CN203826922U - 智能空气开关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气开关装置，属于供电控制技术领域。该装置包括串联在火线中控制通断的空气开关以及驱动空气开关进行通断切换的电机模块，所述空气开关的前段和后段电路中分别设有前置和后置电压电流模块的信号采集端，所述前置和后置电压电流模块的信号输出端分别接微处理芯片的相应信号输入端，所述微处理芯片的控制输出端通过驱动模块接所述电机驱动模块的受控端，所述微处理芯片的无线通讯端和显示通讯端分别接无线通讯模块和触摸显示屏幕。采用本实用新型后，可以按需方便更改自恢复、保护值等控制参数，并能通过联网操控，大大提高供电可靠性。

Description

智能空气开关装置

技术领域

本实用新型涉及一种开关，尤其是一种空气开关装置，属于供电控制技术领域。

背景技术

空气开关是一种以空气为绝缘介质、手动或电动合闸、锁扣保持合闸位置、脱扣机构作用跳闸并具有灭弧装置的低压开关，广泛用于500V一下的交、直流装置中，在电路中起接通、分断以及承载额定工作电流和短路、过载等故障电流的作用。当电路内发生过负荷、短路、电压降低或消失时，空气开关能自动切断电路，实现所需的保护。长期以来，500V以下低压配电网络中，一直采用传统的锁扣与脱扣器结合的低压开关实现自动切换电路。然而，随着越来越多的变频器、电磁炉等非线性设备被使用，非线性负荷数量的迅速增加，导致低压配电网中存在大量谐波、电压闪变、暂降等问题，使得低压配电网中空气开关误动作的次数大幅度升高，严重影响供电的可靠性。

检索发现，申请号为201210342670.2的中国实用新型专利申请公开了一种智能空气开关系统，该系统中，PLC电表连接空气开关的输入端，空气开关的输出端连接PLC模块；PLC电表用于记录用电信息，并通过空气开关向PLC模块发送用电信息；PLC模块还连接主处理器，用于接收用电信息，并将用电信息发送给主处理器；主处理器还连接显示模块，用于对所述用电信息进行处理，并将处理结果发送给显示模块进行显示。所述空气开关系统，通过在现有空气开关上集成设置PLC模块、主处理器和显示模块，在不需要复杂安装的情况下，方便用户及时了解用电信息，进而合理用电、节约用电。

此外，申请号为201020137270.4的中国专利公开了一种智能电能表专用空气开关,由带灭弧罩的动触头(3)、过流保护热继电器(4)、短路保护线圈(7)、脱扣机构(5)、脱扣线圈(6)、压敏电阻(2)、漏电检测线圈(8)、漏电试验按钮(14)、复位弹簧(1)、低通滤波器(9)、双向可控硅(13)、稳压二极管(12)所组成。所述专用空气开关的保护装置包括由LC组成的Γ形低通滤波器构成的高频滤波电路;由漏电检测线圈与脱扣线圈构成漏电保护电路;由短路线圈和过流保护热继电器构成过流保护和短路保护电路;由双向可控硅、稳压二极管组成的过压保护电路;由压敏电阻构成的雷击保护电路。

然而，申请人认为，上述现有技术均存在自恢复、保护值等控制参数难以更改、不能参与联网的问题，其调控功能有限，无法通过方便地通讯手段（例如WIFI、GPRS，或触摸屏幕）对控制阈值进行修订，不能酌情自主调节，导致供电控制的可靠性不够理想。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以按需方便输入控制参数，并能参与联网、供电可靠性高的智能空气开关装置。

为了达到以上目的，本实用新型的智能空气开关装置主要包括串联在火线中控制通断的空气开关以及驱动空气开关进行通断切换的电机模块，所述空气开关的前段和后段电路中分别设有前置和后置电压电流模块的信号采集端，所述前置和后置电压电流模块的信号输出端分别接微处理芯片的相应信号输入端，所述微处理芯片的控制输出端通过驱动模块接所述电机驱动模块的受控端，所述微处理芯片的无线通讯端和显示通讯端分别接无线通讯模块和触摸显示屏幕。

本实用新型的智能空气开关具有以下功能：

1 断路控制功能：通过前置和后置电压电流采样模块可以得到空气开关上下两段电压、电流信号值，输送到微处理芯片中，实现当电流值高于设置的过电流值或者电压值低于设置的欠电压值，则发出信号给驱动模块,驱动电机模块断开空气开关，并在显示屏幕上显示空气开关已断开，通过无线通讯模块向上级系统发送当前空气开关已断开和断开前电压电流采样模块采集的电压电流瞬时值信号。

2 联网上级系统与自恢复供电功能：当上级系统对断开前的电压电流分析后，得出电压电流属于安全范围内，则发送恢复供电信号，传输给微处理芯片，再通过驱动模块驱动电机模块，合并空气开关，恢复供电。当对断开前的电压电流分析后，得出电压电流不属于安全范围内，则返回信号至无线通讯模块，微处理芯片接收后，保持空气开关断开，并在触摸显示屏幕上显示故障信息，提示手动排除。

3可操作恢复供电功能：当操作触摸显示屏幕进行恢复供电操作，则可以向微处理芯片输送信号，使其通过驱动模块驱使电机模块合并空气开关恢复供电。

因此，采用本实用新型后，可以按需方便更改自恢复、保护值等控制参数，并能通过联网操控，大大提高供电可靠性。

进一步，所述空气开关前段引出的变压器经过单相整流器后，分别输出直流电进入电源开关以及备用电池模块，所述备用电池通过电源芯片接所述微处理芯片的电源端。电机模块具有第一和第二电源端，所述第一和第二电源端分别接单相整流器和备用电池模块。

再进一步，所述微处理芯片的电源选择控制端接电源开关的电源选择受控端。

附图说明

   图1是本实用新型一个实施例的电路原理图。

     图中的标号分别表示为：1、空气开关；2、电源开关；3、前置电压电流采集模块（DAM-3505/T型，北京阿尔泰科技发展有限公司销售）；4、变压器；5、单相整流器；6、备用电池；7、电源芯片；8、电机模块；9、驱动模块（七星虫牌 L298N型）；10、TMS320F2812芯片；11、GPRS与WIFI模块；12、触摸显示屏幕；13、后置电压电流采集模块。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

     在图1所示智能空气开关装置主要包括串联在火线中控制通断的空气开关1以及驱动空气开关进行通断切换的电机模块8。空气开关1的前段和后段电路中分别设有前置电压电流模块3和后置电压电流模块13的信号采集端，前置和后置电压电流模块3、13的信号输出端分别接TMS320F2812微处理芯片10的相应信号输入端ADCINA0-7、ADCINB0-7，微处理芯片10的控制输出端PWM1-6通过驱动模块9接电机驱动模块8的受控端，进而控制空气开关1的开关动作。微处理芯片10的无线通讯端SCI口接作为无线通讯模块的GPRS与WIFI模块11，其显示通讯端I/O口接触摸显示屏幕12，触摸显示屏幕采用NT31C-ST142(B)-V2型号的高功能触摸屏幕。

此外，空气开关1前段引出的220V/5V变压器4经过单相整流器5后，分别输出直流电进入电源开关2、以及备用电池模块6，备用电池6通过电源芯片7接TMS320F2812微处理芯片10的电源端，为其供电。电机模块8具有第一和第二电源端，第一和第二电源端分别接单相整流器5和备用电池模块6，TMS320F2812微处理芯片10的电源选择控制端PWM7-12接电源开关2的电源选择受控端，从而控制该开关由单相整流器5供电或由备用电池模块6供电，确保其可靠工作。本实施例的电源开关2为单刀三掷开关。

工作时，电压电流采样模块313得到开关1上下两段电压、电流信号值，输送到TMS320F2812芯片10中，实现当电流值高于设置的过电流值或者电压值低于设置的欠电压值，则断开开关1，并在触摸显示屏幕12上显示空气开关已断开，再通过GPRS与WIFI模块11向上级系统发送当前空气开关已断开和断开前电压电流采样模块313采集的电压电流瞬时值的信号。

当操作触摸显示屏幕12,点击恢复供电操作，则触摸显示屏幕12向TMS320F2812芯片10输送信号，TMS320F2812芯片10输出信号，操作驱动模块9，驱动电机模块8，合并开关1，恢复供电。

当上级系统中对断开前的电压电流分析后，得出电压电流属于安全范围内，则2s内发送恢复供电信号，GPRS与WIFI模块11收到信号后，传输给TMS320F2812芯片10，TMS320F2812芯片10输出信号，操作驱动模块9，驱动电机模块8，合并开关1，恢复供电。当对断开前的电压电流分析后，得出电压电流不属于安全范围内，则返回信号至GPRS与WIFI模块11，传输给TMS320F2812芯片10，不执行合并开关1，并在触摸显示屏幕12上显示“存在故障需手动排除”。

   当无法连接上级系统时，系统根据上次恢复供电电压电流数据，进行比较，如小于上次数据，则10s后，进行试恢复供电，TMS320F2812芯片10输出信号，操作驱动模块9，驱动电机模块8，合并开关1，恢复供电。当恢复供电后100ms内电压电流突增大于限定值, TMS320F2812芯片10输出信号，操作驱动模块9，驱动电机模块8，断开开关1，并向触摸显示屏幕12传输存在故障需手动排除，向GPRS与WIFI模块11传输“存在故障需手动排除”信号，并发送至上级系统。

通过操作触摸显示屏幕12，设置过电流值、欠电压值。或者在上级系统中设置过电流值、欠电压值，然后通过GPRS与WIFI模块11传输给TMS320F2812芯片10。

此外，电压电流采样模块3、13分别得到空气开关1上、下两段电压、电流信号值输送到TMS320F2812芯片10中时，当电压电流采样模块3有电压电流信号时，TMS320F2812芯片10由PWM7-12输出信号控制电源开关2接通单相整流器5与电机模块8。当电压电流采样模块3无电压电流信号时，TMS320F2812芯片10由PWM7-12输出信号控制电源开关2接通备用电池6与电机模块8。同时，由于TMS320F2812通过PWM口输出控制电源开关2，因此可以实现对线路的闭锁保护：当上级线路断电，前置电压电流采集模块3没有采集到信号，而如家庭网中存在分布式电源，且正在发电，使得家庭网中线路有电，则后置电压电流采集模块13采集到信号并返回，微处理芯片将直接通过PWM口输出信号，断开电源开关2，确保不发生误操作导致的异常反送电事故。

由此可见，采用本实施例智能空气开关装置的硬件电路后，供电调控功能更为完善、可靠，并具有如下优点:

1、系统操作限值可由网络或触摸屏输入而方便改变，具有断电后自恢复功能，可根据常年断电数据自动调整断电限值；

2、由于通过电机驱动模块控制电机模块，因此可以实现防止异常反送电的开关闭锁；

3、采用电机模块使得操作速度更加迅速，使用年限更长，检修更加方便；

4、WIFI与GPRS网络接口的设置方便地实现了智能空气开关的入网数据传输与控制。

Claims (4)

1.一种智能空气开关装置，包括串联在火线中控制通断的空气开关以及驱动空气开关进行通断切换的电机模块，其特征在于：所述空气开关的前段和后段电路中分别设有前置和后置电压电流模块的信号采集端，所述前置和后置电压电流模块的信号输出端分别接微处理芯片的相应信号输入端，所述微处理芯片的控制输出端通过驱动模块接所述电机驱动模块的受控端，所述微处理芯片的无线通讯端和显示通讯端分别接无线通讯模块和触摸显示屏幕。

2.根据权利要求1所述的智能空气开关装置，其特征在于：所述空气开关前段引出的变压器经过单相整流器后，分别输出直流电进入电源开关以及备用电池模块，所述备用电池通过电源芯片接所述微处理芯片的电源端，电机模块具有第一和第二电源端，所述第一和第二电源端分别接单相整流器和备用电池模块。

3.根据权利要求2所述的智能空气开关装置，其特征在于：所述微处理芯片的电源选择控制端接电源开关的电源选择受控端。

4.根据权利要求3所述的智能空气开关装置，其特征在于：所述电源开关为单刀三掷开关。