智能低压断路器的制作方法

1.本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种智能低压断路器。


背景技术：

2.随着电力系统的飞速发展，电力系统对配电设备的通信以及智能化提出了更高的要求，断路器作为电力系统的关键节点设备，可以用于电力系统中负载电流的切合，实现对短路电流可靠迅速的切除，是配电系统的最佳检测点。
3.但是传统断路器受到现场总线布置、通信距离等诸多环境因素的影响，往往只能安装在同一个配电柜或配电柜周围设备内，严重限制了数据信息采集的通信范围，且传统断路器传输的通信内容容易被第三方非法获取，存在数据安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种智能低压断路器，通过电力载波单元以及加密单元将数据信息电力载波加密传输至外部设备，有效解决了数据无法远距离传输的缺点，扩展了数据信息采集通信范围，同时还可以避免通信数据被非法获取，提高了数据传输的安全性。
5.为达到上述目的，本发明实施例提出了一种智能低压断路器，断路器包括：加密单元，用于对数据信息进行加密；电力载波单元，用于通过电力线进行数据信息的传输；主控制器，主控制器分别与加密单元和电力载波单元相连，用于通过加密单元对断路器的数据信息进行加密，并将加密后的数据信息通过电力载波单元发送至外部设备。
6.根据本发明实施例的智能低压断路器，通过主控制器控制加密单元对断路器的数据信息进行加密，并控制电力载波单元将加密后的数据信息发送至外部设备。由此，通过电力载波单元以及加密单元将数据信息电力载波加密传输至外部设备，有效解决了数据无法远距离传输的缺点，扩展了数据信息采集通信范围，同时还可以避免通信数据被非法获取，提高了数据传输的安全性。
7.根据本发明的一个实施例，加密单元包括：加密芯片，加密芯片的数据输入输出端与主控制器相连；开关管，开关管的控制端与主控制器相连，开关管的第一端与预设电源相连，开关管的第二端与加密芯片的电源端相连，主控制器还用于控制开关管的导通或断开以控制加密芯片工作或停止工作。
8.根据本发明的一个实施例，加密单元还包括：滤波电容，滤波电容连接在开关管的第二端与地之间。
9.根据本发明的一个实施例，断路器还包括：开关，开关通过断路器的内部接线端子连接在断路器的主回路中；内置温度检测件，内置温度检测件对应内部接线端子设置，用于检测内部接线端子的温度并输出相应的第一电压信号；内置温度采集器，内置温度采集器与内置温度检测件相连，用以采集第一电压信号；主控制器还与内置温度采集器相连，用于根据第一电压信号获取内部接线端子的温度并进行过温保护。
10.根据本发明的一个实施例，内部接线端子包括多个内部进线接线端子和多个内部出线接线端子，内置温度检测件包括多个第一热电偶，每个内部进线接线端子和/或每个内部出线接线端子分别对应设置一个第一热电偶。
11.根据本发明的一个实施例，断路器还包括：第一光耦隔离器，第一光耦隔离器设置在内置温度采集器与主控制器之间，用以对第一电压信号进行光耦隔离。
12.根据本发明的一个实施例，断路器还包括：内部通信模块，内部通信模块与外置温度采集器进行通信，用于接收外置温度采集器采集的第二电压信号，其中，外置温度采集器与外置温度检测件相连，外置温度检测件对应断路器的外部接线端子设置，用以检测外部接线端子的温度并输出相应的第二电压信号；主控制器还与内部通信模块相连，用于根据第二电压信号获取外部接线端子的温度并进行过温保护。
13.根据本发明的一个实施例，外部接线端子包括多个外部进线接线端子和多个外部出线接线端子，外置温度检测件包括多个第二热电偶，每个外部进线接线端子和/或每个外部出线接线端子分别对应设置一个第二热电偶。
14.根据本发明的一个实施例，断路器还包括：第二光耦隔离器，第二光耦隔离器设置在内部通信模块与主控制器之间，用于对第二电压信号进行光耦隔离。
15.根据本发明的一个实施例，断路器还包括：电压检测件，电压检测件设置在主回路上，用以获取主回路的电压；电流检测件，电流检测件设置在主回路上，用以获取主回路的电流；处理器，处理器分别与电压检测件、电流检测件和主控制器相连，用以根据主回路的电压和主回路的电流获取有功功率、无功功率和功率因数并发送给主控制器。
16.根据本发明的一个实施例，内部通信模块还与外部通信模块进行通信，外部通信模块与电容投切开关相连，电容投切开关设置在功率因数校正电容与主回路之间，主控制器还用于根据无功功率和功率因数生成电容投切信号，并通过内部通信模块和外部通信模块发送至电容投切开关，以通过电容投切开关将功率因数校正电容投切至主回路或从主回路中切除。
17.根据本发明的一个实施例，断路器还包括：执行器，执行器与主控制器相连，主控制器还用于通过控制执行器驱动开关导通或断开，以控制主回路导通或断开
18.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.图1为根据本发明第一个实施例的智能低压断路器的结构示意图；
20.图2为根据本发明第二个实施例的智能低压断路器的结构示意图；
21.图3为根据本发明第三个实施例的智能低压断路器的结构示意图；
22.图4为根据本发明第四个实施例的智能低压断路器的结构示意图。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.下面参考附图描述本发明实施例提出的智能低压断路器。
25.图1为根据本发明第一个实施例的智能低压断路器的结构示意图，参考图1所示，该智能低压断路器10包括：加密单元100、电力载波单元110和主控制器120。
26.其中，加密单元100用于对数据信息进行加密；电力载波单元110用于通过电力线进行数据信息的传输；主控制器120分别与加密单元100和电力载波单元110相连，用于通过加密单元100对断路器的数据信息进行加密，并将加密后的数据信息通过电力载波单元110发送至外部设备。
27.具体来说，现有的断路器与外部设备通常采用rs-485有线连接的方式进行通信，受到现场总线布置、通信距离等诸多环境因素的影响，低压断路器往往只能安装在同一个配电柜或距离非常近的设备内，严重限制了数据信息采集通信范围，且该通信采用明文的方式对所采集的数据进行传输，通信内容容易被第三方非法获取而存在数据安全隐患。
28.基于此，在本技术中，在智能低压断路器10内部设置有加密单元100、电力载波单元110和主控制器120，在智能低压断路器10工作过程中，主控制器120控制加密单元100对获得的数据信息进行加密，并将加密的后的数据信息通过电力载波单元110发送至外部设备，从而实现了对数据的电力载波加密传输，无需巡检人员到现场对断路器进行点检排查，通过外部设备在距离较远处即可获得智能低压断路器的运行状态或故障情况，有效解决了有线连接通信无法远距离传输的缺点，扩展了数据信息采集通信范围，同时避免了通信数据被非法获取，提高了数据传输的安全性。
29.在一些实施例中，如图2所示，加密单元100包括：加密芯片ic和开关管q1，加密芯片ic的数据输入输出端与主控制器120相连；开关管q1的控制端与主控制器120相连，开关管q1的第一端与预设电源vcc相连，开关管q1的第二端与加密芯片ic的电源端相连，主控制器120还用于控制开关管q1的导通或断开以控制加密芯片ic工作或停止工作
30.进一步地，继续参考图2所示，加密单元100还包括：滤波电容c1，滤波电容c1连接在开关管q1的第二端与地之间。
31.具体来说，当智能低压断路器10工作时，主控制器120控制开关管q1导通以给加密芯片ic上电，加密芯片ic上电后通过数据输入端接收来自主控制器120的数据信息，加密芯片ic在获得数据的同时，主控制器120会控制加密芯片ic对其获得的数据信息进行加密，加密后的数据信息通过加密芯片ic的数据输出端重新反馈至主控制器120，主控制器120将加密后的数据通过电力载波单元110传输至外部设备，从而实现数据的电力载波加密传输。需要说明的是，所选用的加密芯片ic具备sm1、sm2、sm3国密算法、真随机数发生器等多种安全保护机制，此处不作具体限制，可有效保证数据传输、存储的机密性和完整性即可。
32.在一些实施例中，如图3所示，断路器还包括：开关130、内置温度检测件140和内置温度采集器150，其中，开关130通过断路器的内部接线端子连接在断路器的主回路中；内置温度检测件140对应内部接线端子设置，用于检测内部接线端子的温度并输出相应的第一电压信号；内置温度采集器150与内置温度检测件140相连，用以采集第一电压信号；主控制器120还与内置温度采集器150相连，用于根据第一电压信号获取内部接线端子的温度并进行过温保护。
33.进一步地，如图3所示，内部接线端子包括多个内部进线接线端子和多个内部出线接线端子，内置温度检测件140包括多个第一热电偶v1，每个内部进线接线端子和/或每个
内部出线接线端子分别对应设置一个第一热电偶v1。
34.进一步地，继续参考图3所示，断路器还包括：第一光耦隔离器160，第一光耦隔离器160设置在内置温度采集器150与主控制器120之间，用以对第一电压信号进行光耦隔离。
35.需要说明的是，在传统断路器配电线路布局中，各种温度传感器设置在传统断路器外部，且由不同的厂家提供的温度传感器采用不同的通信协议，需要分别进行安装和调试，从而造成施工周期较长、接线混乱、故障率较高等问题。
36.基于此，在本技术中，在智能低压断路器10内部还设置有开关130、内置温度检测件140和内置温度采集器150，具体来说，内部接线端子包括多个内部进线接线端子和多个内部出线接线端子，如图3所示，断路器的内部接线端子包括四个内部进线接线端子和四个内部出线接线端子，且每个内部进线接线端子和/或每个内部出线接线端子分别对应设置一个第一热电偶v1，以每个内部进线接线端子和每个内部出线接线端子均分别对应设置一个第一热电偶v1的情形为例进行说明，即四个内部进线接线端子和四个内部出线接线端子对应设置八个第一热电偶v1，当断路器工作时，开关130均闭合，通过内置温度检测件140中的第一热电偶v1对主回路内部接线端子的温度进行检测，并生成相应的第一电压信号传输至内置温度采集器150，内置温度采集器150将获得的第一电压信号反馈至主控制器120，其中，内置温度采集器150与主控制器120之间设置有第一光耦隔离器160，以对第一电压信号进行光耦隔离，主控制器120根据获得的第一电压信号确定内部接线端子的温度，若内部接线端子的温度正常，断路器正常工作，若内部接线端子的温度异常，则控制断路器进行相应的过温保护，同时获得的温度信息在经加密芯片ic加密后可以通过电力载波单元110传输至外部设备，方便断路器内部接线端子温度信息的远程检测。
37.需要说明的是，每个内部进线接线端子和/或每个内部出线接线端子分别对应设置一个第一热电偶v1，上述实施例中仅介绍了每个内部进线接线端子和每个内部出线接线端子均分别对应设置一个第一热电偶v1的情形，在本技术中，还包括仅每个内部进线接线端子分别对应设置一个第一热电偶v1，每个内部出线接线端子不对应设置第一热电偶v1的情形；或者每个内部出线接线端子分别对应设置一个第一热电偶v1，每个内部进线接线端子不对应设置第一热电偶v1的情形，其工作过程与每个内部进线接线端子和每个内部出线接线端子均分别对应设置一个第一热电偶v1的工作过程类似，此处不再赘述。
38.由此，通将开关、内置温度检测件、内置温度采集器和第一光耦隔离器集成在智能低压断路器内部以实现对智能低压断路器对内部接线端子温度的实时检测，无需在配电线路中设置温度传感器即可实现对低压断路器的温度监控，从而可以降低设备种类、减少施工周期以及故障点，进而达到大幅度节约配电线路建设成本的目的，同时，可将温度检测信息通过电力载波加密传输至外部设备，实现了对断路器内部接线端子温度信息的远程监控，无需巡检人员到现场点检即可获得智能低压断路器的工作状态或故障情况。
39.在一些实施例中，如图3所示，断路器还包括：内部通信模块170，内部通信模块170与外置温度采集器180进行通信，用于接收外置温度采集器180采集的第二电压信号，其中，外置温度采集器180与外置温度检测件190相连，外置温度检测件190对应断路器的外部接线端子设置，用以检测外部接线端子的温度并输出相应的第二电压信号；主控制器120还与内部通信模块170相连，用于根据第二电压信号获取外部接线端子的温度并进行过温保护。
40.进一步地，如图3所示，外部接线端子包括多个外部进线接线端子和多个外部出线
接线端子，外置温度检测件190包括多个第二热电偶v2，每个外部进线接线端子和/或每个外部出线接线端子分别对应设置一个第二热电偶v2。
41.进一步地，继续参考图3所示，断路器还包括：第二光耦隔离器200，第二光耦隔离器200设置在内部通信模块170与主控制器120之间，用于对第二电压信号进行光耦隔离。
42.具体来说，为了检测低压断路器外部重要接线端子的温度，断路器还包括内部通信模块170，通过内部通信模块170与外置温度采集器180进行通信以获取外置温度检测件190检测的外部接线端子的温度，在本实施中，外部接线端子包括多个外部进线接线端子和多个外部出线接线端子，如图3所示，断路器的外部接线端子包括四个外部进线接线端子和四个外部出线接线端子，且每个外部进线接线端子和/或每个外部出线接线端子分别对应设置一个第二热电偶v2，以每个外部进线接线端子和每个外部出线接线端子分别对应设置一个第二热电偶v2为例进行说明，即四个外部进线接线端子和四个外部出线接线端子对应设置八个第二热电偶v2，当断路器工作时，通过外置温度检测件190中的第二热电偶v2对主回路周围的外部接线端子的温度进行检测，并生成相应的第二电压信号传输至外置温度采集器180，外置温度采集器180将获得的第二电压信号反馈至主控制器120，其中，外置温度采集器180与主控制器120之间设置有第二光耦隔离器200，以对第二电压信号进行光耦隔离，主控制器120根据获得的第二电压信号确定断路器周围外部接线端子的温度，若周围外部接线端子的温度正常，断路器正常工作，若周围外部接线端子的温度异常，则控制断路器进行相应的过温保护，同时获得的温度信息在经加密芯片ic加密后可以通过电力载波单元110传输至外部设备，方便对断路器周围外部端子温度信息的远程检测。
43.需要说明的是，每个外部进线接线端子和/或每个外部出线接线端子分别对应设置一个第二热电偶v2，上述实施例中仅介绍了每个外部进线接线端子和每个外部出线接线端子均分别对应设置一个第二热电偶v2的情形，在本技术中，还包括仅每个外部进线接线端子分别对应设置一个第二热电偶v2，每个外部出线接线端子不对应设置第二热电偶v2的情形；或者每个外部出线接线端子分别对应设置一个第二热电偶v2，每个外部进线接线端子不对应设置第二热电偶v2的情形，其工作过程与每个外部进线接线端子和每个外部出线接线端子均分别对应设置一个第二热电偶v2的工作过程类似，此处不再赘述。
44.由此，通过外置温度采集器获得断路器周围外部接线端子的温度信息，并将温度数据通过内部通信模块传输至主控制器，实现了对智能低压断路器周围外部接线端子温度的实时检测，并可将温度检测信息通过电流载波加密传输至外部设备，实现了对断路器周围外部接线端子温度信息的远程监控，无需巡检人员到现场点检即可获得智能低压断路器周围外部关键外部接线端子节点的工作状态或故障情况。
45.在一些实施例中，如图4所示，断路器还包括：电压检测件210、电流检测件220和处理器230，其中，电压检测件210设置在主回路上，用以获取主回路的电压；电流检测件220设置在主回路上，用以获取主回路的电流；处理器230分别与电压检测件210、电流检测件220和主控制器120相连，用以根据主回路的电压和主回路的电流获取有功功率、无功功率和功率因数并发送给主控制器120。
46.也就是说，在智能低压断路器10内部通过电压检测件210、电流检测件220和处理器230以实现对主回路电路的监控，具体来说，当断路器工作时，处理器230配合电压检测件210和电流检测件220工作，可以对主回路的电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数等
电信号进行精确计量，并将获得的电信号数据信息发送至主控制器120，主控制器120控制加密单元100对获得的电信号数据信息进行加密，并通过电力载波单元110无线传输至外部设备，从而实现对电信号数据信息的电力载波加密传输。可选的，电压检测件和电流检测件可以分别为高精度电压互感器和高精度电流互感器，具体不做限制。
47.由此，通过将电压检测件、电流检测件和处理器集成在智能低压断路器内部，实现了智能低压断路器对内部电信号的实时检测，并可将电信号数据信息通过电力载波加密传输至外部设备，实现了对断路器内部电信号的远程监控，无需巡检人员到现场点检即可获得智能低压断路器的工作状态或故障情况。
48.在一些实施例中，如图4所示，内部通信模块170还与外部通信模块240进行通信，外部通信模块240与电容投切开关250相连，电容投切开关250设置在功率因数校正电容c2与主回路之间，主控制器120还用于根据无功功率和功率因数生成电容投切信号，并通过内部通信模块170和外部通信模块240发送至电容投切开关250，以通过电容投切开关250将功率因数校正电容c2投切至主回路或从主回路中切除。
49.具体来说，参考图4所示，智能低压断路器10通过内置的电压检测件210、电流检测件220和处理器230可以获得主回路的无功功率和功率因数，主控制器120可以根据获得的无功功率和功率因数生成电容投切信号，并通过内部通信模块170将电容投切信号通过外部通信模块240传输至电容投切开关250，电容投切开关250根据电容投切信号将功率因数校正电容c2投切至主回路或者从主回路中切除，由此，实现了智能低压断路器直接对电容投切开关的控制，无需通过外加传统电容控制器来对电容投切开关进行控制。
50.在一些实施例中，如图4所示，断路器还包括：执行器260，执行器260与主控制器120相连，主控制器120还用以通过控制执行器260驱动开关130导通或断开，以控制主回路导通或断开。也就是说，当断路器工作时，主控制器120通过控制执行器260驱动开关导通，以控制主回路导通，当断路器不工作时，主控制器120通过控制执行器260驱动开关断开，以控制主回路断开，从而实现对断路器的灵活控制。
51.综上所述，根据本发明实施例的智能低压断路器，将相应的温度检测装置内置于智能低压断路器实现了智能低压断路器对内部以及外部接线端子温度的实时检测，通过将电信号检测装置内置于智能低压断路器现了智能低压断路器对内部电信号的实时检测，并通过智能低压断路器直接对电容投切开关进行控制，避免了通过外加传统电容控制器来对电容投切开关进行控制，同时，通过电力载波单元以及加密单元将获得的电压、电流、温度等采集数据信息通过电力载波加密传输至外部设备，有效解决了数据无法远距离传输的缺点，扩展了数据信息采集通信范围，同时还可以避免通信数据被非法获取，提高了数据传输的安全性。
52.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或
多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
53.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
56.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。