一种断路器的控制电路及断路器的制作方法

本技术涉及断路器，具体而言，涉及一种断路器的控制电路及断路器。

背景技术：

1、断路器是一种能够断开和闭合正常和异常回路的电流开关器件，可用来接通和分断负载电路，断路器已经成为配电网中不可缺少且非常重要的保护电器。传统式断路器存在缺点和不足，不能适应智能配电网发展的需要。

2、智能断路器与传统式断路器相比较，不仅有对过载长延时、短路短延时、瞬时动作保护、单相接地保护、负载监控保护等参数均可以设定的功能，而且具有测量显示功能。

3、目前，在智能断路器中多采用智能电能表外置断路器的方案，其是配合物联网电能表实现远程费控功能的关键，也是推动运行管理数字化转型的重要一环。在上述方案中，电能表外置断路器智能化程度提升、功能模块增加，断路器的功耗也相应加大。现有的电能表外置断路器直接从电网取电，断路器的控制电路持续用电会导致电能表上的计费增加，即使在断路器分闸的情况下也将导致电能表上持续计费，并且用户发现计费增加会导致用户的体验较差。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种断路器的控制电路及断路器，用以解决电能表外置断路器直接从电网取电，断路器的控制电路持续用电会导致电能表上的计费增加，即使在断路器分闸的情况下也将导致电能表上持续计费的问题。

2、本技术提供的一种断路器的控制电路，包括：电机执行单元、主控单元和储能单元；

3、电机执行单元与主控单元信号连接，储能单元与主控单元电连接；

4、储能单元用于给主控单元供电，主控单元用于输出控制信号至电机执行单元，控制信号用于指示电机执行单元驱动断路器本体的执行机构进行合闸或分闸的操作。

5、上述技术方案中，智能断路器系统中的智能断路器包括控制断路器本体的控制电路，该控制电路包括电机执行单元、主控单元和储能单元，主控单元通过输出控制信号至电机执行单元，电机执行单元驱动断路器本体的执行机构进行合闸或分闸的操作，其中，利用储能单元单独给持续用电的主控单元供电，主控单元所消耗的电能不会导致电能表上显示的计费信息增加，避免引起用户对智能断路器导致额外电能表计费的担忧，提高了用户体验。

6、在一些可选的实施方式中，还包括：

7、自取电单元，自取电单元的电源输入端与断路器本体的进线端或出线端连接，自取电单元的电源输出端分别与储能单元和主控单元连接；

8、自取电单元用于在断路器合闸时，为主控单元供电，以及为储能单元进行充电。

9、上述技术方案中，断路器的控制电路中还包括自取电单元，自取电单元的电源输入端用于连接到电力线，自取电单元的电源输出端同时与储能单元和主控单元连接，在断路器合闸时，自取电单元从电力线上取电并为主控单元供电以及为储能单元充电；在断路器分闸时，自取电单元无法从电力线上取电，此时，仅通过储能单元为主控单元供电，如此，即便在分闸情况下，主控单元所消耗的电能不会导致电能表上显示的计费信息增加。

10、其中，自取电单元具体可采用电流互感器，通过电流互感器电磁感应原理，将电力线侧的主回路电流信号转换为二次侧电流信号并输出，该电流互感器置于断路器本体内，连接断路器本体的进线端或出线端。在主回路没有电流(断路器分闸)或小电流情况下，由储能单元给主控单元供电，在主回路电流达到供电阈值电流情况下，通过自取电单元给主控单元供电，以及给储能单元充电。

11、在一些可选的实施方式中，还包括：

12、组网识别单元，组网识别单元的电源正端连接断路器本体的火线进线端，组网识别单元的电源负端连接到断路器本体零线进线端；组网识别单元用于在断路器首次上电自组网时，通过电力线，向电能表发送特征信息；特征信息用于电能表对断路器的识别、配对和绑定。

13、上述技术方案中，组网识别单元为有条件响应且工作持续时间为短暂过程，无需一直处于工作状态，因此，组网识别单元用于连接到电力线，组网识别单元从电力线上取电。并且，在断路器首次上电自组网时，组网识别单元通过电力线，向电能表发送断路器的特征信息。该特征信息可以是事先存储于组网识别单元的存储器中，也可以是存储于主控单元的存储器中，并由主控单元将该特征信息发送给组网识别单元，再通过组网识别单元向电能表进行发送。

14、在一些可选的实施方式中，还包括：电磁干扰模块；

15、电磁干扰模块的一端与组网识别单元的电源正端连接，另一端与组网识别单元的电源负端连接。

16、上述技术方案中，组网识别单元通过电力线向电能表发送特征信息，在组网识别单元和电能表之间设置电磁干扰模块(emi模块)，以减少控制电路在工作过程中产生的电磁波对电能表造成干扰，降低对电能表接收调制传输的特征信息的影响。

17、在一些可选的实施方式中，主控单元包括：

18、无线传输模块和控制模块；无线传输模块连接控制模块，控制模块连接电机执行单元；

19、无线传输模块，用于在电能表和断路器完成配对之后，进行电能表和断路器的数据交互；

20、控制模块，用于通过无线传输模块，接收外部指令，并根据外部指令输出对应的控制信号；控制信号包括用于指示合闸的信号，或用于指示分闸的信号，或用于指示允许合闸的信号。

21、上述技术方案中，主控单元包括无线传输模块和控制模块，在电能表和断路器完成配对之后，通过无线传输模块进行电能表和断路器的数据交互，从而实现远程费控，例如：在电能表中显示断路器对应的用户为欠费时，电能表通过无线传输模块向控制模块发送分闸指示，控制模块向电机执行单元发送指示分闸的信号，使电机执行单元驱动断路器本体的执行结构实现分闸操作；在电能表中显示断路器对应的用户从欠费切换为剩余额度为正时，电能表通过无线传输模块向控制模块发送合闸指示，控制模块向电机执行单元发送指示合闸或允许合闸的信号。

22、在一些可选的实施方式中，主控单元还包括：

23、微动扫描模块，微动扫描模块连接控制模块，微动扫描模块用于获取断路器的按键位置信息，并将按键位置信息发送至控制模块；按键位置信息用于指示断路器的状态以及断路器的模式；其中，断路器的状态包括合闸位微动状态、初始位微动状态、脱扣位微动状态、手柄微动状态；断路器的模式包括自动合闸模式和手动合闸模式。

24、上述技术方案中，主控单元还包括微动扫描模块，微动扫描模块用于获取断路器的按键位置信息，例如断路器的模式切换按键的位置信息、用于实现断路器合闸和分闸的手柄的位置信息等，根据不同的位置信息向控制模块发送不同的状态/模式指示信号，控制模块再根据不同的状态/模式指示信号实时获取断路器的当前状态和当前模式。

25、在一些可选的实施方式中，主控单元还包括：

26、指示模块，指示模块连接控制模块，指示模块用于接收控制模块的指示信号，基于指示信号，进行声光指示；指示信号用于指示断路器的状态和/或模式。

27、上述技术方案中，主控单元还包括指示模块，指示模块又可以包括led灯、蜂鸣器、lcd显示屏等，控制模块在获取断路器的当前状态和当前模式之后，通过指示模块在现场进行相应的指示，告知现场作业人员或用户该断路器的当前状态和当前模式。

28、在一些可选的实施方式中，电机执行单元的电源正端用于连接到断路器本体的火线进线端，电机执行单元的电源负端用于连接到断路器本体的零线进线端。

29、上述技术方案中，电机执行单元为有条件响应且工作持续时间为短暂过程，无需一直处于工作状态，因此，电机执行单元用于连接到电力线，电机执行单元从电力线上取电。

30、在一些可选的实施方式中，电机执行单元包括：电源转换电路、电机驱动电路和电机；

31、电源转换电路的输入端用于输入外部交流电源，电源转换电路的输出端连接电机驱动电路的电源输入端，电机驱动电路的控制信号输入端连接主控单元，电机驱动电路的输出端连接电机，电机与断路器本体连接。

32、上述技术方案中，电机执行单元包括电源转换电路、电机驱动电路和电机，来自电力线的外部交流电源通过电源转换电路转换为直流电压并为电机储能，在主控单元接收到电能表的费控命令后，主控单元向电机驱动电路发送控制信号，电机驱动电路接收控制信号并向电机输出相应动作信号。其中，电机驱动电路要控制电机的正反转，需要给电机提供正反向电压，可以利用四路开关去控制电机两个输入端的电压。

33、本技术提供的一种断路器，包括：断路器本体，以及如以上任一的控制电路；

34、断路器本体的进线端用于连接电力线，断路器本体的出线端用于连接负载设备；

35、控制电路的电机执行单元驱动断路器本体的执行机构，实现合闸或分闸的操作。

36、上述技术方案中，智能断路器系统中的智能断路器包括断路器本体以及控制断路器本体的控制电路，断路器本体连接电力线与负载之间，控制电路包括电机执行单元、主控单元和储能单元，主控单元通过输出控制信号至电机执行单元，电机执行单元驱动断路器本体的执行机构进行合闸或分闸的操作，其中，利用储能单元单独给持续用电的主控单元供电，主控单元所消耗的电能不会导致电能表上显示的计费信息增加，避免引起用户对智能断路器导致额外电能表计费的担忧，提高了用户体验。

37、本技术还提供一种断路器系统，包括：电能表和至少一个断路器，其中，断路器设置于电力线上靠近负载的近端，电能表设置于电力线上远离负载的远端。其中，电能表可以只有一个，断路器具有多个，多个断路器分别通过电力线向电能表发送各自的特征信息进行识别配对，在配对之后，多个断路器分别通过各自的无线通讯模块与电能表进行数据交互，即，通过一个电能表实现对多个断路器的远程费控。