小型可联网采集断路器的制作方法

本发明涉及电气技术领域，特别涉及一种小型可联网采集断路器。

背景技术：

随着用电设备种类的增多和用电规模的增大，为了防止配电系统因短路或过载而引发安全事故，配电系统内需设有小型可联网采集断路器。小型可联网采集断路器的作用是接通、分断和承载额定工作电流；以及在规定的时间内，关合、承载和开断异常回路条件(如短路、过载、漏电等)下的电流。可联网采集小型可联网采集断路器除实现以上基本功能外，还具备电压、电流、漏电流、温度、功率、电能等远程读取与状态监控等功能，用于实现智能配电与管理。

可联网采集小型可联网采集断路器通常设有电流互感器、检测电路、控制器和联动断闸机构；电流互感器可将配电系统的电源电路输出的大电流转换为小电流，检测电路对小电流实时监测，并将电流值传送给控制器，如果电流值超过控制器内设定的阈值，控制器传送给联动断闸机构断开信号，联动断闸机构切断配电系统的电源电路，防止配电系统因短路或过载、漏电而引发安全事故。

如图1所示，现有的电流互感器由一次回路3、二次绕组5、磁芯1、输入接线端子2和输出接线端子4组成；一次回路3通过输入接线端子2串接于配电系统的电源电路中，二次绕组5通过输出接线端子4与小型可联网采集断路器的检测电路电连接，二次绕组5的线圈匝数N2大于一次回路3的线圈匝数N1。电流互感器的工作原理为：一次电流I1(即配电系统的电源电路的输出电流)流过一次回路3时，一次电流I1在磁芯1中发生交变磁通感应现象，使二次绕组5产生二次电流I2,由于一次电流I1和一次回路3的线圈匝数N1乘积等于二次电流I2与二次绕组5的线圈匝数N2的乘积，即I1N1＝I2N2。由此可知，一次负荷电流I1与二次电流I2的比值等于二次绕组5的线圈匝数N2与一次回路3的线圈匝数N1的比值，即I1/I2＝N2/N1。

但是现有的可联网采集小型可联网采集断路器，由于电源电路的全部电流都通过电流互感器，有上述公式可得，为了得到较小的二次电流I2，就必须增加二次绕组5的线圈匝数N2，同时为检测更大的电流，磁芯在电磁转换过程易出现磁饱和现象，必须增大磁芯1来保持一次电流和二次电流比例关系，使电流互感器的体积增大，这样就使小型可联网采集断路器的体积也增大，不利于小型可联网采集断路器的安装和使用。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种小型可联网采集断路器，以解决电源电路的全部电流都通过小型可联网采集断路器的电流互感器，使小型可联网采集断路器体积增大，不利于可联网采集小型可联网采集断路器的实现与安装使用的问题。

根据本发明的实施例，一种小型可联网采集断路器，包括主控电路、联动断闸机构和多个供电支路；

每个所述供电支路均包括输入端子、联动触点以及与联动触点电连接的输出端子；

所述主控电路的输出端与联动断闸机构的输入端电连接，

所述联动触点与所述联动断闸机构的输出端电连接，

每个所述供电支路还包括分流式电流检测互感器；

所述分流式电流检测互感器包括磁芯、输出接线端子、输入接线端子、串接在输入接线端子的一次回路第一支路、缠绕在所述磁芯一侧的一次回路第二支路绕组以及缠绕在所述磁芯另一侧的二次绕组；

所述二次绕组的线圈匝数大于所述一次回路第二支路绕组的线圈匝数；

所述一次回路第二支路绕组的阻抗大于所述一次回路第一支路的阻抗；

所述一次回路第二支路绕组的线圈匝数为至少一匝；

每个所述分流式电流检测互感器通过所述输入接线端子串接于相应供电支路的所述联动触点与所述输出端子之间，每个所述分流式电流检测互感器的输出接线端子均与所述主控电路的输入端电连接。

进一步，所述一次回路第二支路绕组的阻抗与所述一次回路第一支路的阻抗按比例设置。

进一步，所述二次绕组的线圈匝数与所述一次回路第二支路绕组的线圈匝数按比例设置。

进一步，所述联动断闸机构包括磁推断闸驱动部件和断合闸执行部件，所述磁推断闸驱动部件与所述断合闸执行部件连接，每个所述联动触点均与所述断合闸执行部件连接。

进一步，所述主控电路包括电流检测电路、处理电路和磁推驱动电路，

每个所述分流式电流检测互感器的输出接线端子均分别与所述电流检测电路的输入端和所述磁推断闸驱动部件的输入端电连接；

所述电流检测电路的输出端与所述处理电路的输入端电连接；

所述处理电路的输出端与所述磁推驱动电路的输入端电连接；

所述磁推驱动电路的输出端与所述磁推断闸驱动部件的输入端电连接。

进一步，所述主控电路还包括与所述处理电路的输入端电连接的漏电检测电路；

所述小型可联网采集断路器还包括漏电互感器，所述漏电互感器串接于所有所述供电支路的联动触点与对应的分流式电流检测互感器之间；

所述漏电互感器的输出端分别与所述漏电检测电路的输入端和所述磁推断闸驱动部件的输入端电连接。

进一步，所述主控电路还包括与所述处理电路的输入端电连接的温度检测电路，所述供电支路设有温度传感器，每个所述温度传感器的输出端均与所述温度检测电路的输入端电连接。

进一步，所述主控电路还包括与所述处理电路的输入端电连接的第一电压检测电路；

每个所述供电支路的输入端子与所述联动触点之间设有第一电压检测输出端子，每个所述第一电压检测输出端子均与所述第一电压检测电路的输入端电连接。

进一步，所述主控电路还包括与所述处理电路的输入端电连接的第二电压检测电路；

每个所述供电支路的所述联动触点与漏电互感器之间设有第二电压检测输出端子，每个所述第二电压检测输出端子均与所述第二电压检测电路的输入端电连接。

进一步，所述主控电路还包括无线通信电路和有线通信电路，所述处理电路的输出端分别与所述有线通信电路的输入端和所述无线通信电路的输入端电连接。

由以上技术方案可知，本发明的实施例公开了一种小型可联网采集断路器，采用分流式电流检测互感器，将一次回路分为两个支路，使配电系统的电源电路的输出电流分别通过一次回路第一支路和一次回路第二支路绕组，进而降低一次回路第二支路绕组的电流，使二次绕组产生的电流降低，减少二次绕组的线圈匝数与磁芯体积，减小分流式电流检测互感器的体积，当用于检测大电流，分流式电流检测互感器配置好一次回路第一支路和一次回路第二支路绕组的阻抗比例，可使一次回路第二支路绕组的电流减小，也就使分流式电流检测互感器的体积减小，从而使小型可联网采集断路器的体积减小，方便安装和使用，更适用于智能配电系统；并且由于采用分流式电流检测互感器对电源电路的输出电流分流，该小型可联网采集断路器可适用于输出电流较大的配电系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明的背景技术的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种小型可联网采集断路器的分流式电流检测互感器的结构图；

图3为本发明实施例提供的一种小型可联网采集断路器的结构图；

图4为本发明实施例提供的另一种小型可联网采集断路器的结构图；

图5为本发明实施例提供的一种小型可联网采集断路器的主控电路的电路原理图。

其中，1-磁芯，2-输入接线端子，3-一次回路，31-一次回路第一支路，32-一次回路第二支路绕组，4-输出接线端子，5-二次绕组，6-输入端子，7-第一电压检测输出端子，8-联动触点，9-第二电压检测输出端子，10-漏电互感器，11-分流式电流检测互感器，12-输出端子，13-温度传感器，14-主控电路，15-联动断闸机构，16-磁推断闸驱动部件，17-断合闸执行部件，18-第一电压检测电路，19-第二电压检测电路，20-漏电检测电路，21-温度检测电路，22-电流检测电路，23-供电电路，24-处理电路，25-磁推驱动电路，26-有线通信电路，27-无线通信电路，28-指示灯电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2和3所示，一种小型可联网采集断路器，包括主控电路14、联动断闸机构15和多个供电支路；每个供电支路均包括输入端子6、联动触点8以及与联动触点8电连接的输出端子12；

主控电路14的输出端与联动断闸机构15的输入端电连接；

联动触点8与联动断闸机构15的输出端电连接；

每个供电支路还包括分流式电流检测互感器11；

分流式电流检测互感器11包括磁芯1、输出接线端子4、输入接线端子2、串接在输入接线端子2之间的一次回路第一支路31、缠绕在磁芯1一侧的一次回路第二支路绕组32以及缠绕在磁芯1另一侧的二次绕组5；

二次绕组5的线圈匝数大于一次回路第二支路绕组32的线圈匝数；

一次回路第二支路绕组32的阻抗大于一次回路第一支路31的阻抗；

一次回路第二支路绕组32的线圈匝数为至少一匝；

每个所分流式电流检测互感器11通过输入接线端子2串接于相应供电支路的联动触点8与输出端子12之间，每个分流式电流检测互感器11的输出接线端子4均与主控电路14的输入端电连接。

设每个供电支路上的流入输入端子6的电流(即配电系统的电源电路的输出电流)I_总，通过一次回路第一支路31的电流为I_支1，通过一次回路第二支路绕组32的电流为I_支2，一次回路第一支路31的阻抗R_支1，一次回路第二支路绕组32的阻抗R_支2，一次回路第二支路绕组32的线圈匝数为N_支2，二次绕组5产生的电流I₂，二次绕组5的线圈匝数为N₂，由公式I_支2＝I_总*R_支1/(R_支1+R_支2)可知，一次回路第二支路绕组32的电流I_支2小于该供电支路上的流入输入端子6的电流I_总，并且

I₂＝I_支2*N_支2/N₂(N₂＞N_支2)，所以二次绕组5产生的电流I₂小于I_支2。

由以上技术方案可知，采用分流式电流检测互感器11，通过将一次回路3分为两个支路，使配电系统的电源电路的输出电流分别通过一次回路第一支路31和一次回路第二支路绕组32，进而降低一次回路第二支路绕组32的电流I_支2，减小二次绕组5产生的电流I₂，减少二次绕组5的线圈匝数N₂，当检测同样大小电流时，可减小磁芯1尺寸与分流式电流检测互感器11的体积，从而使小型可联网采集断路器的体积减小，方便安装和使用，更适用于智能配电系统；比如，三相四极保护(即三相4P)，额定电流小于63A的小型可联网采集断路器的宽度为72mm；单相二极保护(即单相2P)的小型可联网采集断路器的宽度为36mm；并且由于采用分流式电流检测互感器11对电源电路的输出电流分流，该小型可联网采集断路器可适用于输出电流较大的配电系统。

优选地，一次回路第二支路绕组32的阻抗与一次回路第一支路31的阻抗按比例设置；二次绕组5的线圈匝数与一次回路第二支路绕组32的线圈匝数按比例设置。一次回路第一支路31与一次回路第二支路绕组32可以为导电铜片或导线。

例如，如图3所示的三相四极保护(即三相4P)小型可联网采集断路器，该小型可联网采集断路器设有四个供电支路，其中三个为相线供电支路，一个为零线供电支路；设每个相线供电支路上的流入输入端子6的电流I_总＝400A，R_支2:R_支1＝12:1,N₂:N_支2＝1000:1，其中，R_支2为一次回路第二支路32的阻抗，R_支1为一次回路第一支路31的阻抗，N_支2为一次回路第二支路32的线圈匝数，N₂为二次绕组5的线圈匝数。

由公式I_支2＝I_总*R_支1/(R_支1+R_支2)；I₂＝I_支2*N_支2/N₂；其中，I_支2为一次回路第二支路32的电流，I₂为二次绕组5产生的电流；可得I₂≈30mA。

如图4所示的单相二极保护(即单相2P)的小型可联网采集断路器，该小型可联网采集断路器设有两个供电支路，其中一个为火线供电支路，另一个为零线供电支路，设火线供电支路上的流入输入端子6的电流I_总＝300A，N_支2：N_支1＝12:1,N₂:N_支2＝1000:1，其中，R_支2为一次回路第二支路32的阻抗，R_支1为一次回路第一支路31的阻抗，N_支2为一次回路第二支路32的线圈匝数，N₂为二次绕组5的线圈匝数。

由公式I_支2＝I_总*R_支1/(R_支1+R_支2)；I₂＝I_支2*N_支2/N₂；其中，I_支2为一次回路第二支路绕组32的电流，I₂为二次绕组5产生的电流；可得I₂≈23mA。

由以上技术方案可知，小型可联网采集断路器采用分流式电流检测互感器11，扩大了配电系统的电源电路的输入电流的范围，而且可根据实际需要设定一次回路第一支路31的阻抗R_支1与一次回路第二支路绕组32的阻抗R_支2之间比例，一次回路第二支路绕组32的线圈匝数N_支2以及二次绕组5的线圈匝数N₂之间的比例，所以本发明适用不同的配电系统，尤其适用于电源电路的输出电流较大的配电系统。

优选地，如图5所示，所述主控电路14包括电流检测电路22、处理电路24和磁推驱动电路25，

联动断闸机构15包括磁推断闸驱动部件16和断合闸执行部件17，磁推断闸驱动部件16与断合闸执行部件17连接，每个联动触点8均与断合闸执行部件17连接；

每个分流式电流检测互感器11的输出接线端子4均分别与电流检测电路22的输入端和磁推驱动电路25的输入端电连接；

电流检测电路22的输出端与处理电路24的输入端电连接；

处理电路24的输出端与磁推驱动电路25的输入端电连接；

磁推驱动电路25的输出端与磁推断闸驱动部件16的输入端电连接。

电流检测电路22接收分流式电流检测互感器11传送的电流，并将检测结果传送到处理电路24；处理电路24根据检测结果发送执行信号给磁推驱动电路25，磁推驱动电路25通过磁推断闸驱动部件16与断合闸执行部件17控制联动触点8的开合。

当一个供电支路出现过载，即电流超过小型可联网采集断路器的额定电流时，处理电路24根据电流检测电路22传送的检测结果，延时发送驱动信号给磁推驱动电路25，磁推驱动电路25给磁推断闸驱动部件16传送输入电流，磁推断闸驱动部件16带动断合闸执行部件17，使联动触点8断开，实现过流保护。延时时间为处理电路24的预设时间。

根据小型可联网采集断路器的标准，小型可联网采集断路器的一个供电支路(除零线供电支路)的流入输入端子6的电流I_总≤1.2In(实验点为1.13In)时不会脱扣，即小型可联网采集断路器的一个供电支路的接入输入端子6的电流I_总≤1.2In时保持连接。

当1.2In<I_总≤2In(实验点为1.45In)时，小型可联网采集断路器会延迟脱扣，如果小型可联网采集断路器的额定电流In≤63A，需在1小时内脱扣，如果小型可联网采集断路器的额定电流In＞63A时，需在2小时内脱扣。

当2In<I_总≤2.8In(实验点为2.55In)时，小型可联网采集断路器会延时脱扣，如果小型可联网采集断路器的额定电流In≤63A时，在1秒至60秒内脱扣，如果小型可联网采集断路器的额定电流In>63A时，在1秒至120秒内脱扣。

其中，脱扣表示小型可联网采集断路器的联动触点8断开，不脱扣表示联动触点8连接，In为小型可联网采集断路器的额定电流。

当一个供电支路出现短路时，即I_总＞2.8In时，处理电路24根据电流检测电路22传送的检测结果，给磁推驱动电路25发送驱动信号，磁推驱动电路25给磁推断闸驱动部件16传送输入电流，磁推断闸驱动部件16带动断合闸执行部件17，使联动触点8断开，实现短路保护。

由于每个联动触点8均与断合闸执行部件17连接，所以只要小型可联网采集断路器中的一个供电支路发生过流或短路现象，所有的联动触点8均同时断开，提高小型可联网采集断路器的可靠性，并且一个合闸执行部件可控制每个供电支路的联动触点8的开闭，结构紧凑，占用空间小。并且每个分流式电流检测互感器11的输出接线端子4均直接与磁推断闸驱动部件16的输入端电连接，在一个供电支路出现过载或短路，并且主控电路14出现故障时，也可通过磁推断闸驱动部件16与分流式电流检测互感器11之间的电路发送给磁推断闸驱动部件16驱动信号，磁推断闸驱动部件16带动断合闸执行部件17，使联动触点8断开，实现过流或短路保护；防止主控电路14出现故障时，配电系统出现短路或过流的情况，小型可联网采集断路器不能实现过流或短路保护。

优选地，所述主控电路14还包括与处理电路24的输入端电连接的漏电检测电路20；

小型可联网采集断路器还包括漏电互感器10，漏电互感器10串接于所有供电支路的联动触点8与对应的分流式电流检测互感器11之间；

漏电互感器10的输出端分别与漏电检测电路20的输入端和磁推断闸驱动部件16的输入端电连接。

漏电检测电路20接收漏电互感器10传送的电流，并将检测结果传送到处理电路24，处理电路24根据检测结果给磁推驱动电路25发送执行信号，磁推驱动电路25通过磁推断闸驱动部件16与断合闸执行部件17控制联动触点8的开合。

当漏电互感器10检测到各相线与零线之间流入与流出电流不相等时，即说明电路产生漏电现象，处理电路24根据漏电检测电路20传送的检测结果，延时发送驱动信号给磁推驱动电路25，磁推驱动电路25给磁推断闸驱动部件16传送输入电流，磁推断闸驱动部件16带动断合闸执行部件17，使联动触点8断开，实现漏电保护。延时时间为处理电路24的预设时间。

根据小型可联网采集断路器的标准，小型可联网采集断路器的漏电流I_漏≤0.5I_△n时，不会脱扣，即小型可联网采集断路器的供电支路的漏电流I_漏≤0.5I_△n时保持连接。

当0.5I_△n＜I_漏≤1.5I_△n(实验点为1.5I_△n)时，小型可联网采集断路器在0.3秒内脱扣。

当1.5I_△n＜I_漏≤3I_△n(实验点为2I_△n)时，小型可联网采集断路器在0.15秒内脱扣。

当I_漏>3I_△n(实验点为5I_△n)时，小型可联网采集断路器在0.004秒内脱扣。

其中，脱扣表示小型可联网采集断路器的联动触点8断开，不脱扣表示联动触点8连接，I_△n为额定漏电保护电流。

漏电互感器10的输出端直接与磁推断闸驱动部件16的输入端电连接，在供电支路出现漏电，并且主控电路14出现故障时，通过磁推断闸驱动部件16与漏电互感器10之间的电路发送给磁推断闸驱动部件16驱动信号，磁推断闸驱动部件16带动断合闸执行部件17，使联动触点8断开，实现漏电保护；防止主控电路14出现故障时，配电系统出现漏电的情况，小型可联网采集断路器不能实现过漏电保护。

优选地，主控电路14还包括与处理电路24的输入端电连接的温度检测电路21，供电支路设有温度传感器13，每个温度传感器13的输出端均与温度检测电路21的输入端电连接。

当一个供电支路由于电流过载、输出端子12或输入端子6连接不良时，该供电支路的温度会不断升高，并且通过供电支路导线传导,当温度检测电路21接收的温度值大于或等于预设的温度值，检测电路将检测结果发送给处理电路24，处理电路24根据温度检测电路21传送的检测结果，发送驱动信号至磁推驱动电路25，磁推驱动电路25给磁推断闸驱动部件16传送输入电流，磁推断闸驱动部件16带动断合闸执行部件17，使联动触点8断开，实现过温保护。

优选地，主控电路14还包括与处理电路24的输入端电连接的第一电压检测电路18；

每个供电支路的输入端子6与联动触点8之间设有第一电压检测输出端子7，每个第一电压检测输出端子7均与第一电压检测电路18的输入端电连接。

第一电压检测电路18接收第一电压检测输出端子7传送的电压，并将检测结果传送到处理电路24；处理电路24根据检测结果通过磁推断闸驱动部件16与所述断合闸执行部件17控制联动触点8的开合。

当一个相线供电支路的电压大于或小于阈值电压时，处理电路24根据电压检测电路18传送的检测结果，延时发送驱动信号给磁推驱动电路25，磁推驱动电路25给磁推断闸驱动部件16传送输入电流，磁推断闸驱动部件16带动断合闸执行部件17，使联动触点8断开，实现过压或欠压保护。延时时间为处理电路24的预设时间，相线供电支路的阈值电压为第一电压检测电路18的预设电压，并且可在处理电路24进行预设来控制是否开启过压或欠压保护。

并且第一电压检测电路18通过第一检测电压输出端子7的电压值与预设电压值进行比较，判断是否停电，并将检测结果传送给处理电路24，处理电路24对检测结果进行保存。

优选地，主控电路14还包括与处理电路24的输入端电连接的第二电压检测电路19；

每个供电支路的联动触点8与漏电互感器10之间设有第二电压检测输出端子9，每个第二电压检测输出端子9均与第二电压检测电路19的输入端电连接。

第二电压检测电路19通过第二检测电压输出端子9的电压值判断联动触点8是否闭合，并将检测结果传送给处理电路24，处理电路24对检测结果进行保存。

优选地，主控电路14还包括无线通信电路27和有线通信电路26，处理电路24的输出端分别与有线通信电路26的输入端和无线通信电路27的输入端电连接。

通过有线通信电路26和无线通信电路27，可将处理电路24中的数据传送给管理人员的终端设备，使管理人员能实时了解配电系统的参数配置并对小型可联网采集断路器进行远程监控，并且如果配电系统发生异常情况(如过流或短路等)，可传送给与通信电路电连接的报警设备，使报警设备报警。

优选地，主控电路14还包括供电电路23，供电电路23的输出端与处理电路24的输入端电连接。

供电电路23为处理电路24提供工作电源,供电电路23设有蓄电池，用于停电后为处理电路24持续供电，将停电信息通过有线通信电路26或无线通信电路27传送至远程监控设备。

优选地，主控电路14还包括指示灯电路28，指示灯电路28的输入端与处理电路24的输出端电连接。

处理电路24根据小型可联网采集断路器的工作状态传送信号至指示灯电路28，指示灯电路28可控制相应的指示灯点亮，比如小型可联网采集断路器处于连通状态，显示连通状态的指示灯就点亮。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的主控电路14可借助软件加必要的通用硬件的方式来实现，通用硬件包括通用集成电路、通用CPU、通用存储器、通用元器件等，也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现，但很多情况下后者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟、光盘等，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)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。