一种带变压器温度监测和保护的断路器的制作方法

1.本实用新型属于智能断路器技术领域，特别涉及一种带变压器温度监测和保护的断路器。


背景技术：

2.随着我国智能电网的建设与发展，智能配电网使得传统的配电网从基本依赖人工管理、单向供电、供方主导的运行模式，转向高度自动化、潮流双向流动、用户参与模式。
3.低压断路器，俗称“空气开关”，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器，它广泛应用的输配电系统中。但其不具备电压、电流等运行数据的监测及远程上报功能，也不具备远程分闸和合闸功能。
4.现有的智能断路器只针对断路器内部的电压、电流、温度等情况进行保护动作，断路器外部的异常情况无法做到有效应对。变压器作为电网系统的重要一环，发生故障时往往是因温度过高而烧毁，严重时会引起大面积停电和火灾，造成重大经济损失并危及人身安全。若及时发现变压器的温度异常并提前断开供电线路，能有效避免事故的发生。
5.现有的变压器过温保护装置，能在变压器过温时作出分闸动作或辅助断路器进行分闸动作，以此实现变压器过温保护功能。但本身并不具备常规断路器的短路、过流及剩余电流保护等功能，且变压器温度正常后无法实现远程合闸功能。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种带变压器温度监测和保护的断路器，其不仅能够对变压器进行过温保护，还具备短路及过流保护。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种带变压器温度监测和保护的断路器，包括断路器本体、第一测温传感器、第二测温传感器、下位控制器及无线通信模块，所述断路器本体设有信号接收单元、微处理器、电压互感器、电流互感器及gprs模块；
8.所述第一测温传感器设于所述变压器的顶部，所述第二测温传感器用于测量变压器低压侧的三相端的温度，所述第一测温传感器、第二测温传感器与下位控制器连接，所述下位控制器与所述无线通信模块连接；
9.所述电压互感器用于采集断路器的电压信号，所述电流互感器用于采集断路器的电流信号，所述无线通信模块与所述信号接收单元无线连接，所述电压互感器、电流互感器连接分别与所述信号接收单元连接，所述信号接收单元及gprs模块分别与所述微处理器连接，所述微处理器连接所述断路器本体的执行元件。
10.优选的，上述技术方案中，所述gprs模块无线连接云端监控平台。
11.优选的，上述技术方案中，所述第一测温传感器为磁吸式测温传感器，所述第二测温传感器为表带式测温传感器。
12.优选的，上述技术方案中，所述信号接收单元通过a/d转换器与所述微处理器连接。
13.优选的，上述技术方案中，所述无线通信模块为微功率无线通信模块。
14.优选的，上述技术方案中，所述下位控制器的型号为efm32zg，所述微功率无线通信模块的型号为si1000。
15.优选的，上述技术方案中，所述微处理器的型号为stm32f103，所述gprs模块的型号为sim900。
16.与现有的技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
17.1.本实用新型中的断路器，不仅能实现常规断路器本身具备的过流保护、短路保护、剩余电流保护等功能，还能有效采集变压器的运行温度，温度异常时能自动分断变压器输出电路，保护变压器，并能通过gprs无线通信技术接入云端监控平台，可有效监测变压器的输出电压、电流、温度。
18.2.本实用新型通过微功率无线的非物理连接方式与微处理器进行通信，避免了接线的麻烦和不安全因素，拆卸和安装灵活方便。
19.3.本实用新型不仅可实现远程分闸动作，还可实现远程合闸动作。确保维护人员的安全，也节省了维护人员的工作量和时间。
附图说明
20.图1为本实用新型综合配电管理装置的电气结构图。
21.图2为本实用新型综合配电管理装置的第一电气原理图。
22.图3为本实用新型综合配电管理装置的第二电气原理图。
23.其中，10
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断路器本体；101
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微处理器；102
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a/d转换器，103
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信号接收单元；104
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电压互感器；105
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电流互感器；106
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gprs模块；20
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第一测温传感器；30
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第二测温传感器；40
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下位控制器；50
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无线通信模块；60
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云端监控平台。
具体实施方式
24.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
25.如图1
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图3所示，该实施例中的一种带变压器温度监测和保护的断路器，包括断路器本体10、第一测温传感器20、第二测温传感器30、下位控制器40及无线通信模块50，断路器本体10设有信号接收单元103、a/d转换器102、微处理器101、电压互感器104、电流互感器105及gprs模块106。
26.使用时断路器安装在配电箱内，变压器的低压侧出线接在智能断路器的进线端，智能断路器出线端接用户侧的输电线路。断路器作为变压器输出主回路的保护器件。另外，该实施例值得说明的是，断路器为目前现有具有可智能控制分闸和合闸的断路器，该类断路器一般具有脱口装置及电机驱动机构，当需要进行分闸动作时，可控制脱扣装置带动断路器的动静触头分离，实现分断电路的功能，当需要进行合闸动作时，可控制电机动作，带动断路器的动静触头接触，实现导通电路的功能。
27.第一测温传感器20设于变压器的顶部，第二测温传感器30用于测量变压器低压侧的三相端的温度，第一测温传感器20、第二测温传感器30与下位控制器40连接，下位控制器40与无线通信模块50连接。其中，变压器发热处主要是内部线圈，而线圈的温度往往反映在
包裹线圈的冷却油上。另外，如图2所示，低压柱头的接线位置往往因接线不牢固或氧化的原因导致接触不良而发热。故需要针对以上2个关键位置的温度进行监测并做出应对措施，能有效减少或避免变压器烧毁的事故发生。
28.可以理解，该实施例中，第一测温传感器20为磁吸式测温传感器，第二测温传感器30为表带式测温传感器。带式测温传感器和磁吸式测温传感器选择ds18b20作为温度传感元件，无线通信模块50为微功率无线通信模块，微功率无线通信模块的型号为si1000，下位控制器40的型号为efm32zg，efm32zg通过串口和si1000模块进行通讯将温度传感器的温度数据发送给断路器的信号接收单元，表带式测温传感器和磁吸式测温传感器都是一体化结构的传感器，并采用微功率无线与智能断路器通信，内置电池作为电源。磁吸式测温传感器底部安装有高强度磁铁，直接吸附在变压器顶部。在变压器顶部不同的位置安装2只磁吸式测温传感器，测温探头紧贴变压器顶部，间接测量变压器内部的油温，不需要将温度传感器浸入变压器油内部。表带式测温传感器扎带式包裹在变压器4个低压柱头上，测温探头紧贴电压柱头的接线处，直接探测接线处的温度。
29.电压互感器104用于采集断路器的电压信号，电流互感器105用于采集断路器的电流信号，无线通信模块50与信号接收单元103无线连接，电压互感器104、电流互感器105连接分别与信号接收单元103连接，信号接收单元103通过a/d转换器102连接微处理器101，gprs模块106与微处理器101连接，微处理器101连接断路器本体10的执行元件，gprs模块106无线连接云端监控平台60。断路器通过gprs无线传输技术将采集到的实时数据(电压、电流、温度)上传到云端监控平台，并通过gprs无线传输技术接收监控平台发送的远程分闸指令及合闸指令。
30.可以理解，该实施例中，断路器本体10的执行元件即为现有断路器的脱口装置、电机驱动机构及动静触头等零部件，主要控制断路器的分闸和合闸。
31.可以理解，该实施例中，微处理器101的型号为stm32f103，信号接收单元103为微功率无线通信模块，型号为si1000，将采集到的温度、电压、电流数据经a/d转换器处理后以数字量的形式发送至微处理器。gprs模块106的型号为sim900。微处理器stm32f103通过串口形式将数据传递给sim900模块，最终由sim900模块将数据上传至云端监控平台。
32.下面对本实施例中的变压器温度监测和保护的断路器的各种功能进行阐述，以使本领域技术人员更清楚了解该管理装置，具体如下：
33.(1)过流保护、短路保护、剩余电流保护
34.断路器通过传感器采集电流和电压发送至信号接收单元，微处理器将采集到的数据与预设值进行比较判断，根据判断结果发出分闸指令，实现过流分段保护、短路保护、剩余电流保护等功能。
35.(2)变压器过温保护
36.断路器可设置温度超限值及超限时间，当变压器的温度达到超限值并持续一定时间，微处理器控制脱扣装置分断电路，实现过温保护功能。
37.(3)远程分闸功能
38.当温度超限或因其他异常情况需要分闸时，运维人员可通过监控平台发送分闸指令给断路器，微处理器控制脱扣装置而分断电路，实现远程控制断路器分闸，断开供电线路，避免安全事故的发生。
39.(4)远程合闸功能
40.当故障排除后，运维人员可通过监控平台发送合闸指令给智能断路器，微处理器控制电动机动作，实现远程控制断路器合闸，使供电线路恢复正常。通过gprs无线通信技术接入云端监控平台，可有效监测变压器的输出电压、电流、温度，并能通过监控平台下发分合闸指令，远程控制断路器进行分合闸动作。确保维护人员的安全，也节省了维护人员的工作量和时间。
41.综上，断路器作为变压器输出主回路的保护器件，内部具有信号接收单元、微处理器、gprs模块、电压互感器、电流互感器等，能进行电网数据的采集、处理及远程传输，不仅能实现常规断路器的短路、过流及剩余电流保护等功能，还可通过微功率无线技术及gprs远程通信技术，实现对本地变压器的温度采集、远程监测，当监测到变压器温度超过设定值时，监控后台可远程断路器分闸以断开供电线路，变压器温度在正常范围内后，也可远程控制断路器合闸使供电线路正常供电。
42.前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。