CN105785264B - 断路器状态监测装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种断路器状态监测装置，包括：故障报警触头；以及状态监测单元，包括第一传感器、控制器、和通信接口，其中当断路器的主回路中出现故障电流导致断路器脱扣时，故障报警触头发生位置改变，第一传感器感测故障报警触头发生位置改变后的位置，控制器基于由第一传感器感测的位置，监测断路器的故障脱扣状态，并经由通信接口将有关故障脱扣状态的信息传出。

Description

断路器状态监测装置

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体地涉及一种断路器状态监测装置。

背景技术

在多数情况下，由于断路器中的主触头的电流比较大或电压比较高，不能直接监测主触头的合闸、分闸状态。一般，需要在断路器的外侧拼装一个辅助触头来监测主触头的合闸、分闸状态；并且需要在断路器的外侧拼装一个故障报警触头来监测断路器因故障而脱扣的状态，其中故障报警触头只有在断路器因故障跳闸时才会动作。

目前的辅助触头的工作原理为：辅助触头的手柄与断路器的手柄联动；当断路器合闸或分闸时，断路器的手柄带动辅助触头的手柄一起运动；辅助触头的手柄带动辅助触头的触点闭合或断开，使与其连接的指示灯或蜂鸣器线路接通或断开，显示断路器的合闸或分闸状态。

目前的故障报警触头的工作原理为：故障报警触头的脱扣拨杆与断路器的脱扣拨杆联动；当断路器由于负载侧出现短路或过载等故障而脱扣时，断路器的脱扣拨杆先于断路器的手柄动作，带动故障报警触头的脱扣拨杆动作，进而使故障报警触头的触点从断路器合闸时的常开位置转换到闭合位置，接通辅助线路中的指示灯、蜂鸣器等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。

可以看出，目前的辅助触头和/或故障报警触头应用的是机械传动接触原理来实现断路器状态的监测，占用空间较大，结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明提供了一种新颖的断路器状态监测装置。

根据本发明一个实施例的断路器状态监测装置，包括：故障报警触头；以及状态监测单元，包括第一传感器、控制器、和通信接口，其中当断路器的主回路中出现故障电流导致断路器脱扣时，故障报警触头发生位置改变，第一传感器感测故障报警触头发生位置改变后的位置，控制器基于由第一传感器感测的位置监测断路器的故障脱扣状态，并经由通信接口将有关故障脱扣状态的信息传出。

根据本发明另一实施例的断路器状态监测装置，包括：辅助触头；以及状态监测单元，包括第二传感器、控制器、和通信接口，其中当断路器合闸或分闸时，辅助触头发生位置改变，第二传感器感测辅助触头的位置，控制器基于由第二传感器感测的位置监测断路器的合闸或分闸状态，并经由通信接口将有关合闸或分闸状态的信息传出。

根据本发明实施例的断路器状态监测装置比传统的附件装置降低了成本，同时减小了断路器状态监测装置的安装空间。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

图1是根据本发明实施例的断路器状态监测装置与断路器连接使用的示意图；

图2是故障报警触头1、辅助触头2、以及动触头4安装在一起的结构示意图；

图3是将故障报警触头1和辅助触头2安装在动触头4上的铆钉7的结构图；

图4是动触头4的结构正视图；

图5是故障报警触头1和辅助触头2通过铆钉7与动触头4连接在一起的结构剖视图；

图6是故障报警触头座12的结构示意图；

图7是辅助触头座22的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

本发明提供了一种断路器状态监测装置，其中可以将故障报警触头和辅助触头安装在断路器内部，将状态监测单元安装在断路器非厚度方向的侧面。状态监测单元包括第一传感器、第二传感器、控制器、和通信接口，控制器基于由第一传感器感测的故障报警触头的位置和第二传感器感测的辅助触头的位置监测断路器状态，并经由通信接口将有关断路器状态的信息传出至例如，远程监控中心。该断路器状态监测装置比传统的附件装置降低了成本，同时减小了断路器状态监测装置的安装空间。

图1是根据本发明实施例的断路器状态监测装置与断路器连接使用的示意图。如图1所示，该断路器状态监测装置包括故障报警触头1、辅助触头2、和状态监测单元3。其中，故障报警触头1可转动地与动触头4安装在一起；辅助触头2固定地安装在动触头4上；状态监测单元3处于断路器非厚度方向的侧面并且与断路器固定地安装在一起，包括控制器311、第一传感器312、第二传感器313、以及通信接口(图中未示出)。

在图1所示的实施例中，当断路器的主回路中出现故障电流时，断路器机构会在过电流保护器的作用下触发动作。此时，故障报警触头1会在动触头4和锁扣5的作用下发生相对于动触头4的位置改变，其中锁扣5是断路器的操作机构的一部分，并且其一端穿过故障报警触头1的长圆形孔。当第一传感器312感测到故障报警触头1产生的位置信号并将该位置信号传送给控制器311时，控制器311会对该位置信号进行分析处理，从而实现对断路器的故障脱扣状态的监测。然后，控制器311可以经由通信接口将有关断路器的故障脱扣状态的信息传出。

也就是说，当断路器的主回路中出现故障电流时，故障报警触头1在动触头4的作用下发生位置改变，第一传感器312感测故障报警触头1发生位置改变后的位置，控制器311基于由第一传感器312感测的位置，监测断路器的故障脱扣状态，并经由通信接口经有关断路器的故障脱扣状态的信息传出。

在图1所示的实施例中，当断路器合闸或分闸时，动触头4带动辅助触头2一起运动(而不会与辅助触头2发生相对运动)，使辅助触头2相对第二传感器313的位置发生改变。辅助触头2在断路器处于合闸位置时，距离第二传感器313的位置最近，第二传感器313会感测到辅助触头2产生的较强的位置信号，并将此位置信号传送给控制器311进行分析处理，控制器311基于该较强的位置信号实现断路器的合闸状态监测。辅助触头2在断路器处于分闸位置时，距离第二传感器313的位置最远，第二传感器313感测到的辅助触头2产生的位置信号会变弱甚至消失，控制器311基于该变弱或者消失的位置信号实现断路器的分闸状态监测。然后，控制器311经由通信接口将有关断路器的合闸或分闸状态的信息传出。

也就是说，当断路器合闸或分闸时，辅助触头2与动触头3一起运动，第二传感器313感测辅助触头2的位置，控制器311基于由第二传感器313感测的位置监测断路器的合闸或分闸状态，并经由通信接口将有关断路器的合闸或分闸状态的信息传出。

在一些实施例中，故障报警触头1和辅助触头2可以分别单独使用，也可以同时使用。若单独使用故障报警触头1，状态监测单元3中的第二传感器313可以拆除；若单独使用辅助触头2，状态监测单元3中的第一传感器312可以拆除。

在一些实施例中，第一传感器和第二传感器可以是霍尔传感器，故障报警触头和辅助触头可以分别包括磁铁。当故障报警触头或辅助触头的位置发生变化时，固定其上的磁铁会对第一传感器或第二传感器的所在位置产生不同强弱的磁场信号，第一传感器或第二传感器通过对不同强弱的磁场信号进行感测来生成故障报警触头或辅助触头的位置信号，并将该位置信号传给控制器，由控制器基于该位置信号监测断路器状态。

图2是故障报警触头1、辅助触头2、以及动触头4安装在一起的结构示意图。如图2所示，故障报警触头1包括故障报警触头座12和磁铁11；辅助触头2包括辅助触头座22和磁铁21；故障报警触头1和辅助触头2通过铆钉7与动触头4连接在一起。这里，磁铁11和磁铁21可以相同也可以不同，故障报警触头座12与辅助触头座22可以由非导磁性材料制成。

图3是将故障报警触头1和辅助触头2安装在动触头4上的铆钉7的结构图。如图3所示，铆钉7是具有台阶的铆钉，包括长度为L1的第一铆钉轴、长度为L2的第二铆钉轴、以及铆钉头部。其中，第一铆钉轴的直径为∮B，第二铆钉轴的直径为∮A，铆钉头部的直径为∮C。

图4是动触头4的结构正视图。图5是故障报警触头1和辅助触头2通过铆钉7与动触头4连接在一起的结构剖视图。下面结合图4和图5，详细描述故障报警触头1和辅助触头2与动触头4的安装结构。

如图4和图5所示，故障报警触头1通过铆钉7与动触头4连接在一起。铆钉7的第一铆钉轴的长度L1略大于故障报警触头1的最大厚度；铆钉7的第二铆钉轴的长度L2大于动触头4的厚度；铆钉7的铆钉头部的直径∮C略大于故障报警触头1中的铆钉孔的直径；动触头4的铆钉孔61的直径∮A’略大于铆钉7的第二铆钉轴的直径∮A，并且略小于铆钉7的第一铆钉轴的直径∮B；这保证了在故障报警触头1与动触头4铆接后故障报警触头1与动触头4之间仍有间隙。由于铆钉7与故障报警触头1的铆钉孔61之间留有间隙，所以故障报警触头1与动触头4连接后可以相对转动。

如图4和图5所示，辅助触头2通过铆钉7与动触头4连接在一起。辅助触头2中设置有与铆钉7配合的台阶孔；铆钉7的第一铆钉轴的长度L1略小于动触头4的厚度和辅助触头2的台阶孔中较大孔的深度之和；这保证了辅助触头2与动触头4铆接后动触头4与辅助触头2之间没有缝隙，所以辅助触头2与动触头4连接后相对于动触头4的位置是固定的。

本领域技术人员应该明白的是，虽然示出了利用具有台阶的铆钉7将故障报警触头1、辅助触头2、以及动触头4连接在一起的示例，但是在其他实施例中也可以利用不具有台阶的铆钉或者螺钉将故障报警触头1、辅助触头2、以及动触头4连接在一起。

图6是故障报警触头座12的结构示意图。如图6所示，故障报警触头12包括第一铆钉孔121、设置在第一铆钉孔121上的圆形凸台122、和第一磁铁放置槽123。其中，磁铁11放置在故障报警触头座12的第一磁铁放置槽123内，该第一磁铁放置槽123的形状为圆形或U形(图中示出圆形作为示例)，该磁铁放置槽的侧壁上设置有多条，例如3条以上第一窄条竖筋124，这些第一窄条竖筋124形成的切圆的直径略小于磁铁11的直径，使磁铁11与故障报警触头座12之间产生局部过盈配合。在一些实施例中，可以用耐中高温胶将磁铁11粘在故障报警触头座12上，以防止磁铁11在使用过程中受热后脱落。

需要说明的是，在一些实施例中，图6中所示的圆形凸台122仅设置在故障报警触头1与动触头4接触一侧的第一铆钉孔121的边缘上，以减小故障报警触头座12与动触头4的接触面，进而减小动触头4与故障报警触头1之间在运动过程中产生的摩擦力。

图7是辅助触头座22的结构示意图。如图7所示，辅助触头座22包括第二磁铁放置槽221和第二铆钉孔222。其中，辅助触头座22边缘有凸起的限位特征，以保证辅助触头2与动触头4之间保持一定的角度，且防止辅助触头2绕铆钉7发生相对转动，使辅助触头2与动触头4固定安装在一起。磁铁21放置在辅助触头座22的第二磁铁放置槽221内，该第二磁铁放置槽221的形状为圆形或U形(图中示出U形作为示例)，该第二磁铁放置槽221的侧壁上设置有多条，例如3条以上第二窄条竖筋223，这些第二窄条竖筋223形成的切圆直径尺寸略小于磁铁21的直径，使磁铁21与辅助触头座22之间产生局部过盈配合。在一些实施例中，可以用耐中高温胶将磁铁21粘在故障报警触头座22上，以防止磁铁21在使用过程中受热后脱落。

在一些实施例中，状态监测单元3可以通过用螺钉、卡勾、或两者结合的方式与断路器安装在一起。控制装置安装在状态检测单元3中。控制装置包括控制器311、第一传感器312、第二传感器313、和通信接口。控制器311在对第一传感器312和第二传感器313感测到的位置信号进行分析处理后，可以获知断路器状态并且可以经由通信接口将有关断路器状态的信息传出。在一些实施例中，控制器311可以利用光或声音信号，来指示断路器状态。

根据本发明实施例的断路器状态监测装置比传统的辅助触头和故障报警触头附件结构简单，降低了成本。同时，状态监测单元3可以被安装在断路器的非厚度方向的侧面，从而可以有效节省安装空间。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (11)

1.一种断路器状态监测装置，其特征在于，包括：

故障报警触头；以及

状态监测单元，包括第一传感器、控制器、和通信接口，其中

当所述断路器的主回路中出现故障电流导致所述断路器脱扣时，所述故障报警触头发生位置改变，

所述第一传感器感测所述故障报警触头发生位置改变后的位置，

所述控制器基于由所述第一传感器感测的位置，监测所述断路器的故障脱扣状态，并经由所述通信接口将有关所述故障脱扣状态的信息传出。

2.如权利要求1所述的断路器状态监测装置，其特征在于，还包括：

辅助触头，其中

所述状态监测单元还包括第二传感器，

当所述断路器合闸或分闸时，所述辅助触头发生位置改变，

所述第二传感器感测所述辅助触头的位置，

所述控制器基于由所述第二传感器感测的位置，监测所述断路器的合闸或分闸状态，并经由所述通信接口将有关所述合闸或分闸状态的信息传出。

3.如权利要求2所述的断路器状态监测装置，其特征在于

所述故障报警触头与所述断路器的动触头可转动地安装在一起，

当所述断路器的主回路中出现故障电流导致所述断路器脱扣时，所述故障报警触头在所述动触头的作用下发生位置改变。

4.如权利要求3所述的断路器状态监测装置，其特征在于

所述辅助触头与所述断路器的动触头固定地安装在一起，

当所述断路器合闸或分闸时，所述辅助触头与所述动触头一起运动。

5.如权利要求1所述的断路器状态监测装置，其特征在于

所述故障报警触头与所述断路器的动触头可转动地安装在一起，

当所述断路器的主回路中出现故障电流导致所述断路器脱扣时，所述故障报警触头在所述动触头的作用下发生位置改变。

6.如权利要求1所述的断路器状态监测装置，其特征在于，所述状态监测单元位于所述断路器的非厚度方向的侧面。

7.如权利要求2所述的断路器状态监测装置，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器为霍尔传感器。

8.如权利要求7所述的断路器状态监测装置，其特征在于，所述故障报警触头包括故障报警触头座和磁铁，所述磁铁与所述故障报警触头座固定地安装在一起。

9.如权利要求7所述的断路器状态监测装置，其特征在于，所述辅助触头包括辅助触头座和磁铁，所述磁铁与所述辅助触头座固定地安装在一起。

10.一种断路器状态监测装置，其特征在于，包括：

辅助触头；以及

状态监测单元，包括第二传感器、控制器、和通信接口，其中

当所述断路器合闸或分闸时，所述辅助触头发生位置改变，

所述第二传感器感测所述辅助触头的位置，

所述控制器基于由所述第二传感器感测的位置，监测所述断路器的合闸或分闸状态，并经由所述通信接口将有关所述合闸或分闸状态的信息传出。

11.如权利要求10所述的断路器状态监测装置，其特征在于

所述辅助触头与所述断路器的动触头固定地安装在一起，

当所述断路器合闸或分闸时，所述辅助触头与所述动触头一起运动。