断路器、拓扑特征信号发生系统、方法及装置与流程

本申请涉及断路器技术领域，具体而言，涉及一种断路器、拓扑特征信号发生系统、方法及装置。

背景技术：

泛在电力物联网就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。

随着国网对泛在电力物联网的建设，需要配电设备具备拓扑特征信号发送功能。

但是现有的断路器不具备拓扑特征信号的发送功能，需要配置独立拓扑特征信号发生模块，通过电压线将拓扑特征信号发生模块与断路器本体相连接，不但接线复杂，且接线容易出错。

技术实现要素：

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种断路器、拓扑特征信号发生系统、方法及装置，以解决现有技术中断路器不具备拓扑特征信号的发送功能，需要配置独立拓扑特征信号发生模块，拓扑特征信号发生模块与断路器本体之间通过电压线连接，造成不但接线复杂，并且容易接线出错的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请一实施例提供了一种断路器，所述断路器包括：断路器本体、互感器、控制板和通信模块，其中：

所述互感器、所述通信模块和所述控制板均设置于所述断路器本体上；所述控制板上设置有：处理器、采样单元和信号发生单元；所述采样单元和所述信号发生单元的输入端分别与所述处理器电连接，所述信号发生单元用于产生拓扑特征信号；

所述互感器的一端与所述采样单元电连接，所述处理器与所述通信模块电连接，所述互感器的另一端连接电力线，所述信号发生单元的输出端还连接所述电力线，所述通信模块用于连接上位机。

可选地，所述通信模块包括：电力载波通信单元和/或电缆通信单元。

可选地，所述信号发生单元包括：所述信号发生单元包括：电阻r22、r23、r24和r25；电感l4；电容cx1；光耦u11；可控硅d32；压敏电阻rv4。

其中：

所述光耦u11的一端分别与所述电阻r22和数字地连接，另一端分别于所述电阻r23和所述可控硅d32连接；

所述电阻r23、所述电阻r25、所述电感l4、所述可控硅d32分别与所述压敏电阻rv4连接；

所述电阻r24、所述电容cx1和所述压敏电阻rv4分别与所述可控硅d32连接，所述电阻r25与所述电容cx1连接。

可选地，所述光耦u11包括：1脚、2脚、4脚和6脚，其中：

所述电阻r22与所述光耦u11的1脚连接；

所述光耦u11的2脚接地；

所述光耦u11的4脚、所述电阻r24、所述电容cx1和所述压敏电阻rv4分别与所述可控硅d32连接，所述电阻r25与所述电容cx1连接；

所述电阻r23的一端与所述光耦u11的6脚连接，另一端分别与所述电阻r25、所述电感l4、所述可控硅d32和所述压敏电阻rv4连接。

第二方面，本申请实施例还提供了一种拓扑特征信号发生系统，所述系统包括：上位机、断路器及电力线，所述断路器为上述第一方面任一项所述的断路器，其中：

所述上位机与所述断路器中的所述通信模块连接；所述电力线分别与所述断路器中的所述信号发生单元和互感器的一端连接。

第三方面，本申请另一实施例提供了一种拓扑特征信号的发送方法，应用于上述第一方面所述的断路器，所述方法包括：

通过所述采样单元获取所述互感器感应的所述电力线上的电流信号；

对所述电流信号进行过零点的检测；

若检测到所述电流信号过零点，则向所述信号发生单元发送执行指令，所述执行指令用于使得所述信号发生单元根据所述执行指令，产生拓扑特征信号，并向所述电力线输出所述拓扑特征信号。

可选地，所述执行指令包括：特征参数，所述特征参数用于使得所述信号发生单元根据所述特征参数，产生所述特征参数对应的所述拓扑特征信号。

可选地，所述执行指令为脉冲调制指令，所述特征参数为所述脉冲调制指令对应的至少一种调制参数；

所述脉冲调制指令用于使得所述信号发生单元根据所述脉冲调制指令，产生所述脉冲调制指令对应的所述拓扑特征信号。

可选地，所述至少一种调制参数包括：预设脉宽、预设脉冲幅值、脉冲个数、脉冲频率，所述预设脉宽的脉冲宽度调制指令用于使得所述信号发生单元产生所述预设脉宽的所述拓扑特征信号。

第四方面，本申请另一实施例提供了一种拓扑特征信号的发送装置，所述装置包括：获取模块、检测模块和执行模块，其中：

所述获取模块，用于通过所述采样单元获取所述互感器感应的所述电力线上的电流信号；

所述检测模块，用于对所述电流信号进行过零点的检测；

所述执行模块，用于若检测到所述电流信号过零点，则向所述信号发生单元发送执行指令，所述执行指令用于使得所述信号发生单元根据所述执行指令，产生拓扑特征信号，并向所述电力线输出所述拓扑特征信号。

采用本申请提供的断路器，该断路器包括：断路器本体、互感器、控制板和通信模块，由于控制板上设置有处理器、采样单元和信号发生单元，处理器与通信模块电连接，这样的设置可以通过信号发生单元产生拓扑特征信号，同时信号发生单元的输出端还与电力线连接，所以处理器在接收到上位机发送至通信模块的控制指令后，控制信号发生单元根据控制指令产生对应的拓扑特征信号，并将该拓扑特征信号传输至电力线上。因此，本申请所提供的断路器，无需增设额外的拓扑特征信号发生模块，便可产生并向电力线发送拓扑特征信号，实现了断路器的拓扑特征信号发送功能，可避免接线复杂造成的接线错误。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的断路器的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一种断路器的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的信号发生单元的结构示意图；

图4为电流信号和拓扑特征信号叠加后的波形图；

图5为本申请一实施例提供的拓扑特征信号发生系统的结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的拓扑特征信号的发送方法的流程示意图；

图7为本申请一实施例提供的拓扑特征信号的发送装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本申请一实施例提供的一种断路器的结构示意图，如图1所示，该断路器100包括：断路器本体110、互感器120、控制板130和通信模块140，其中：

互感器120、通信模块140和控制板130均设置于断路器本体110上；控制板130上设置有：处理器131、采样单元132和信号发生单元133；其中，采样单元132和信号发生单元133的输入端分别与处理器131电连接，信号发生单元133用于产生拓扑特征信号。

互感器120的一端与采样单元132电连接，处理器131与通信模块140电连接，互感器120的另一端连接电力线220，信号发生单元133的输出端还连接电力线220，通信模块140用于连接上位机。

可选地，本申请所提供的断路器100中，互感器120可以为电流互感器，互感器120的一端可以为互感器120的初级线圈，互感器120的另一端可以为互感器120的次级线圈，即，互感器120的初级线圈可与采样单元132电连接，互感器120的次级线圈与电力线220的一端连接。电力线220的另一端可连接配电网中的任一类型的电力设备。

可选地，上位机可以用于通过通信模块140接收断路器100发送的拓扑特征信号；若需要控制断路器100发送某一拓扑特征信号，则此时上位机也可用于通过通信模块140向处理器131发送的控制指令，处理器131在接收到控制指令后，根据该控制指令控制信号发生单元133发送对应的拓扑特征信号；其中，接收信号和发送控制指令的上位机可以为同一上位机，也可为不同的上位机，具体可以根据用户需要设计，本申请在此不做任何限制。

其中，处理器131通过通信模块140接收到上位机发送的指令后，通过采样单元132对电流信号进行过零点检测，在检测到电流信号过零点时，处理器根据上位机发送的指令，向信号发生单元133发送执行指令，以控制信号发生单元133根据执行指令产生并向电力线220输出拓扑特征信号，使得该拓扑特征信号与电力线220上的电流信号叠加。

采用本申请提供的断路器，由于控制板上设置有处理器、采样单元和信号发生单元，处理器与通信模块电连接，这样的设置可以通过信号发生单元产生拓扑特征信号，同时信号发生单元的输出端还与电力线连接，所以处理器在接收到上位机发送至通信模块的控制指令后，控制信号发生单元根据控制指令产生对应的拓扑特征信号，并将该拓扑特征信号传输至电力线上，无需增设额外的拓扑特征信号发生模块，便可产生并向电力线发送拓扑特征信号，实现了断路器的拓扑特征信号发送功能，可避免接线复杂造成的接线错误。

可选地，通信模块140包括：至少一个的通信单元，每个通信单元均用于连接上位机，作为处理器131与上位机之间的通信介质。在本申请的一个实施例中，至少一个的通信单元包括：电力载波通信单元和/或电缆通信单元，具体通信单元的选择可以根据用户需要设计，本申请在此不做任何限制。

当然，至少一个的通信单元还可包括其他类型的通信单元，而不限于上述的电力载波通信单元和/或电缆通信单元。若通信模块140包括多种类型的通信单元，便可有效保证断路器100和上位机的信息传输的可靠性，可有效避免由于某种类型的通信单元故障所造成的信息传输故障，保证断路器的正常使用。

图2为本申请另一实施例提供的一种断路器的结构示意图，若至少一个的通信单元包括：电力载波通信单元141和电缆通信单元142，则此时断路器的结构示意图如图2所示。

图3为本申请一实施例提供的信号发生单元的结构示意图，图4为电流信号和拓扑特征信号叠加后的波形图，如图3所示，信号发生单元中包括：电阻r22、r23、r24和r25；电感l4；电容cx1；光耦u11；可控硅d32；压敏电阻rv4；其中：

光耦u11的一端分别与电阻r22和数字地连接，另一端分别于电阻r23和可控硅d32连接；电阻r23、电阻r25、电感l4、可控硅d32分别与压敏电阻rv4连接；电阻r24、电容cx1和压敏电阻rv4分别与可控硅d32连接，电阻r25与电容cx1连接。

具体地，光耦u11包括：1脚、2脚、4脚和6脚，其中：

电阻r22与光耦u11的1脚连接；光耦u11的2脚接地；光耦u11的4脚、电阻r24、电容cx1和压敏电阻rv4分别与可控硅d32连接，电阻r25与电容cx1连接；电阻r23的一端与光耦u11的6脚连接，另一端分别与电阻r25、电感l4、可控硅d32和压敏电阻rv4连接。

输入接口用于接收pwn信号，在信号发生单元可在接收到处理器发送的执行指令后，信号发生单元内的u11就会导通，r23和r24回路会产生一个电压信号和电流信号，使d23和l4回路产生一个拓扑特征信号波形，通过电感l4作用限制了回路电流的幅值，通过输出接口将产生的拓扑特征信号波形叠加到电力线上的电流信号，其中，拓扑特征信号与电流信号叠加后的波形如图4所示。

图5为本申请一实施例提供的拓扑特征信号发生系统的结构示意图，如图5所示，该拓扑特征信号发生系统200包括：上位机211、电力线220和上述图1－图4提供的断路器100，其中：

上位机211与断路器100中的通信模块140连接；用于向断路器100发送控制指令；电力线220分别与断路器100中的信号发生单元133和互感器120的一端连接，用于向断路器100发送当前电流信号，以及获取断路器100生成的拓扑特征信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，上位机还可为电力线连接的电力设备的控制设备，其中，与通信模块140连接的上位机和控制电力设备的上位机可以为同一上位机，也可为不同上位机，具体根据用户需要设计，本申请在此不做任何限制。

采用本申请提供的拓扑特征信号发生系统，在处理器通过通信单元接收到上位机的指令后，通过采样单元采集的电流信号，对该电流信号进行过零点检测判断，当该电流信号过零点时，处理器给信号发生单元发送一个执行指令，控制信号发生单元根据预设的调制参数产生对应的拓扑特征信号波形，并将拓扑特征信号输出并叠加在电力线的电流信号上，由于信号发生单元直接集成在断路器上，所以无需增设额外的拓扑特征信号发生模块，便可产生并向电力线发送拓扑特征信号，实现了断路器的拓扑特征信号发送功能，可避免接线复杂造成的接线错误。

图6为本申请一实施例提供的拓扑特征信号的发送方法的流程示意图，应用于上述图1－图4提供的断路器中，其可由上述断路器中的处理器执行，该方法包括：

s201：通过采样单元获取互感器感应的电力线上的电流信号。

互感器的一端连接采样单元，另一端连接电力线，因而互感器可将感应到的电力线上的电流信号传输至采样单元。

其中，处理器可在通过通信模块接收到上位机的指令后，便可通过采样单元获取该采样单元所采样的电力线上的电流信号。

s202：对电流信号进行过零点的检测。

处理器可在获取到的电流信号之后，对获取到的电流信号进行过零点的检测，判断电流信号是否过零点，即电流信号在波形图上是否纵坐标为过零点。

若检测到电流信号过零点，便可执行s203：向信号发生单元发送执行指令。

其中，执行指令用于使得信号发生单元根据执行指令，产生拓扑特征信号，并向电力线输出拓扑特征信号。

其中，在本申请的一个实施例中，执行指令可以为一个脉冲调制信号pwn，信号发生单元在接收到pwn信号后，会根据该pwn信号和预设的信号生成规则，产生拓扑特征信号，并且将产生的拓扑特征信号发送至电力线上，实现拓扑特征信号与电流信号的叠加。

采用本申请提供的拓扑特征信号的发送方法，处理器通过通信单元接收到上位机发送的指令后，通过采样单元获取电力线上的电流信号后，对电流信号进行零点的检测，在检测到电流信号过零点后，向信号发生单元发送执行指令，控制信号发生单元根据执行指令产生拓扑特征信号，并向电力线输出拓扑特征信号，至此完成拓扑特征信号的发送，由于信号发生单元是集成在断路器上的，因此，本申请所提供的断路器，不需要配置额外的拓扑特征信号发生模块，实现了断路器的拓扑特征信号发送功能，可避免接线复杂造成的接线错误。

可选地，在本申请的一个实施例中，执行指令包括：特征参数，特征参数用于使得信号发生单元根据特征参数，产生特征参数对应的拓扑特征信号。

可选地，在本申请的一个实施例中，执行指令为脉冲调制指令，特征参数包括脉冲调制指令对应的至少一种调制参数；脉冲调制指令用于使得信号发生单元根据脉冲调制指令，产生脉冲调制指令对应的拓扑特征信号。

其中，根据脉冲调制指令控制信号发生单元生成对应的拓扑特征信号，可以使得信号发生单元根据脉冲调制指令生成用户需要的拓扑特征信号，使得拓扑特征信号的发生可以根据用户的需要控制，若用户需要不同的拓扑特征信号，只需发送不同的脉冲调制指令，从而使得拓扑特性信号的发生满足用户需求。

可选地，至少一种调制参数包括预设脉宽，预设脉宽的脉冲宽度调制指令用于使得信号发生单元产生预设脉宽的拓扑特征信号。

可选地，至少一种调制参数还包括如下中的至少一种参数：预设脉冲幅值、脉冲个数、脉冲频率。具体调制参数包括的内容可以根据用户需要设计，并不以上述实施例给出的参数为限，本申请在此不做任何限制。

举例说明，以执行指令为脉冲调制指令、通信模块为电力载波通信模块为例进行说明，在本申请的一个实施例中，当处理器通过电力载波通信模块接收到上位机的指令时，处理器通过采样单元获取互感器感应的电力线上的电流信号，并对该电流信号进行过零点检测判断。当检测到该电流信号过零点时，处理器在过零点这一时刻给信号发生单元发送一个预设脉宽的pwn信号，在本申请的一个实施例中，预设脉宽为1.5ms，但在具体应用中，并不以上述实施例给出的预设脉宽的值为限制；信号发生单元接收到该预设脉宽后，根据预设的调制参数，产生对应的拓扑特征信号波形，根据预设周期，或预设脉冲个数和脉冲频率重复发送预设脉冲幅值的拓扑特征信号波形，并将每次产生的拓扑特征信号输出并叠加至电力线的电流信号上。

采用本申请提供的拓扑特征信号的发送方法，在处理器通过通信单元接收到上位机的指令后，通过采样单元采集的电流信号，对该电流信号进行过零点检测判断，当该电流信号过零点时，处理器给信号发生单元发送一个执行指令，控制信号发生单元根据预设的调制参数产生对应的拓扑特征信号波形，并将拓扑特征信号输出并叠加在电力线的电流信号上，由于信号发生单元直接集成在断路器上，所以无需增设额外的拓扑特征信号发生模块，实现了断路器的拓扑特征信号发送功能，可避免接线复杂造成的接线错误。

图7为本申请一实施例提供的拓扑特征信号的发送装置的结构示意图，如图7所示，该装置包括：获取模块301、检测模块302和执行模块303，其中：

获取模块301，用于通过采样单元获取互感器感应的电力线上的电流信号。

检测模块302，用于对电流信号进行过零点的检测。

执行模块303，用于若检测到电流信号过零点，则向信号发生单元发送执行指令，执行指令用于使得信号发生单元根据执行指令，产生拓扑特征信号，并向电力线输出拓扑特征信号。

可选地，本申请还提供一种程序产品，例如存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，包括程序，该程序在被处理器运行时执行上述方法对应的实施例。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文：read－onlymemory，简称：rom)、随机存取存储器(英文：randomaccessmemory，简称：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。