智能空氣開關裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種空氣開關裝置，屬于供電控制【技術領域】。該裝置包括串聯在火線中控制通斷的空氣開關以及驅動空氣開關進行通斷切換的電機模塊，所述空氣開關的前段和后段電路中分別設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信號輸入端，所述微處理芯片的控制輸出端通過驅動模塊接所述電機驅動模塊的受控端，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。采用本實用新型后，可以按需方便更改自恢復、保護值等控制參數，并能通過聯網操控，大大提高供電可靠性。
【專利說明】智能空氣開關裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種開關，尤其是一種空氣開關裝置，屬于供電控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]空氣開關是一種以空氣為絕緣介質、手動或電動合閘、鎖扣保持合閘位置、脫扣機構作用跳閘并具有滅弧裝置的低壓開關，廣泛用于500V —下的交、直流裝置中，在電路中起接通、分斷以及承載額定工作電流和短路、過載等故障電流的作用。當電路內發生過負荷、短路、電壓降低或消失時，空氣開關能自動切斷電路，實現所需的保護。長期以來，500V以下低壓配電網絡中，一直采用傳統的鎖扣與脫扣器結合的低壓開關實現自動切換電路。然而，隨著越來越多的變頻器、電磁爐等非線性設備被使用，非線性負荷數量的迅速增加，導致低壓配電網中存在大量諧波、電壓閃變、暫降等問題，使得低壓配電網中空氣開關誤動作的次數大幅度升高，嚴重影響供電的可靠性。
[0003]檢索發現，申請號為201210342670.2的中國實用新型專利申請公開了一種智能空氣開關系統，該系統中，PLC電表連接空氣開關的輸入端，空氣開關的輸出端連接PLC模塊；PLC電表用于記錄用電信息，并通過空氣開關向PLC模塊發送用電信息；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行處理，并將處理結果發送給顯示模塊進行顯示。所述空氣開關系統，通過在現有空氣開關上集成設置PLC模塊、主處理器和顯示模塊，在不需要復雜安裝的情況下，方 便用戶及時了解用電信息，進而合理用電、節約用電。
[0004]此外，申請號為201020137270.4的中國專利公開了一種智能電能表專用空氣開關，由帶滅弧罩的動觸頭(3)、過流保護熱繼電器(4)、短路保護線圈(7)、脫扣機構(5)、脫扣線圈(6)、壓敏電阻(2)、漏電檢測線圈(8)、漏電試驗按鈕(14)、復位彈簧(I)、低通濾波器(9)、雙向可控硅(13)、穩壓二極管(12)所組成。所述專用空氣開關的保護裝置包括由LC組成的形低通濾波器構成的高頻濾波電路；由漏電檢測線圈與脫扣線圈構成漏電保護電路；由短路線圈和過流保護熱繼電器構成過流保護和短路保護電路；由雙向可控硅、穩壓二極管組成的過壓保護電路；由壓敏電阻構成的雷擊保護電路。
[0005]然而， 申請人:認為，上述現有技術均存在自恢復、保護值等控制參數難以更改、不能參與聯網的問題，其調控功能有限，無法通過方便地通訊手段(例如WIF1、GPRS，或觸摸屏幕)對控制閾值進行修訂，不能酌情自主調節，導致供電控制的可靠性不夠理想。

【發明內容】

[0006]本實用新型的目的在于:針對上述現有技術存在的問題，提出一種可以按需方便輸入控制參數，并能參與聯網、供電可靠性高的智能空氣開關裝置。
[0007]為了達到以上目的，本實用新型的智能空氣開關裝置主要包括串聯在火線中控制通斷的空氣開關以及驅動空氣開關進行通斷切換的電機模塊，所述空氣開關的前段和后段電路中分別設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信號輸入端，所述微處理芯片的控制輸出端通過驅動模塊接所述電機驅動模塊的受控端，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]本實用新型的智能空氣開關具有以下功能:
[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上下兩段電壓、電流信號值，輸送到微處理芯片中，實現當電流值高于設置的過電流值或者電壓值低于設置的欠電壓值，則發出信號給驅動模塊，驅動電機模塊斷開空氣開關，并在顯示屏幕上顯示空氣開關已斷開，通過無線通訊模塊向上級系統發送當前空氣開關已斷開和斷開前電壓電流采樣模塊采集的電壓電流瞬時值信號。
[0010]2聯網上級系統與自恢復供電功能:當上級系統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，則發送恢復供電信號，傳輸給微處理芯片，再通過驅動模塊驅動電機模塊，合并空氣開關，恢復供電。當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，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可操作恢復供電功能:當操作觸摸顯示屏幕進行恢復供電操作，則可以向微處理芯片輸送信號，使其通過驅動模塊驅使電機模塊合并空氣開關恢復供電。
[0012]因此，采用本實用新型后，可以按需方便更改自恢復、保護值等控制參數，并能通過聯網操控，大大提高供電可靠性。
[0013]進一步，所述空氣開關前段引出的變壓器經過單相整流器后，分別輸出直流電進入電源開關以及備用電池模塊，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]再進一步，所述微處理芯片的電源選擇控制端接電源開關的電源選擇受控端。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型一個實施例的電路原理圖。
[0016]圖中的標號分別表示為:1、空氣開關；2、電源開關；3、前置電壓電流采集模塊(DAM-3505/T型，北京阿爾泰科技發展有限公司銷售)；4、變壓器；5、單相整流器；6、備用電池；7、電源芯片；8、電機模塊；9、驅動模塊(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。
【具體實施方式】
[0017]為了加深對本實用新型的理解，下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0018]在圖1所示智能空氣開關裝置主要包括串聯在火線中控制通斷的空氣開關I以及驅動空氣開關進行通斷切換的電機模塊8。空氣開關I的前段和后段電路中分別設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通過驅動模塊9接電機驅動模塊8的受控端，進而控制空氣開關I的開關動作。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I前段引出的220V/5V變壓器4經過單相整流器5后，分別輸出直流電進入電源開關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2的電源選擇受控端，從而控制該開關由單相整流器5供電或由備用電池模塊6供電，確保其可靠工作。本實施例的電源開關2為單刀三擲開關。
[0020]工作時，電壓電流采樣模塊313得到開關I上下兩段電壓、電流信號值，輸送到TMS320F2812芯片10中，實現當電流值高于設置的過電流值或者電壓值低于設置的欠電壓值，則斷開開關1，并在觸摸顯示屏幕12上顯示空氣開關已斷開，再通過GPRS與WIFI模塊11向上級系統發送當前空氣開關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值的信號。
[0021]當操作觸摸顯示屏幕12，點擊恢復供電操作，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，操作驅動模塊9，驅動電機模塊8，合并開關I，恢復供電。
[0022]當上級系統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，則2s內發送恢復供電信號，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，操作驅動模塊9，驅動電機模塊8，合并開關1，恢復供電。當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，則返回信號至GPRS與WIFI模塊11，傳輸給TMS320F2812芯片10，不執行合并開關I，并在觸摸顯示屏幕12上顯示“存在故障需手動排除”。
[0023]當無法連接上級系統時，系統根據上次恢復供電電壓電流數據，進行比較，如小于上次數據，則1s后，進行試恢復供電，TMS320F2812芯片10輸出信號，操作驅動模塊9，驅動電機模塊8，合并開關1，恢復供電。當恢復供電后10ms內電壓電流突增大于限定值，TMS320F2812芯片10輸出信號，操作驅動模塊9，驅動電機模塊8，斷開開關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，并發送至上級系統。
[0024]通過操作觸摸顯示屏幕12，設置過電流值、欠電壓值。或者在上級系統中設置過電流值、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I上、下兩段電壓、電流信號值輸送到TMS320F2812芯片10中時，當電壓電流采樣模塊3有電壓電流信號時，TMS320F2812芯片10由PWM7-12輸出信號控制電源開關2接通單相整流器5與電機模塊8。當電壓電流采樣模塊3無電壓電流信號時，TMS320F2812芯片10由PWM7-12輸出信號控制電源開關2接通備用電池6與電機模塊8。同時，由于TMS320F2812通過PWM 口輸出控制電源開關2，因此可以實現對線路的閉鎖保護:當上級線路斷電，前置電壓電流采集模塊3沒有采集到信號，而如家庭網中存在分布式電源，且正在發電，使得家庭網中線路有電，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2，確保不發生誤操作導致的異常反送電事故。
[0026]由此可見，采用本實施例智能空氣開關裝置的硬件電路后，供電調控功能更為完善、可靠，并具有如下優點:
[0027]1、系統操作限值可由網絡或觸摸屏輸入而方便改變，具有斷電后自恢復功能，可根據常年斷電數據自動調整斷電限值；
[0028]2、由于通過電機驅動模塊控制電機模塊，因此可以實現防止異常反送電的開關閉鎖；
[0029]3、采用電機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網絡接口的設置方便地實現了智能空氣開關的入網數據傳輸與控制。
【權利要求】
1.一種智能空氣開關裝置，包括串聯在火線中控制通斷的空氣開關以及驅動空氣開關進行通斷切換的電機模塊，其特征在于:所述空氣開關的前段和后段電路中分別設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信號輸入端，所述微處理芯片的控制輸出端通過驅動模塊接所述電機驅動模塊的受控端，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.根據權利要求1所述的智能空氣開關裝置，其特征在于:所述空氣開關前段引出的變壓器經過單相整流器后，分別輸出直流電進入電源開關以及備用電池模塊，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.根據權利要求2所述的智能空氣開關裝置，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的電源選擇受控端。
4.根據權利要求3所述的智能空氣開關裝置，其特征在于:所述電源開關為單刀三擲開關。
【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 優先權日:2014年5月4日
【發明者】宋遠軍, 王 華, 孔曉涵, 張平 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司南京供電公司