一种断路器装置及费控系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及配电技术，尤其涉及一种断路器装置及费控系统。


背景技术：

2.随着智能费控系统的推广普及，用户对费控系统中的断路器提出了能够远程分合闸的要求。
3.为达到上述目的，通常通过在断路器上加装电动操作机构，来实现远程分合闸功能，目前，市面上大部分的电动操作机构是通过多根导线与电能表进行物理直连，分、合闸信号在导线上传输，进而通过电能表实现远程分合闸控制。这种有线连接的方式存在布线麻烦，维护和检修费时等缺陷，同时造成物料和人工成本较高的问题，甚至存在盗电隐患。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种断路器装置及费控系统，以达到使断路器具备远程分合闸功能的同时，减小布设断路器时的布线难度，降低断路器的维护检修难度的目的。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种断路器装置，包括：第一无线模块、第二无线模块、断路器、控制模块、控制指令执行模块以及电源模块；
6.所述第一无线模块与所述第二无线模块通信连接；
7.所述第二无线模块与所述控制模块电连接，所述控制模块还与所述控制指令执行模块电连接；
8.所述断路器串联在负载用电回路中，所述电源模块的输入端与所述断路器的进线端相连接；
9.所述电源模块的输出端与所述第二无线模块、控制模块以及控制指令执行模块的电源端相连接；
10.所述控制模块配置为接收所述第二无线模块的指令信息，根据所述指令信息生成控制指令；
11.所述控制指令执行模块用于根据所述控制指令断开或复位所述断路器。
12.可选的，所述控制指令执行模块包括电机驱动单元、电机以及传动单元；
13.所述控制模块通过所述电机驱动单元与所述电机相连接；
14.所述断路器配置有分合闸手柄，所述电机动作时带动所述传动单元复位所述分合闸手柄。
15.可选的，所述电源模块包括第一电源转换单元、第二电源转换单元；
16.所述第一电源转换单元的输入端与所述断路器的进线端相连接，所述第一电源转换单元的输出端与所述电机驱动单元、电机的电源端相连接；
17.所述第一电源转换单元的输出端还与所述第二电源转换单元的输入端相连接，所述第二电源转换单元的输出端与所述第二无线模块、控制模块的电源端相连接。
18.可选的，所述电源模块包括电源芯片；
19.所述电源芯片配置有三相桥式整流电路，所述断路器的进线端通过所述三相桥式整流电路与所述电源芯片的电源输入端相连接。
20.可选的，所述电源模块包括电源芯片；
21.所述电源芯片配置有单相整流电路，所述断路器的进线端通过所述单相整流电路与所述电源芯片的电源输入端相连接。
22.可选的，所述第一电源转换单元包括dcdc芯片，所述第二电源转换单元包括稳压芯片。
23.可选的，所述电源模块的输入电压为交流110v～450v电压。
24.可选的，所述第一无线模块、第二无线模块包括蓝牙模块、wifi模块、2.4g模块、zigbee模块、lora模块、nb-iot模块、4g模块中的一种。
25.可选的，所述第二无线模块、断路器、控制模块、控制指令执行模块以及电源模块封装于壳体内；
26.所述壳体配置有第一接口、第二接口，所述壳体内部，所述第一接口、第二接口分别与所述断路器的进线端、出线端相连接。
27.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种费控系统，包括电能表和本实用新型实施例记载的断路器装置，其中，第一无线模块配置在所述电能表内；
28.所述第一无线模块与所述电能表内的处理单元电连接，所述第一无线模块与第二无线模块通信连接。
29.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出一种断路器装置，其包括第一无线模块、第二无线模块、断路器、控制模块、控制指令执行模块以及电源模块，其中，配置电源模块的输入端与断路器的进线端相连接，配置电源模块的输出端与第二无线模块、控制模块以及控制指令执行模块的电源端相连接，基于此，当断路器接入负载用电回路时，电源模块从断路器的进线端取电，并同时为第二无线模块、控制模块、控制指令执行模块供电，除与电源模块相连接外，第二无线模块、控制模块和控制指令执行模块无线外接其他电源线，断路器装置的安装和维护方便。此外，断路器装置中，通过第一无线模块和第二无线模块实现服务平台与控制模块之间的无线通信，服务平台与断路器装置之间无需设置实体线路，可以减小布线难度、降低布设成本，同时可以实现断路器的远程分合闸控制。
附图说明
30.图1是实施例中的断路器装置结构框图；
31.图2是实施例中的控制指令执行模块结构框图；
32.图3是实施例中的控制芯片引脚图；
33.图4是实施例中的电机驱动芯片引脚图；
34.图5是实施例中的另一种断路器装置结构框图；
35.图6是实施例中的dcdc芯片外围电路示意图；
36.图7是实施例中的另一种dcdc芯片外围电路示意图；
37.图8是实施例中的蓝牙芯片引脚图；
38.图9是实施例中的费控系统结构框图。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
40.实施例一
41.图1是实施例中的断路器装置结构框图，参考图1，断路器装置包括第一无线模块100、第二无线模块200、断路器300、控制模块400、控制指令执行模块500以及电源模块600。
42.本实施例中，第一无线模块100与第二无线模块200通信连接，第二无线模块200与控制模块400电连接。
43.示例性的，本实施例中，第一无线模块100可以与服务平台(或终端设备)相连接，服务平台通过第一无线模块100以及第二无线模块200与控制模块400实现通信交互。
44.本实施例中，断路器300串联在负载用电回路中，电源模块600的输入端与断路器300的进线端相连接；
45.电源模块600的输出端与第二无线模块200、控制模块400以及控制指令执行模块500的电源端相连接。
46.示例性的，本实施例中，第二无线模块200、控制模块400、控制指令执行模块500以及电源模块600与断路器300布设在同一区域，且配置电源模块600同时为第二无线模块200、控制模块400以及控制指令执行模块600供电；
47.其中，配置电源模块600的输入端与断路器300的进线端接入同一负载用电回路中。
48.本实施例中，控制模块400还与控制指令执行模块500电连接，控制模块400配置为接收第二无线模块200的指令信息，根据指令信息生成控制指令。
49.示例性的，本实施例中，服务平台用于生成指令信息，服务平台通过第一无线模块100、第二无线模块200将指令信息发送给控制模块400。
50.示例性的，本实施例中，指令信息包含指示断路器断开(分闸)或闭合(合闸)的数据帧，控制模块400接收到指令信息后，对数据帧进行解析，随后生成对应控制断路器分闸或合闸的控制指令。
51.本实施例中，控制指令执行模块500用于根据控制指令断开或复位断路器300。
52.示例性的，本实施例中，控制指令执行模块500作为控制指令的执行组件，当控制指令执行模块500动作时，断路器300对应分闸或合闸。
53.示例性的，本实施例中，控制指令执行模块500可以设置在断路器300的内部或外部；
54.配置控制指令执行模块500在断路器300的内部时，控制指令执行模块500可以与断路器300内部的合闸控制点处的合闸开关，以及分闸控制点处的脱扣开关的控制端相连接，通过对合闸开关的控制实现合闸，通过对脱扣开关的控制实现分闸；
55.配置控制指令执行模块500在断路器300的外部时，可以配置控制指令执行模块500用于操作断路器300的手动分闸按钮、手动合闸按钮，进而实现断路器300的分闸或合闸。
56.示例性的，本实施例中，控制指令执行模块500可以包括处理芯片(包括外围电
路)，处理芯片用于输出控制合闸开关、脱扣开关的控制信号，或者输出用于使手动分闸按钮、手动合闸按钮动作的控制信号。
57.本实施例提出一种断路器装置，其包括第一无线模块、第二无线模块、断路器、控制模块、控制指令执行模块以及电源模块，其中，配置电源模块的输入端与断路器的进线端相连接，配置电源模块的输出端与第二无线模块、控制模块以及控制指令执行模块的电源端相连接，基于此，当断路器接入负载用电回路时，电源模块从断路器的进线端取电，并同时为第二无线模块、控制模块、控制指令执行模块供电，除与电源模块相连接外，第二无线模块、控制模块和控制指令执行模块无线外接其他电源线，断路器装置的安装和维护方便；
58.此外，断路器装置中，通过第一无线模块和第二无线模块实现服务平台与控制模块之间的无线通信，服务平台与断路器装置之间无需设置实体线路，可以减小布线难度、降低布设成本，同时可以实现断路器的远程分合闸控制。
59.图2是实施例中的控制指令执行模块结构框图，参考图2，在图1所示方案的基础上，控制指令执行模块包括电机驱动单元501、电机502以及传动单元503。
60.本方案中，控制模块400通过电机驱动单元501与电机502相连接，传动单元503与分合闸手柄301传动连接。
61.示例性的，本方案中，断路器配置分合闸手柄301，电机502动作时带动传动单元503复位分合闸手柄301。
62.示例性的，本方案中，控制指令执行模块布设于断路器的外部，其中，断路器配置的分合闸手柄301可以用于断路器的手动分合闸；
63.同时，传动单元503可以为连杆机构，连杆机构用于将电机502的转动转换为直线运动，进而带动分合闸手柄301实现分闸或复位(合闸)。
64.示例性的，在图2所示方案的基础上，作为一种可实施方案，控制模块400包括控制芯片，其中，控制芯片的型号可以为msp430g；
65.电机驱动单元501包括电机驱动芯片，其中，电机驱动芯片的型号可以为ba6287f。
66.图3是实施例中的控制芯片引脚图，图4是实施例中的电机驱动芯片引脚图，参考图3和图4，控制芯片选用msp430g、电机驱动芯片选用ba6287f时，配置msp430g的两个i/o引脚p4.4(tb)、p4.3(ta)分别与ba6287f的信号引脚rin、fin相连接；
67.配置ba6287f的输出引脚out1、out2分别与电机(直流电机)的正极端m+、负极端m-相连接。
68.示例性的，本方案中，msp430g的i/o引脚用于向ba6287f输出控制指令，ba6287f根据控制指令控制电机动作。
69.示例性的，本方案中，电机驱动芯片ba6287f的外围电路为常规配置，其采用的器件和器件的功能不再详述。
70.图5是实施例中的另一种断路器装置结构框图，参考图5，在图2所示方案的基础上，电源模块包括第一电源转换单元601、第二电源转换单元602。
71.结合图1，本方案中，第一电源转换单元601的输入端与断路器的进线端相连接，第一电源转换单元601的输出端与电机驱动单元501、电机502的电源端相连接；
72.第一电源转换单元601的输出端还与第二电源转换单元602的输入端相连接，第二电源转换单元602的输出端与第二无线模块200、控制模块400的电源端相连接。
73.示例性的，本方案中，第一电源转换单元601用于实现将交流电转换为直流电，以及对直流电的一次降压，其中，一次降压后的直流电作为电机驱动单元501以及电机502的工作电源；
74.第二电源转换单元602用于实现对第一电源转换单元601输出的直流电的二次降压，其中，二次降压后的直流电作为第二无线模块200、控制模块400的工作电源。
75.示例性，本方案中，第一电源转换单元601包括dcdc芯片，第二电源转换单元602包括稳压芯片。
76.示例性的，第一电源转换单元601包括dcdc芯片时，dcdc芯片配置有整流电路，整流电路用于实现将交流电转换为直流电，dcdc芯片用于实现对直流电的一次降压。
77.图6是实施例中的dcdc芯片外围电路示意图，参考图6，作为一种可实施方案，dcdc芯片(电源芯片)配置有三相桥式整流电路，断路器的进线端通过三相桥式整流电路与dcdc芯片的电源输入端相连接。
78.参考图6，三相桥式整流电路包括电阻r3～r6，二极管d1～d4，二极管d6～d9，电感l1，电容c3、c4。
79.参考图6，二极管d1～d4的负极通过电感l1与dcdc芯片的电源输入端相连接，二极管d6～d9的正极接地；
80.二极管d1与二极管d6串联，二极管d2与二极管d7串联，二极管d3与二极管d8串联，二极管d4与二极管d9串联；
81.a相通过电阻r3与二极管d1和二极管d6的连接点相连接，b相通过电阻r4与二极管d2和二极管d7的连接点相连接，c相通过电阻r5与二极管d3和二极管d8的连接点相连接，n相通过电阻r6与二极管d4和二极管d9的连接点相连接；
82.电容c3并联于电感l1的第一端与接地端，电容c4并联于电感l1的第一端与接地端。
83.本方案中，电阻r3～r6用于限流，二极管d1～d4以及二极管d6～d9用于整流，电感l1以及电容c3、c4用于滤波。
84.参考图6，dcdc芯片的外围电路还包括二极管d10、d5，电阻r1、r2、r7，电感l2，电容c1、c2、c5，其中，上述器件的功能和连接关系属于常规设置，具体内容不再详述。
85.示例性的，dcdc芯片的输出电压vcc作为电机驱动单元501、电机502的工作电源。
86.示例性的，本方案中，dcdc芯片的型号可以为lnk306，dcdc芯片选用lnk306时，其可以接入交流110v～450v电压。
87.图7是实施例中的另一种dcdc芯片外围电路示意图，参考图7，作为一种可实施方案，dcdc芯片(电源芯片)配置有单相整流电路，断路器的进线端通过单相整流电路与dcdc芯片的电源输入端相连接。
88.参考图7，单相整流电路包括二极管d10～d12，a相、b相、c相分别通过二极管d10、二极管d11、二极管d12与dcdc芯片的电源输入端相连接，n相接地。
89.示例性的，本方案中，dcdc芯片的型号可以为lnk306。
90.作为一种可实施方案，在图1所示方案的基础上，第一无线模块、第二无线模块包括蓝牙模块、wifi模块、2.4g模块、zigbee模块、lora模块、nb-iot模块、4g模块中的一种。
91.示例性的，第一无线模块和第二无线模块可以采用蓝牙模块，其中，第二无线模块
通过串口或i/o端口与控制模块相连接。
92.示例性的，蓝牙模块包括蓝牙芯片，蓝牙芯片采用的型号可以为nrf52810，图8是实施例中的蓝牙芯片引脚图，结合图3和图8，当控制芯片选用msp430g、蓝牙芯片选用nrf52810时，msp430g的两个i/o引脚p3.5(rx_bt)、p3.4(tx_bt)分别与nrf52810的i/o引脚p0.04、p0.05相连接。
93.作为一种可实施方案，在图1所示方案的基础上，第二无线模块200、断路器300、控制模块400、控制指令执行模块500以及电源模块600封装与壳体内。
94.本方案中，壳体配置有第一接口、第二接口，壳体内部，第一接口、第二接口分别与断路器300的进线端、出线端相连接。
95.示例性的，本方案中，通过壳体实现第二无线模块200、断路器300、控制模块400、控制指令执行模块500以及电源模块600的一体化，第一接口以及第二接口用于将该一体化装置串联于负载用电回路中。
96.在图1所示方案有益效果的基础上，本方案中，将第二无线模块、断路器、控制模块、控制指令执行模块以及电源模块封装在一个壳体内，形成一种一体化装置，使用时将一体化装置接入负载用电回路中后，一体化装置中的各模块即可启动工作，装配过程中无需二次接线，节约了人工成本，同时，普通用户不易单独断开控制指令执行模块的电源，断路器装置的安全性和可靠性较高。
97.实施例二
98.图9是实施例中的费控系统结构框图，参考图9，费控系统包括电能表1000、无线模块100、第二无线模块200、断路器300、控制模块400、控制指令执行模块500以及电源模块600；
99.无线模块100、第二无线模块200、断路器300、控制模块400、控制指令执行模块500以及电源模块600构成断路器装置。
100.本实施例中，第一无线模块100配置在电能表1000内，第一无线模块100与电能表1000内的处理单元700电连接。
101.本实施例中，配置无线模块100、第二无线模块200、控制模块400、控制指令执行模块500以及电源模块600与断路器300处于同一区域。
102.本实施例中，第一无线模块100与第二无线模块200通信连接，断路器装置的工作方式与图1所示方案中记载的对应内容相同。
103.示例性的，本实施例中，可以配置电能表1000中的处理单元生成指令信息(例如，当电费用尽时生成分闸指令信息)，电能表1000通过第一无线模块100、第二无线模块200将指令信息发送给控制模块400，控制模块400接收到指令信息后，生成对应控制断路器分闸或合闸的控制指令。
104.示例性的，断路器装置也可以为实施例一中记载的任意一种断路器装置，其工作过程和有益效果与实施例一中记载的对应内容相同，在此不再赘述。
105.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离
本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。