一种塑壳量测断路器的制作方法

1.本技术涉及低压配电技术领域，尤其涉及一种塑壳量测断路器。


背景技术：

2.当前低压配电领域使用的塑壳断路器主要有两大类，一类是热磁式塑壳断路器，一类是电子式塑壳断路器。
3.热磁式塑壳断路器不带电子部件，纯由机械结构构成。其功能比较单一，主要由热双金来实现过载保护和由磁脱扣线圈来实现短路保护。相对于电子式塑壳断路器，热磁式塑壳断路器没有测量功能，没有通信功能，保护阈值和延时时间无法整定，保护曲线单一且固定，但因其具有较大的价格优势，体积优势，保护简单可靠，生命周期长等优点，所以仍具有较大的市场占有率。然而目前电力物联网飞速发展，对于塑壳断路器来说，高精度的测量功能和通信功能已经是其在低压配电系统中生存的必不可少的功能需求。此项需求对于热磁式塑壳断路器来说是一项难以弥补的缺陷。
4.电子式塑壳断路器的保护功能由电子控制器来实现，可以实现保护种类多样性，保护阈值和延时时间可设定，保护曲线多样性，具有测量功能和通信功能等。但由于保护功能所需电流范围极大，而测量功能的精度要求又比较高，所以同一套互感器很难兼顾这两个相互矛盾的要求。目前主流的做法是在塑壳断路器本体内置两套互感器，一套用于保护功能，精度不高，但可以满足大范围电流输出的要求。一套用于测量功能，测量范围较小，但精度很高，用于满足测量精度要求。此种做法虽然解决了保护范围和测量精度的问题，但又导致了断路器本体体积增加，断路器成本升高的问题。另外，由于电子部件的寿命以及可靠性不及机械机构部件，所以其很难满足低压电力系统超长生命周期的要求，其更换成本高也是一大问题。
5.申请内容
6.本技术提供一种塑壳量测断路器，能够既有热磁式塑壳断路器的价格优势，体积优势，保护简单可靠，生命周期长等优点，又有电子式塑壳断路器的高精度测量功能和通信功能。
7.第一方面，本技术的实施例提供了一种塑壳量测断路器，包括断路器本体和电子部件。断路器本体用于控制断路器本体所在的回路的电流接通或断开，以及当回路的电流过载或短路时，利用电的热效应或磁效应控制回路的电流断开。电子部件位于断路器本体，电子部件用于根据回路的电流信号和电压信号测量回路的电参量和/或电能量。
8.在其中一些实施例中，断路器本体具有接口模块，接口模块用于供电子部件可拆卸地安装。
9.在其中一些实施例中，断路器本体还具有至少一个电流互感器，各电流互感器的一次侧套接在回路的电力线，二次侧连接在接口模块，使得电子部件安装在接口模块后，各电流互感器获得的电流信号传输给电子部件。
10.在其中一些实施例中，断路器本体还具有电压连接线，电压连接线的第一端连接
在电力线，第二端连接在接口模块，使得电子部件安装在接口模块后，电压连接线获得的电压信号传输给电子部件，并向电子部件提供工作所需的电力。
11.在其中一些实施例中，电子部件具有电源模块、计量模块、主控模块和通信模块，电源模块用于提供电子部件工作所需的电力，计量模块用于根据电流信号和电压信号测量电参量和/或电能量，主控模块用于控制电子部件工作，通信模块用于实现电子部件与外部结构之间的数据交互。
12.在其中一些实施例中，计量模块包括信号调理电路，信号调理电路用于对电流信号和电压信号进行调理，使得计量模块根据调理后的电流信号和电压信号测量电参量和/或电能量。
13.在其中一些实施例中，信号调理电路包括降压电路，降压电路用于对电压信号进行降压处理。
14.在其中一些实施例中，降压电路为电阻串联分压降压电路或电压互感器降压电路。
15.在其中一些实施例中，塑壳量测断路器还包括人机交互结构，人机交互结构位于断路器本体，并与电子部件通信连接，人机交互结构用于实现人机交互的信息输入和信息输出。其中，电子部件还用于实现人机交互。
16.在其中一些实施例中，塑壳量测断路器还包括测温结构，测温结构位于断路器本体，并与电子部件通信连接，测温结构用于获得断路器本体的触头或接线端子的温度信号。其中，电子部件还用于对温度信号进行处理。
17.根据本技术的实施例提供的一种塑壳量测断路器，包括断路器本体和电子部件。断路器本体用于控制断路器本体所在的回路的电流接通或断开，以及当回路的电流过载或短路时，利用电的热效应或磁效应控制回路的电流断开。电子部件位于断路器本体，电子部件用于根据回路的电流信号和电压信号测量回路的电参量和/或电能量。本技术的断路器本体采用热磁式断路器结构，具有成本低，体积小，保护简单可靠，生命周期长的优点，而电子部件具有高精度计量和通信功能，满足了断路器在低压配电网络中的必须具有的计量要求和通信要求。同时，本技术采用模块化设计，当电子部件出现故障或者寿命到期时，通过在线更换电子部件，实现了断路器超长生命周期的要求。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
19.图1为本技术实施例中塑壳量测断路器的总装图；
20.图2为本技术实施例中断路器本体的第一内部结构图；
21.图3为本技术实施例中断路器本体的第二内部结构图；
22.图4为本技术实施例中塑壳量测断路器的功能框图。
23.具部实施方式
24.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具部实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
25.参阅图1
‑
4，本技术的实施例提供了一种塑壳量测断路器1，包括断路器本体10和电子部件20。
26.参阅图1
‑
4，断路器本体10用于控制断路器本体10所在的回路的电流接通或断开，以及当回路的电流过载或短路时，利用电的热效应或磁效应控制回路的电流断开。可以具体为，可以通过手动操作控制断路器本体10所在的回路的电流接通或断开，以及当回路的电流过载时，利用电的热效应自动控制回路的电流断开，当回路的电流短路时，利用电的磁效应自动控制回路的电流断开。
27.参阅图2、4，断路器本体10可以为热磁式断路器结构。断路器本体10可以具有接线端子11、导电系统12、触头系统、灭弧系统、热磁保护系统13和操作机构14。
28.参阅图2、4，接线端子11用于将断路器本体10接入回路。接线端子11包括进线端接线端子和出线端接线端子。导电系统12用于供回路的电流通过。导电系统12连接进线端接线端子和出线端接线端子。触头系统用于实现回路的电流接通或断开。触头系统具有动触头和静触头，动触头与静触头接触时，回路的电流接通，动触头与静触头不接触时，回路的电流断开。动触头和静触头位于导线系统上。灭弧系统用于熄灭回路的电流接通或断开时产生的电弧。热磁保护系统13用于实现断路器本体10的电流过载保护和电流短路保护。热磁保护系统13可以包括热双金保护系统和磁脱扣保护系统，回路的电流过载时，热双金保护系统推动触头系统发生脱扣，使得动触头与静触头不接触，回路的电流短路时，磁脱扣保护系统推动触头系统发生脱扣，使得动触头与静触头不接触。热双金保护系统和磁脱扣保护系统均连接动触头。操作机构14用于供用户手动操作控制回路的电流接通或断开。操作机构14可以具有手柄，手动操作时，通过手柄推动触头系统发生分闸，使得动触头与静触头不接触。操作机构14连接动触头。
29.参阅图3、4，断路器本体10可以还具有接口模块15，接口模块15用于供电子部件20可拆卸地安装。接口模块15可以为热插拔接口模块。智能塑壳量测断路器1采用模块化设计，断路器本体10和电子部件20都是独立的模块，使用时，只需将两者的热插拔接口模块15对插固定即可正常工作。当电子部件20出现故障或者寿命到期时，无需给断路器断电，只需将电子部件20移除后更换新的电子部件20即可正常工作。
30.参阅图2、4，断路器本体10可以还具有至少一个电流互感器16，各电流互感器16的一次侧可以套接在回路的电力线上，二次侧可以连接在接口模块15上，使得电子部件20安装在接口模块15后，各电流互感器16获得的电流信号传输给电子部件20。各电流互感器16可以均为高精度。各电流互感器16的一次侧可以均套接在导电系统12上。可选地，电流互感器16的数量可以为三个，分别为ct1，ct2，ct3，位置如图所示。
31.参阅图4，断路器本体10可以还具有电压连接线17，电压连接线17的第一端可以连接在电力线上，第二端可以连接在接口模块15上，使得电子部件20安装在接口模块15后，电压连接线17获得的电压信号传输给电子部件20，并向电子部件20提供工作所需的电力。电压连接线17的第一端可以连接在进线端接线端子上。可选地，电压连接线17可以的数量可以为四个，分别为a、b、c、n，位置如图所示。
32.参阅图1、4，电子部件20用于根据回路的电流信号和电压信号测量回路的电参量
和/或电能量。电子部件20位于断路器本体10上。
33.参阅图4，电子部件20可以具有电源模块21、计量模块22、主控模块23和通信模块24。
34.参阅图4，电源模块21用于提供电子部件20工作所需的电力。电源模块21的输入端可以在电子部件20安装在接口模块15后通过接口模块15与电压连接线17连接，以接收电压连接线17提供的电力。电源模块21的输出端可以与电子部件20的其他各模块(如计量模块22、主控模块23、通信模块24)均连接，以作为其他各模块的工作电源。
35.参阅图4，计量模块22用于根据电流信号和电压信号测量电参量和/或电能量。计量模块22可以具有信号调理电路和计量芯片。
36.信号调理电路用于对电流信号和电压信号进行调理，使得计量芯片根据调理后的电流信号和电压信号测量电参量和/或电能量。信号调理电路可以包括电流信号调理电路和电压信号调理电路。
37.电流信号调理电路的输入端可以在电子部件20安装在接口模块15后通过接口模块15与各电流互感器16的二次侧连接，以接收电流互感器16获得的电流信号。电压信号调理电路的输入端可以在电子部件20安装在接口模块15后通过接口模块15与电压连接线17的另一端连接，以接收电压连接线17获得的电压信号。电压信号调理电路可以包括降压电路，降压电路用于对电压信号进行降压处理。降压电路可以为电阻串联分压降压电路，也可以为电压互感器降压电路。
38.计量芯片用于根据调理后的电流信号和电压信号测量所述回路的电参量和/或电能量。计量芯片的输入端可以与电流信号调理电路的输出端和电压信号调理电路的输出端连接。
39.参阅图4，主控模块23用于控制电子部件20工作。主控模块23可以与电子部件20的其他各模块(如电源模块21、计量模块22、通信模块24)均连接，以实现其他各模块的控制(如处理计量模块22得到的数据，处理通信模块24与其他设备之间的数据交互)。主控模块23可以由mcu及其外围电路组成，是整个电子部件20的核心。mcu可以是单独的，也可以由计量芯片兼任。
40.参阅图4，通信模块24用于实现电子部件20与外部结构之间的数据交互。通信模块24的一端可以与主控模块23连接，另一端可以有线或者无线连接其他设备。通信模块24可以是hplc，也可以是rs485，还可以是包括无线在内的其他种类。
41.通信模块24可以包括短距离无线模块，短距离无线模块用于与本地的无线设备(如手持终端)进行通信，实现本地数据无线便捷交互。短距离无线模块可以与主控模块23连接，由主控模块23实现数据解析和数据准备。短距离无线模块可以为蓝牙模块，也可以为rfid reader，也可以为其他结构。
42.塑壳量测断路器1可以还包括人机交互结构，人机交互结构用于实现人机交互的信息输入和信息输出。人机交互结构可以位于断路器本体10上，并可以与电子部件20通信连接。人机交互结构可以与主控模块23通信连接，由主控模块23检测外部输入的信息和控制输出给外部的信息。人机交互结构可以为led、数码管、lcd、oled、触摸屏、按键、拨码开关、电位器等元件中的一种元件或者多种元件的组合。此时，电子部件20还用于实现人机交互(如检测输入信息、控制输出信息)。
43.人机交互结构可以还包括输入输出结构，输入输出结构用于实现一些外部功能的输入和输出。输入输出模块可以与主控模块23连接，由主控模块23检测外部输入的信息和控制输出给外部的信息。输入输出结构可以为柜门上的紧急脱扣按钮，也可以为状态指示灯，也可以为其他结构。
44.塑壳量测断路器1还包括测温结构，测温结构用于获得断路器本体10的触头或接线端子11的温度信号。测温结构可以位于断路器本体10上，并可以与电子部件20通信连接。测温结构可以位于触头系统附近或接线端子11附近。测温结构可以有线连接输入输出结构或者无线连接短距离无线模块，通过输入输出结构或者短距离无线模块连接主控模块23，以由所述主控模块23对温度信号进行处理。此时，电子部件20还用于对温度信号进行处理。
45.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具部情况理解上述术语的具部含义。
46.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。