智能空氣開關(guān)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種空氣開關(guān)裝置，屬于供電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置包括串聯(lián)在火線中控制通斷的空氣開關(guān)以及驅(qū)動空氣開關(guān)進(jìn)行通斷切換的電機(jī)模塊，所述空氣開關(guān)的前段和后段電路中分別設(shè)有前置和后置電壓電流模塊的信號采集端，所述前置和后置電壓電流模塊的信號輸出端分別接微處理芯片的相應(yīng)信號輸入端，所述微處理芯片的控制輸出端通過驅(qū)動模塊接所述電機(jī)驅(qū)動模塊的受控端，所述微處理芯片的無線通訊端和顯示通訊端分別接無線通訊模塊和觸摸顯示屏幕。采用本實(shí)用新型后，可以按需方便更改自恢復(fù)、保護(hù)值等控制參數(shù)，并能通過聯(lián)網(wǎng)操控，大大提高供電可靠性。
【專利說明】智能空氣開關(guān)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)，尤其是一種空氣開關(guān)裝置，屬于供電控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣開關(guān)是一種以空氣為絕緣介質(zhì)、手動或電動合閘、鎖扣保持合閘位置、脫扣機(jī)構(gòu)作用跳閘并具有滅弧裝置的低壓開關(guān)，廣泛用于500V —下的交、直流裝置中，在電路中起接通、分?jǐn)嘁约俺休d額定工作電流和短路、過載等故障電流的作用。當(dāng)電路內(nèi)發(fā)生過負(fù)荷、短路、電壓降低或消失時(shí)，空氣開關(guān)能自動切斷電路，實(shí)現(xiàn)所需的保護(hù)。長期以來，500V以下低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，一直采用傳統(tǒng)的鎖扣與脫扣器結(jié)合的低壓開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動切換電路。然而，隨著越來越多的變頻器、電磁爐等非線性設(shè)備被使用，非線性負(fù)荷數(shù)量的迅速增加，導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)中存在大量諧波、電壓閃變、暫降等問題，使得低壓配電網(wǎng)中空氣開關(guān)誤動作的次數(shù)大幅度升高，嚴(yán)重影響供電的可靠性。
[0003]檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?01210342670.2的中國實(shí)用新型專利申請公開了一種智能空氣開關(guān)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，PLC電表連接空氣開關(guān)的輸入端，空氣開關(guān)的輸出端連接PLC模塊；PLC電表用于記錄用電信息，并通過空氣開關(guān)向PLC模塊發(fā)送用電信息；PLC模塊還連接主處理器，用于接收用電信息，并將用電信息發(fā)送給主處理器；主處理器還連接顯示模塊，用于對所述用電信息進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果發(fā)送給顯示模塊進(jìn)行顯示。所述空氣開關(guān)系統(tǒng)，通過在現(xiàn)有空氣開關(guān)上集成設(shè)置PLC模塊、主處理器和顯示模塊，在不需要復(fù)雜安裝的情況下，方 便用戶及時(shí)了解用電信息，進(jìn)而合理用電、節(jié)約用電。
[0004]此外，申請?zhí)枮?01020137270.4的中國專利公開了一種智能電能表專用空氣開關(guān)，由帶滅弧罩的動觸頭(3)、過流保護(hù)熱繼電器(4)、短路保護(hù)線圈(7)、脫扣機(jī)構(gòu)(5)、脫扣線圈(6)、壓敏電阻(2)、漏電檢測線圈(8)、漏電試驗(yàn)按鈕(14)、復(fù)位彈簧(I)、低通濾波器(9)、雙向可控硅(13)、穩(wěn)壓二極管(12)所組成。所述專用空氣開關(guān)的保護(hù)裝置包括由LC組成的形低通濾波器構(gòu)成的高頻濾波電路；由漏電檢測線圈與脫扣線圈構(gòu)成漏電保護(hù)電路；由短路線圈和過流保護(hù)熱繼電器構(gòu)成過流保護(hù)和短路保護(hù)電路；由雙向可控硅、穩(wěn)壓二極管組成的過壓保護(hù)電路；由壓敏電阻構(gòu)成的雷擊保護(hù)電路。
[0005]然而， 申請人:認(rèn)為，上述現(xiàn)有技術(shù)均存在自恢復(fù)、保護(hù)值等控制參數(shù)難以更改、不能參與聯(lián)網(wǎng)的問題，其調(diào)控功能有限，無法通過方便地通訊手段(例如WIF1、GPRS，或觸摸屏幕)對控制閾值進(jìn)行修訂，不能酌情自主調(diào)節(jié)，導(dǎo)致供電控制的可靠性不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種可以按需方便輸入控制參數(shù)，并能參與聯(lián)網(wǎng)、供電可靠性高的智能空氣開關(guān)裝置。
[0007]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的智能空氣開關(guān)裝置主要包括串聯(lián)在火線中控制通斷的空氣開關(guān)以及驅(qū)動空氣開關(guān)進(jìn)行通斷切換的電機(jī)模塊，所述空氣開關(guān)的前段和后段電路中分別設(shè)有前置和后置電壓電流模塊的信號采集端，所述前置和后置電壓電流模塊的信號輸出端分別接微處理芯片的相應(yīng)信號輸入端，所述微處理芯片的控制輸出端通過驅(qū)動模塊接所述電機(jī)驅(qū)動模塊的受控端，所述微處理芯片的無線通訊端和顯示通訊端分別接無線通訊模塊和觸摸顯示屏幕。
[0008]本實(shí)用新型的智能空氣開關(guān)具有以下功能:
[0009]I斷路控制功能:通過前置和后置電壓電流采樣模塊可以得到空氣開關(guān)上下兩段電壓、電流信號值，輸送到微處理芯片中，實(shí)現(xiàn)當(dāng)電流值高于設(shè)置的過電流值或者電壓值低于設(shè)置的欠電壓值，則發(fā)出信號給驅(qū)動模塊，驅(qū)動電機(jī)模塊斷開空氣開關(guān)，并在顯示屏幕上顯示空氣開關(guān)已斷開，通過無線通訊模塊向上級系統(tǒng)發(fā)送當(dāng)前空氣開關(guān)已斷開和斷開前電壓電流采樣模塊采集的電壓電流瞬時(shí)值信號。
[0010]2聯(lián)網(wǎng)上級系統(tǒng)與自恢復(fù)供電功能:當(dāng)上級系統(tǒng)對斷開前的電壓電流分析后，得出電壓電流屬于安全范圍內(nèi)，則發(fā)送恢復(fù)供電信號，傳輸給微處理芯片，再通過驅(qū)動模塊驅(qū)動電機(jī)模塊，合并空氣開關(guān)，恢復(fù)供電。當(dāng)對斷開前的電壓電流分析后，得出電壓電流不屬于安全范圍內(nèi)，則返回信號至無線通訊模塊，微處理芯片接收后，保持空氣開關(guān)斷開，并在觸摸顯示屏幕上顯示故障信息，提示手動排除。
[0011]3可操作恢復(fù)供電功能:當(dāng)操作觸摸顯示屏幕進(jìn)行恢復(fù)供電操作，則可以向微處理芯片輸送信號，使其通過驅(qū)動模塊驅(qū)使電機(jī)模塊合并空氣開關(guān)恢復(fù)供電。
[0012]因此，采用本實(shí)用新型后，可以按需方便更改自恢復(fù)、保護(hù)值等控制參數(shù)，并能通過聯(lián)網(wǎng)操控，大大提高供電可靠性。
[0013]進(jìn)一步，所述空氣開關(guān)前段引出的變壓器經(jīng)過單相整流器后，分別輸出直流電進(jìn)入電源開關(guān)以及備用電池模塊，所述備用電池通過電源芯片接所述微處理芯片的電源端。電機(jī)模塊具有第一和第二電源端，所述第一和第二電源端分別接單相整流器和備用電池模塊。
[0014]再進(jìn)一步，所述微處理芯片的電源選擇控制端接電源開關(guān)的電源選擇受控端。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
[0016]圖中的標(biāo)號分別表示為:1、空氣開關(guān)；2、電源開關(guān)；3、前置電壓電流采集模塊(DAM-3505/T型，北京阿爾泰科技發(fā)展有限公司銷售)；4、變壓器；5、單相整流器；6、備用電池；7、電源芯片；8、電機(jī)模塊；9、驅(qū)動模塊(七星蟲牌L298N型)；10、TMS320F2812芯片；11、GPRS與WIFI模塊；12、觸摸顯示屏幕；13、后置電壓電流采集模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了加深對本實(shí)用新型的理解，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0018]在圖1所示智能空氣開關(guān)裝置主要包括串聯(lián)在火線中控制通斷的空氣開關(guān)I以及驅(qū)動空氣開關(guān)進(jìn)行通斷切換的電機(jī)模塊8。空氣開關(guān)I的前段和后段電路中分別設(shè)有前置電壓電流模塊3和后置電壓電流模塊13的信號采集端，前置和后置電壓電流模塊3、13的信號輸出端分別接TMS320F2812微處理芯片10的相應(yīng)信號輸入端ADCINA0-7、ADCINB0-7，微處理芯片10的控制輸出端PWM1-6通過驅(qū)動模塊9接電機(jī)驅(qū)動模塊8的受控端，進(jìn)而控制空氣開關(guān)I的開關(guān)動作。微處理芯片10的無線通訊端SCI 口接作為無線通訊模塊的GPRS與WIFI模塊11，其顯示通訊端I/O 口接觸摸顯示屏幕12，觸摸顯示屏幕采用NT31C-ST142(B)-V2型號的高功能觸摸屏幕。
[0019]此外，空氣開關(guān)I前段引出的220V/5V變壓器4經(jīng)過單相整流器5后，分別輸出直流電進(jìn)入電源開關(guān)2、以及備用電池模塊6，備用電池6通過電源芯片7接TMS320F2812微處理芯片10的電源端,為其供電。電機(jī)模塊8具有第一和第二電源端,第一和第二電源端分別接單相整流器5和備用電池模塊6，TMS320F2812微處理芯片10的電源選擇控制端PWM7-12接電源開關(guān)2的電源選擇受控端，從而控制該開關(guān)由單相整流器5供電或由備用電池模塊6供電，確保其可靠工作。本實(shí)施例的電源開關(guān)2為單刀三擲開關(guān)。
[0020]工作時(shí)，電壓電流采樣模塊313得到開關(guān)I上下兩段電壓、電流信號值，輸送到TMS320F2812芯片10中，實(shí)現(xiàn)當(dāng)電流值高于設(shè)置的過電流值或者電壓值低于設(shè)置的欠電壓值，則斷開開關(guān)1，并在觸摸顯示屏幕12上顯示空氣開關(guān)已斷開，再通過GPRS與WIFI模塊11向上級系統(tǒng)發(fā)送當(dāng)前空氣開關(guān)已斷開和斷開前電壓電流采樣模塊313采集的電壓電流瞬時(shí)值的信號。
[0021]當(dāng)操作觸摸顯示屏幕12，點(diǎn)擊恢復(fù)供電操作，則觸摸顯示屏幕12向TMS320F2812芯片10輸送信號，TMS320F2812芯片10輸出信號，操作驅(qū)動模塊9，驅(qū)動電機(jī)模塊8，合并開關(guān)I，恢復(fù)供電。
[0022]當(dāng)上級系統(tǒng)中對斷開前的電壓電流分析后，得出電壓電流屬于安全范圍內(nèi)，則2s內(nèi)發(fā)送恢復(fù)供電信號，GPRS與WIFI模塊11收到信號后，傳輸給TMS320F2812芯片10，TMS320F2812芯片10輸出信號，操作驅(qū)動模塊9，驅(qū)動電機(jī)模塊8，合并開關(guān)1，恢復(fù)供電。當(dāng)對斷開前的電壓電流分析后，得出電壓電流不屬于安全范圍內(nèi)，則返回信號至GPRS與WIFI模塊11，傳輸給TMS320F2812芯片10，不執(zhí)行合并開關(guān)I，并在觸摸顯示屏幕12上顯示“存在故障需手動排除”。
[0023]當(dāng)無法連接上級系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)上次恢復(fù)供電電壓電流數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較，如小于上次數(shù)據(jù)，則1s后，進(jìn)行試恢復(fù)供電，TMS320F2812芯片10輸出信號，操作驅(qū)動模塊9，驅(qū)動電機(jī)模塊8，合并開關(guān)1，恢復(fù)供電。當(dāng)恢復(fù)供電后10ms內(nèi)電壓電流突增大于限定值，TMS320F2812芯片10輸出信號，操作驅(qū)動模塊9，驅(qū)動電機(jī)模塊8，斷開開關(guān)1，并向觸摸顯示屏幕12傳輸存在故障需手動排除，向GPRS與WIFI模塊11傳輸“存在故障需手動排除”信號，并發(fā)送至上級系統(tǒng)。
[0024]通過操作觸摸顯示屏幕12，設(shè)置過電流值、欠電壓值。或者在上級系統(tǒng)中設(shè)置過電流值、欠電壓值，然后通過GPRS與WIFI模塊11傳輸給TMS320F2812芯片10。
[0025]此外，電壓電流采樣模塊3、13分別得到空氣開關(guān)I上、下兩段電壓、電流信號值輸送到TMS320F2812芯片10中時(shí)，當(dāng)電壓電流采樣模塊3有電壓電流信號時(shí)，TMS320F2812芯片10由PWM7-12輸出信號控制電源開關(guān)2接通單相整流器5與電機(jī)模塊8。當(dāng)電壓電流采樣模塊3無電壓電流信號時(shí)，TMS320F2812芯片10由PWM7-12輸出信號控制電源開關(guān)2接通備用電池6與電機(jī)模塊8。同時(shí)，由于TMS320F2812通過PWM 口輸出控制電源開關(guān)2，因此可以實(shí)現(xiàn)對線路的閉鎖保護(hù):當(dāng)上級線路斷電，前置電壓電流采集模塊3沒有采集到信號，而如家庭網(wǎng)中存在分布式電源，且正在發(fā)電，使得家庭網(wǎng)中線路有電，則后置電壓電流采集模塊13采集到信號并返回，微處理芯片將直接通過PWM 口輸出信號，斷開電源開關(guān)2，確保不發(fā)生誤操作導(dǎo)致的異常反送電事故。
[0026]由此可見，采用本實(shí)施例智能空氣開關(guān)裝置的硬件電路后，供電調(diào)控功能更為完善、可靠，并具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0027]1、系統(tǒng)操作限值可由網(wǎng)絡(luò)或觸摸屏輸入而方便改變，具有斷電后自恢復(fù)功能，可根據(jù)常年斷電數(shù)據(jù)自動調(diào)整斷電限值；
[0028]2、由于通過電機(jī)驅(qū)動模塊控制電機(jī)模塊，因此可以實(shí)現(xiàn)防止異常反送電的開關(guān)閉鎖；
[0029]3、采用電機(jī)模塊使得操作速度更加迅速，使用年限更長，檢修更加方便；
[0030]4、WIFI與GPRS網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)置方便地實(shí)現(xiàn)了智能空氣開關(guān)的入網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸與控制。
【權(quán)利要求】
1.一種智能空氣開關(guān)裝置，包括串聯(lián)在火線中控制通斷的空氣開關(guān)以及驅(qū)動空氣開關(guān)進(jìn)行通斷切換的電機(jī)模塊，其特征在于:所述空氣開關(guān)的前段和后段電路中分別設(shè)有前置和后置電壓電流模塊的信號采集端，所述前置和后置電壓電流模塊的信號輸出端分別接微處理芯片的相應(yīng)信號輸入端，所述微處理芯片的控制輸出端通過驅(qū)動模塊接所述電機(jī)驅(qū)動模塊的受控端，所述微處理芯片的無線通訊端和顯示通訊端分別接無線通訊模塊和觸摸顯不屏眷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能空氣開關(guān)裝置，其特征在于:所述空氣開關(guān)前段引出的變壓器經(jīng)過單相整流器后，分別輸出直流電進(jìn)入電源開關(guān)以及備用電池模塊，所述備用電池通過電源芯片接所述微處理芯片的電源端，電機(jī)模塊具有第一和第二電源端，所述第一和第二電源端分別接單相整流器和備用電池模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能空氣開關(guān)裝置，其特征在于:所述微處理芯片的電源選擇控制端接電源開關(guān)的電源選擇受控端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能空氣開關(guān)裝置，其特征在于:所述電源開關(guān)為單刀三擲開關(guān)。
【文檔編號】H02H3/08GK203826922SQ201420223990
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】宋遠(yuǎn)軍, 王 華, 孔曉涵, 張平 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司南京供電公司