用于智能断路器的通信模块的制作方法

本实用新型属于低压开关设备和控制设备技术领域，具体涉及一种用于智能塑壳断路器的通信模块。

背景技术：

为切实加强电力需求侧管理，促进节能减排，提高电能利用效率以及实现电力资源智能配置，配电台区智能化建设已成大势所趋。低压塑壳断路器是配电台区应用的关键设备之一，塑壳断路器一般安装在10kv电力变压器后端的三相交流电侧。智能塑壳断路器是由传统机械式塑壳断路器上通过增加智能化功能改进而来，智能塑壳断路器的工作电压一般为400v，电流100a～400a不等，具有开关状态监控、显示、电能采样、电能计量管理、远程通信、电流保护等功能。受塑壳断路器体积限制，断路器内部的空间有限，而且断路器工作电流大，内部温度高，断路器内通常不能安装电池、大电容等易燃易爆器件，无法在断路器内部设置具有电能数据存储和管理功能的模块，在与集中器的交互通信及电能管理等方面仍有待改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于智能断路器的通信模块，用于扩展开关断路器的远程通信及电能管理功能。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

用于智能断路器的通信模块，包括：主控芯片；与所述主控芯片相连的第一rs485通信单元，所述主控芯片通过所述第一rs485通信单元实现与智能断路器的通信连接；与所述主控芯片相连的第二rs485通信单元，所述主控芯片通过所述第二rs485通信单元实现与集中器的通信连接；与所述主控芯片相连的数据存储单元；为所述主控芯片、第一rs485通信单元及第二rs485通信单元供电的电源模块。

更具体的，所述主控芯片采用珠海中慧微电子有限公司的swf2g11b型控制芯片。

进一步的，所述第一rs485通信单元和所述第二rs485通信单元均包括与所述主控芯片相连的rs485通信芯片，所述rs485通信芯片与所述主控芯片之间设置有光耦隔离电路。

进一步的，还包括静电保护电路，所述静电保护电路设置于所述第一rs485通信单元的输入端和/或输出端以及设置于所述第二rs485通信单元的输入端和/或输出端。

更具体的，所述静电保护电路由瞬变抑制器和ptc热敏电阻构成，所述热敏电阻串联于所述第一rs485通信单元的输入端和/或输出端以及所述第二rs485通信单元的输入端和/或输出端，所述瞬变抑制器与所述热敏电阻并联。

进一步的，所述数据存储单元为eeprom存储器。

更具体的，所述电源模块包括过压保护电路、开关电源芯片、脉冲变压器、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、第三整流滤波电路、第一稳压电路、第二稳压电路以及第三稳压电路；所述过压保护电路的输入端与市电的相线l和零线n相连，输出端与所述开关电源芯片的输入端相连，所述开关电源芯片的输出端与脉冲变压器相连，所述脉冲变压器将输入的市电转为3路直流电源分别输出至所述第一整流滤波电路、第二整流滤波电路及第三整流滤波电路，所述第一整流滤波电路的输出端与所述第一稳压电路相连，所述第二整流滤波电路的输出端与所述第二稳压电路相连，所述第三整流滤波电路的输出端与所述第三稳压电路相连。

进一步的，所述第三稳压电路的输出端与一降压电路相连。

进一步的，所述电源模块还包括反馈调节电路，所述反馈调节电路包括采样电阻、光耦及基准稳压芯片，所述光耦的两个输出端分别与开关电源芯片的en/uv引脚和bp/m引脚相连，两个输入端分别与第三整流滤波电路的输出端和基准稳压芯片相连，稳压芯片经采样电阻与第三整流滤波电路的输出端相连。

进一步的，还包括4路led指示电路，分别用于对第一rs485通信单元、第二rs485通信单元及通信模块电源状态和故障状态进行指示。

由以上技术方案可知，本实用新型的通信模块通过rs485电路分别与智能断路器及集中器相连，实现智能断路器与集中器之间的通信交互，智能断路器可以定时采集智能塑壳断路器的瞬时电能数据后，进行定时电能冻结和结算，并将计量数据存储于通信模块内部的数据存储单元中，当通信模块接收到集中器下发的数据抄读命令时，可以将存储于数据存储单元中的电能结算数据发送给集中器，实现智能断路器的上下行通信以及对智能断路器采集的三相电能量数据的存储和管理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例的电路框图；

图2为本实用新型实施例电源模块的电路框图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

为了让本实用新型的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本实用新型实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

如图1所示，本实施例的通信模块包括主控芯片、以及与主控该芯片相连的第一rs485通信单元、第二rs485通信单元、数据存储单元和电源模块。本实施例的主控芯片采用珠海中慧微电子有限公司的swf2g11b型控制芯片，该芯片内部集成有高精度时钟，从而可以不用外接晶体振荡器或者时钟芯片就能实现高精度时钟功能，不会因粉尘、潮湿等恶劣环境造成晶体停振或频率偏移问题。

主控芯片通过串口(uart接口)分别与第一rs485通信单元和第二rs485通信单元相连，第一rs485通信单元与塑壳断路器相连，用于实现塑壳断路器的下行通信，第二rs485通信单元与集中器相连，用于实现塑壳断路器的上行通信，通信模块的上下行通信采用dl/t645通信协议，支持dl/t645-97版本和dl/t645-07版本的通信协议。本实用新型的第一、第二rs485通信单元均包括rs485通信芯片，rs485通信芯片与主控芯片相连，本实施例的rs485通信芯片采用上海贝岭公司型号为bl3085的rs485通信芯片，该芯片的抗静电高达15kv，兼容性好。进一步的，在主控芯片和rs485通信芯片之间设置有光耦隔离电路，使用光耦隔离电路将主控芯片和rs485通信芯片的接口之间相互隔离，实现单独供电，具有良好的隔离耐压和esd抗扰性能。进一步的，在第一rs485通信单元和第二rs485通信单元的输入端和/或输出端设置有静电保护电路，静电保护电路由一个瞬变抑制器和一个ptc热敏电阻构成，在rs485通信单元的输入端/输出端串联热敏电阻，并将瞬变抑制器与热敏电阻并联，从而实现防静电保护，避免485端口的静电过压损坏主控芯片。

本实施例的数据存储单元为eeprom，eeprom采用iic通信方式与主控芯片通信连接，数据存储单元用于存储计量数据。电源模块与市电相连，将220v交流电转换为直流电后，为通信模块中的各电路提供工作电源，并提供一路12v的电源输出，为塑壳断路器提供工作电源。如图2所示，本实施例的电源模块包括开关电源芯片、脉冲变压器、过压保护电路、第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、第三整流滤波电路、第一稳压电路、第二稳压电路以及第三稳压电路。本实施例的开关电源芯片型号为tny280g，该芯片集成了电流限流、超温、过压短路等保护电路，最大功耗为20w，可以满足通信模块和塑壳断路器的功耗要求。过压保护电路的输入端与市电的相线l和零线n相连，输出端与开关电源芯片的输入端相连。本实施例的过压保护电路包括压敏电阻、安规电容和共模线圈，压敏电阻和安规电容并接于市电的相线l和零线n之间，在市电的相线l和开关电源芯片的输入端之间串联共模线圈。开关电源芯片的输出端与脉冲变压器相连，脉冲变压器将强电和弱电进行隔离，并将输入的市电转为3路直流电源分别输出至第一整流滤波电路、第二整流滤波电路及第三整流滤波电路。脉冲变压器输出的三路直流电源之间隔离耐压满足4kv，可以解决智能塑壳通信模块上下行通信相互干扰及静电骚扰造成的通信不稳定问题。

第一整流滤波电路的输出端与第一稳压电路相连，第一稳压电路向外输出5v直流电压，为主控芯片供电；第二整流滤波电路的输出端与第二稳压电路相连，第二稳压电路向外输出5v直流电压，为第一rs485通信单元供电；第三整流滤波电路的输出端与第三稳压电路相连，第三稳压电路向外输出12v直流电压，为塑壳断路器供电，第三稳压电路的输出端同时与一ldo降压电路相连，将12v直流电转换为5v直流电，为第二rs485通信单元供电，本实施例的ldo降压电路采用珠海中慧微电子有限公司型号为sw78s50的ldo稳压芯片。第一、第二、第三整流滤波电路用于对脉冲变压器的输出电压进行整流及平滑滤波，更具体的，整流滤波电路由并联连接的肖特基二极管和电解电容组成。

为了增加电源的稳定性，电源模块还包括与开关电源芯片相连的反馈调节电路，反馈调节电路包括采样电阻、光耦(型号为el817)及基准稳压芯片(型号为az431)。光耦的两个输出端分别与开关电源芯片的en/uv引脚和bp/m引脚相连，光耦的两个输入端分别与第三整流滤波电路的输出端和基准稳压芯片相连，稳压芯片经采样电阻与第三整流滤波电路的输出端相连，稳压芯片提供一个参考基准电压(2.5v)，将输出电压稳定输出。

作为本实用新型的一种优选实施方案，通信模块还包括4路led指示电路，分别用于对第一rs485通信单元、第二rs485通信单元及通信模块电源状态和故障状态进行指示。

本实用新型通信模块的主控芯片根据指令建立其断路器和集中器之间的通信关系，主控芯片通过第一rs485通信单元与塑壳断路器进行通信，定时采集塑壳断路器的瞬时电能数据用于电能结算和冻结，将计量数据存储于通信模块内部的eeprom中；通过第二rs485通信单元与集中器进行上行通信，接收到集中器下发的数据抄读命令后，将存储于eeprom中的电能结算数据发送给集中器。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的范围之中。