阅读说明：本技术 相互配对的断路器控制装置和遥控装置及控制方法 (Circuit breaker control device and remote control device matched with each other and control method ) 是由 吴晔 常忠伟 吴建新 于 2020-03-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种相互配对的断路器控制装置和遥控装置及控制方法,断路器控制装置包括：断路器控制机构、信号采集处理模块、主机本地无线通讯模块、数据分析综合处理模块和主机主控模块。遥控装置包括副机主控模块、副机信号输入输出模块和副机本地无线通讯模块。副机本地无线通讯模块与主机本地无线通讯模块相配对。本发明使得断路器有了无线显示、无线控制以及通讯扩展功能。(The invention relates to a circuit breaker control device and a remote control device which are matched with each other and a control method, wherein the circuit breaker control device comprises: the circuit breaker comprises a circuit breaker control mechanism, a signal acquisition and processing module, a host local wireless communication module, a data analysis and comprehensive processing module and a host main control module. The remote control device comprises a secondary machine main control module, a secondary machine signal input and output module and a secondary machine local wireless communication module. The auxiliary machine local wireless communication module is matched with the main machine local wireless communication module. The circuit breaker has the functions of wireless display, wireless control and communication expansion.)

相互配对的断路器控制装置和遥控装置及控制方法

技术领域

本发明涉及断路器领域，具体涉及一种相互配对的断路器控制装置和遥控装置及控制方法。

背景技术

断路器是电网中保护电网和用电设施安全的设备，随着技术的发展，尤其是电子技术的发展，越来越多的功能被加入到断路器中。一方面，由于非常多的功能被加入到断路器中，导致断路器功能的设置、使用变的更加复杂，从提升用户体验方面考虑，希望保持常用功能的简单方便操作。另一方面，由于断路器本身功能的更加丰富和全面，比如自带电流、电压、功率、电能、母排温度测量等，完全可以取代目前配电柜、配电箱上的电流表、电压表、功率表，甚至是多功能表。但是在配电柜、配电箱现场，又需要显示这些基本信息。

在现有技术中，配电柜主要有两种：

经济型的配电柜，装配了传统的指针式电流、电压表，无法显示完整的三相电流、三相电压，仅显示一相电压、三相电流，甚至仅显示一相电压、一相电流。断路器只具备手动分合闸功能，由于断路器运行在电网中，手动分合闸有可能增加操作者的危险性。

高端的配电柜，装配了多功能表，可以翻屏显示三相电压、三相电流、功率、电能等多种丰富信息，还为断路器配备了电动操作机构，可实现电动分合闸，但大多未配备状态指示灯，不方便直接得知配电柜的状态。

在装配了多功能表和电动操作机构的配电柜的内部，由于需要给每只多功能表配3只电流互感器、4只熔丝，另外还需要1个标志牌、2只按钮，用于控制断路器的电动分合闸，配线大于15根，由此，每只配电柜往往需要安装多排电流互感器、成捆的配线，如果在此基础上再加上状态指示灯，配线将更多。这种配电柜制作工艺复杂、元件贵、材料多、安装配线麻烦、制作工时长、维修困难，所以整体成本非常高。

另外，目前物联网发展迅速，各个行业各类用户对于物联网接入的要求也各不相同。各种不同的物理接口、通讯协议，使得断路器的开发变的非常不便。通讯功能并非是断路器的本职工作，但目前各种通讯接口占去了断路器一部分内部空间、使得模具也更加复杂，开发成本增加。而且模具一旦开制，后期再需要增加、更改功能，成本非常大，有的甚至无法修改。各种通讯接口、通讯协议的融入，又耗费了大量的软件、硬件资源，使得软硬件成本大大增加。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种相互配对的断路器控制装置和遥控装置及控制方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种断路器控制装置，包括：

断路器控制机构，用于根据所接收的指令数据控制断路器的状态；

信号采集处理模块，用于采集处理并得到断路器的运行数据并传输至主机主控模块；

主机本地无线通讯模块，用于接收与所述断路器控制装置相配对的遥控装置所发出的控制数据和/或用于向所述遥控装置发送状态数据；

数据分析综合处理模块，用于对所接收到的运行数据进行分析处理得到状态数据；

主机主控模块，用于根据所接收到的运行数据和/或控制数据，生成指令数据，发送至断路器控制机构。

其进一步的技术方案为，所述信号采集处理模块包括信号采集模块和信号处理模块；所述信号采集模块安装于所述断路器的主回路，用于采集所述断路器的电参数，并传输至所述信号处理模块；所述信号处理模块对电参数进行运算处理后生成运行数据，传输至所述主机主控模块。

其进一步的技术方案为，所述数据分析综合处理模块用于通过所述主机主控模块接收运行数据并进行分析处理生成状态数据、用于向所述主机本地无线通讯模块发送状态数据和/或用于接收所述主机本地无线通讯模块的控制数据并将控制数据传输至所述主机主控模块。

其进一步的技术方案为，所述主机主控模块用于接收所述信号采集处理模块所发送的运行数据并根据运行数据向所述断路器控制机构发出指令数据、用于接收所述数据分析综合处理模块所传输的控制数据并根据控制数据向所述断路器控制机构发出指令数据和/或用于接收所述信号采集处理模块所发送的运行数据并传输至所述数据分析综合处理模块。

其进一步的技术方案为，所述断路器控制装置还包括主机信号输入输出模块，与所述主机主控模块通讯连接，用于输入控制数据和/或显示状态数据。

一种遥控装置，包括：

副机主控模块，用于接收副机本地无线通讯模块所传输的状态数据和/或用于接收副机信号输入输出模块所输入的控制数据；

副机信号输入输出模块，用于输入控制数据和/或显示状态数据；

副机本地无线通讯模块，用于向与所述遥控装置相配对的断路器控制装置发出控制数据和/或接收所述断路器控制装置所发送的状态数据。

其进一步的技术方案为，包括以下步骤：

副机本地无线通讯模块与主机本地无线通讯模块相配对；

在副机信号输入输出模块输入控制数据；

副机主控模块接收控制数据，并传输至副机本地无线通讯模块；

主机无线通讯模块收到控制数据，传输至数据分析综合处理模块；

数据分析综合处理模块将控制数据传输至主机主控模块；

主机主控模块根据控制数据生成指令数据，传输至断路器控制机构，控制断路器的状态。

一种断路器本地无线控制方法，包括以下步骤：

信号采集处理模块采集处理并得到断路器的运行数据并传输至主机主控模块；

主机主控模块根据运行数据生成指令数据，传输至断路器控制机构，控制断路器的状态。

一种断路器本地无线控制方法，包括以下步骤：

在主机信号输入输出模块输入控制数据；

主机主控模块根据控制数据生成指令数据，传输至断路器控制机构，控制断路器的状态；

主机主控模块控制状态数据显示于主机信号输入输出模块。

根据如上任一项所述的断路器本地无线控制方法，还包括以下步骤：

主机主控模块将断路器的运行数据传输至数据分析综合处理模块；

数据分析综合处理模块将所接收到的运行数据进行分析处理后得到状态数据，并将状态数据传输至主机本地无线通讯模块；

副机本地无线通讯模块接收到状态数据，传输至副机主控模块，副机主控模块控制状态数据显示于副机信号输入输出模块。

本发明的有益效果如下：

本发明除了具有对配电线路的基本保护功能以外，还对线路中各种电参数进行采集和处理，得到了比如电流、电压、功率、电能统计、电能质量等参数。另外，数据分析综合处理模块还可根据进行分析，例如通过各种参数的变化，诊断自身触头磨损情况，再综合机械结构磨损情况，以提供维修保养建议。

本发明在断路器控制装置上设置了主机信号输入输出模块，在遥控装置上设置了副机信号输入输出模块，可以将断路器采集到的各种参数，直接输出到配电柜门，或者遥控装置显示，以供人工、视频、自动机器人现场巡检。

本发明一并取代了传统的电压表、电流表、多功能表、电压互感器、电流互感器、指示灯、按钮等。使得配电柜、配电箱内部的二次回路大大简化，甚至最简化的情况下二次回路只需要1个保险丝和两根电源线，就可以将柜内所有断路器的各种参数、状态、控制都实现。与之相比，技术背景中提到的7路出线断路器的配电柜，需用7只多功能表、21只电流互感器、28只熔丝、14只按钮开关、105根配线。可见本发明的材料成本、人工成本、维修成本大大降低，经济效益可观。

由于断路器本体功能的高度集成，使得在配电柜柜门上，巡检可查看的信息更加全面，比如母排温度、断路器触头寿命、断路器机械寿命，这些信息，用传统的表计都无法实现柜面显示。

通过遥控装置和相关的显示装置，巡检人员还可以实现抽屉柜不抽出抽屉、固定柜不开柜门的情况下，直接对断路器的参数进行整定、对诊断数据、故障数据等信息进行查阅。不仅方便，还减小了安全隐患。因为传统抽屉柜，抽屉抽出后，电源切断，巡检人员无法直接查看断路器信息，也无法整定参数，需提供一个外置电源，才可对断路器进行操作。固定柜由于打开柜门后，内部直接带电，近距离操作断路器存在一定的安全隐患。

目本发明中由于加入了无线遥控、显示装置，可以很好的解决物联网接入中所遇到的物理接口和通讯协议不同的问题。本发明将一些对外远程通讯的工作放到遥控装置。由于断路器本体与遥控装置的通讯协议相对独立和固定，设计完成以后基本不会修改。无论外部有什么新的需求，主机断路器本体部分都无需改动，只需将遥控装置进行修改即可。由于副机本地无线端结构简单，模具成本相对较低；功能单一，软硬件成本也较低，可以更好的担任远程通讯各种协议的转换处理。这样一来，整体产品的开发成本和周期也大大降低，能更快更好的满足多变的市场需求。

附图说明

图1为断路器控制装置和遥控装置的配对示意图。

图2为断路器控制装置的结构示意框图。

图3为遥控装置的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

图1为断路器控制装置和遥控装置的配对示意图。如图1所示，实施例中的断路器控制装置和遥控装置可以配对使用。当然，在不同的实施例中，也可以单独使用，例如，断路器控制装置可以直接通过主机信号输入输出模块进行操作或者读取相关数据。

图2为断路器控制装置的结构示意框图。如图2所示，断路器控制装置包括：

断路器控制机构，用于根据所接收的指令数据控制断路器的状态。断路器的状态包括断路器分闸、合闸、脱扣等。在实施例中，断路器控制机构包括电子脱扣机构和电动操作机构。指令数据是指可以指令断路器控制机构进行动作，进而控制断路器的分闸、合闸、脱扣的数据信息。

信号采集处理模块，用于采集处理并得到断路器的运行数据并传输至主机主控模块。

信号采集处理模块包括信号采集模块和信号处理模块。

信号采集模块安装于断路器的主回路，用于采集断路器的电参数，并传输至信号处理模块。电参数是指通过一些通过各种测量仪器直接测量得到的指示电路性质的数据信息，例如，电流、电压、功率、温度等。在实施例中，信号采集模块可以包括电流采集装置、电压采集装置和/或温度采集装置。电流采集装置可以是高精度电流互感器，用于采集断路器的电流。电压采集装置可以是电压互感器，用于采集断路器的电压。温度采集装置可以是温度传感器，用于采集断路器的运行温度。

信号处理模块对直接采集到的电参数进行运算处理后生成运行数据，传输至主机主控模块。信号采集模块所采集的实时运行数据可能时刻变化且不稳定，或者还会有一些干扰数据等，经过信号处理模块的计算和处理，生成有参考价值的运行数据传输至主机主控模块。例如，运行数据可以是，排除干扰的电压、电流，或者经过计算的电能统计数据，电能质量数据，电流有效值，电压有效值等等。

主机本地无线通讯模块，用于接收与所述断路器控制装置相配对的遥控装置所发出的控制数据和/或用于向所述遥控装置发送状态数据。在实施例中，具体的，主机本地无线通讯模块用于通过主机主控模块接收运行数据并进行分析处理生成状态数据、用于向主机本地无线通讯模块发送状态数据和/或用于接收主机本地无线通讯模块的控制数据并将控制数据传输至所述主机主控模块。

控制数据是指操作者从相关的输入模块输入的，用于控制断路器的数据信息。例如，在输入模块按下分闸按钮，以便使得断路器为分闸状态。

状态数据是指可以指示断路器的工作状态的、经过数据分析综合处理模块分析处理过的数据信息，例如，根据电能统计数据，电能质量数据，电流有效值，电压有效值等，诊断断路器自身触头磨损情况，再综合机械结构磨损情况，以提供维修保养建议，或者分析断路器的使用寿命等。

数据分析综合处理模块，与主机本地无线通讯模块通讯连接；与主机主控模块通讯连接；用于对所接收到的数据进行分析和综合处理。具体的：

数据分析综合处理模块用于通过主机主控模块接收运行数据并进行分析处理生成状态数据、用于向主机本地无线通讯模块发送状态数据和/或用于接收主机本地无线通讯模块的控制数据并将控制数据传输至主机主控模块。

主机主控模块，主机主控模块可以为MCU。用于根据所接收到的运行数据和/或控制数据，生成指令数据，发送至断路器控制机构。

在具体的实施例中，主机主控模块用于接收所述信号采集处理模块所发送的运行数据并根据运行数据向所述断路器控制机构发出指令数据。例如，当断路器的电流信号、电压信号或者温度信号异常时，发出指令数据使得断路器分闸。

主机主控模块用于接收所述数据分析综合处理模块所传输的控制数据并根据控制数据向所述断路器控制机构发出指令数据。控制数据是由主机本地无线通讯模块发送来的，用于控制断路器的状态。在实施例中，控制数据也可以由主机信号输入输出模块输入或者也可以由主机远程通信模块输入。

主机主控模块还用于接收所述信号采集处理模块所发送的运行数据并传输至所述数据分析综合处理模块。以便数据分析综合处理模块进行分析和计算作为状态数据传输至主机本地无线通讯模块。

一般的，断路器控制装置还包括：

主机电源，用于给断路器控制装置的各个模块提供工作电源。

热磁保护结构，用于在断路器不正常工作时断开电路。

在一个实施例中，断路器控制装置还包括：

主机信号输入输出模块，用于直接在安装有断路器的配电柜处输入控制数据，并传输至主机主控模块，生成指令数据，以通过断路器控制机构控制断路器的状态。主机信号输入输出模块还接收主机主控模块发送的状态数据，并显示于主机信号输入输出模块之上。主机信号输入输出模块一般为显示屏，安装于配电柜柜体。操作者可以通过主机信号输入输出模块直接控制断路器或者获知断路器的各种信息。主机信号输入输出模块可以为HMI人机交互模块。

在一个实施例中，断路器控制装置还包括主机远程通讯模块，与数据分析综合处理模块通讯连接，用于远程操作断路器或者获知断路器的各种信息。

图3为遥控装置的结构示意框图。遥控装置可以是遥控器，也可以是任何能够输入指令、显示指令并传输指令的智能控制设备，例如安装有相应功能的智能手持设备等。如图3所示，遥控装置包括：

副机主控模块，副机主控模块可以是MCU，用于接收副机本地无线通讯模块所传输的状态数据和/或用于接收副机信号输入输出模块所输入的控制数据；

副机信号输入输出模块，与副机主控模块通讯连接。用于输入控制数据和/或显示状态数据；副机信号输入输出模块可以是HMI人机交互模块。

副机本地无线通讯模块，用于向与所述遥控装置相配对的断路器控制装置发出控制数据和/或接收所述断路器控制装置所发送的状态数据。

一般的，遥控装置还包括副机电源，用于给遥控装置的各个模块提供工作电源。

在一个实施例中，遥控装置还包括副机远程通讯模块，与副机主控模块通讯连接，用于远程操作遥控装置或者获知断路器的各种信息。通过远程操作遥控装置，达到直接操作断路器控制装置相同的效果，这样如果接口和通讯协议变化时，只需更换遥控装置即可。

结合图1、图2和图3，断路器本地无线控制方法主要包括两个过程，过程之一是信号的输入和对断路器的控制过程，过程之二是断路器的工作状态的显示过程。以下通过三个实施例来说明断路器本地无线控制方法。

实施例1包括：

步骤11、副机本地无线通讯模块与主机本地无线通讯模块相配对；

步骤12、在副机信号输入输出模块输入控制数据；

步骤13、副机主控模块接收控制数据，并传输至副机本地无线通讯模块；

步骤14、主机无线通讯模块收到控制数据，传输至数据分析综合处理模块；

步骤15、数据分析综合处理模块将控制数据传输至主机主控模块；

步骤16、主机主控模块根据控制数据生成指令数据，传输至断路器控制机构，控制断路器的状态。断路器的状态包括断路器分闸、合闸、脱扣等。

步骤17、主机主控模块将断路器的运行数据传输至数据分析综合处理模块；

步骤18、数据分析综合处理模块将所接收到的运行数据进行分析处理后得到状态数据，并将状态数据传输至主机本地无线通讯模块；

步骤19、副机本地无线通讯模块接收到状态数据，传输至副机主控模块，副机主控模块控制状态数据显示于副机信号输入输出模块。

步骤11～步骤16是使用遥控装置对断路器控制装置的控制过程，进而控制断路器的状态。步骤17～步骤19是将断路器的工作状态通过断路器控制装置分析处理后，显示于遥控装置的过程。实施例1是使用遥控装置对断路器控制装置进行控制，并将断路器的信息显示于遥控装置。

实施例2包括以下步骤：

步骤21、信号采集处理模块采集处理并得到断路器的运行数据并传输至主机主控模块；

步骤22、主机主控模块根据运行数据生成指令数据，传输至断路器控制机构，控制断路器的状态；断路器的状态包括断路器分闸、合闸、脱扣等。

步骤23、主机主控模块将断路器的运行数据传输至数据分析综合处理模块；

步骤24、数据分析综合处理模块将所接收到的运行数据进行分析处理后得到状态数据，并将状态数据传输至主机本地无线通讯模块；

步骤25、副机本地无线通讯模块与主机本地无线通讯模块相配对；副机本地无线通讯模块接收到状态数据，传输至副机主控模块，副机主控模块控制状态数据显示于副机信号输入输出模块。

步骤21～步骤22是通过采集断路器的状态对断路器控制装置进行控制，进而控制断路器的分闸或者合闸。步骤22～步骤25是将断路器的工作状态通过断路器控制装置分析处理后，显示于遥控装置的过程。实施例2是断路器控制装置通过采集断路器的电参数，自动控制断路器的状态，并将相关信息显示于遥控装置的过程。

实施例3包括以下步骤：

步骤31、在主机信号输入输出模块输入控制数据；

步骤32、主机主控模块根据控制数据生成指令数据，传输至断路器控制机构，控制断路器的开状态；

步骤33、主机主控模块控制状态数据显示于主机信号输入输出模块。

步骤34、主机主控模块将断路器的运行数据传输至数据分析综合处理模块；

步骤35、数据分析综合处理模块将所接收到的运行数据进行分析处理后得到状态数据，并将状态数据传输至主机本地无线通讯模块；

步骤36、副机本地无线通讯模块与主机本地无线通讯模块相配对；副机本地无线通讯模块接收到状态数据，传输至副机主控模块，副机主控模块控制状态数据显示于副机信号输入输出模块。

步骤31～步骤33是直接由主机信号输入输出模块直接对断路器控制装置进行控制，进而控制断路器的状态，并将断路器的工作状态显示于主机信号输入输出模块的过程。步骤34～步骤36是将断路器的工作状态通过断路器控制装置分析处理后，显示于遥控装置的过程。实施例3是直接由主机信号输入输出模块对断路器控制装置进行控制，并将相关信息显示于遥控装置的过程。

不局限于以上实施例，还可以通过远程设备输入控制指令，与遥控装置的副机远程通讯模块通讯连接，通过遥控装置，控制断路器控制机构，也可以将断路器的状态显示于主机信号输入输出模块，以便于巡逻和维修人员及时在配电柜处查看断路器状态。还可以基于本发明所公开的技术方案，根据具体需要，扩展各种使用方法。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。