线通信单元400接收电能表合闸指令,由所述控制单元402处理信号,并控制电动操作机构300完成对断路器的合闸动作,使断路器自动合闸继续供电。当断路器合闸或分闸时,断路器反馈状态信号至控制单元402,由控制单元402处理信号并通过第一无线通信单元403上传至电能表或其他外围设备。

在一具体的应用实施例中,如图8所示,所述具有无线通信的断路器1000可设置在电能表箱2000中,所述具有无线通信的断路器1000可获取电能表的电流、用电量等信息,并通过所述第一无线通信单元403将采集到的所述电能表的信息传输给设于所述电能表箱内的上位机3000,即:所述具有无线通信的断路器与所述上位机3000形成上下级通信关系,所述上位机3000可通过所述第一无线通信单元403与所述控制单元402内建立无线通信连接,并可在控制单元402里设置设备名称和验证码。同时,所述控制单元402可通过所述第一无线通信单元403接受上位机3000发出的指令,进行欠电费时的断路器分闸和有电费后的断路器合闸。所述上位机3000可以为电能表、通信终端设备、带有无线通信及电力线载波通信功能的断路器、带有无线通信及电力线载波通信功能的控制器中的一种或者多种的组合,在此不做限制。

在一具体实施例中,如图5所示,所述控制单元402所在的电子线路板也可设置在所述断路器1000的绝缘外壳的外部,作为一个独立的控制模块与所述断路器1000以拼接的形式设置,所述独立的控制模块包括绝缘外壳和设于所述绝缘外壳内的控制单元402和第二无线通信单元404,所述第一无线通信单元403可依据所述控制单元402的唯一设备名称和验证码与所述第二无线通信单元404建立无线通信连接,过程简单快捷,克服了本领域技术人员的技术偏见,无需导线即实现了断路器和控制模块之间的通讯,有利于简化断路器装置的结构,使其具有结构简单、装配便捷,维修简便、效率高且成本低的优点;而且本发明的断路器装置内部建立无线通讯的方法,使断路器和控制模块之间采用无线通讯的方式传输电信号,具有传输信息量大、智能化程度高的优点。

实施例2

如图6所示,本实施例公开了另一形式的具有无限通信的小型断路器,在本实施例中,所述第二绝缘外壳200的宽度大于所述第一绝缘外壳100的宽度,所述第二绝缘外壳200的第二空腔201比第一绝缘外壳100的第一空腔101大,第二空腔201局部向第一空腔101方向开有一通孔202,与第一空腔101的临近面形成空腔901,所述无线通信单元500设于所述容纳空腔901内,其它与实施例1一致,在此不作描述。

实施例3

如图7所示,本实施例公开了又一形式的具有无限通信的小型断路器,在本实施例中,所述第二绝缘外壳200的宽度大于所述第一绝缘外壳100的宽度,所述第二绝缘外壳200的第二空腔201比第一绝缘外壳100的第一空腔101大,第二空腔201局部向第一空腔101方向开有一通孔203,与第一空腔101的临近的凹面101b形成空腔902,所述无线通信单元500设于所述容纳空腔902内,其它与实施例1一致,在此不作描述。

本发明可以以其他的具体形式实现,而不脱离其精神和本质特征。当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的,本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义,并且,落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

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