CN114156102A - 一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及断路器技术领域，且公开了一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，包括底座和ARM***，该装置结构简单，设计新颖，通过霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元，对断路器的状态进行综合诊断，得出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，对出现异常情况进行报警、处理，通过显示器具有友好的人机可触摸界面，可显示每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，等机械参数，查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线；可实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等，对故障进行手动处理或自动处理，采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性，适合广泛推广。

Description

一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，具体为一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器，断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已获得了广泛的应用。

但是现有的断路器在使用过程中，不便于对断路器的状态进行综合诊断，不便检测出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，对出现异常情况不便于进行报警和处理，不便于实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等，无法对故障进行手动处理或自动处理，且控制的实时性较低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，具备对断路器的状态进行综合诊断，得出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，对出现异常情况进行报警、处理，通过显示器具有友好的人机可触摸界面，可显示每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，等机械参数，查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线，可实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等，对故障进行手动处理或自动处理，采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性的优点，解决了不便于对断路器的状态进行综合诊断，不便检测出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，对出现异常情况不便于进行报警和处理，不便于实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等，无法对故障进行手动处理或自动处理，且控制的实时性较低的问题。

(二)技术方案

为实现上述对断路器的状态进行综合诊断，得出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，对出现异常情况进行报警、处理，通过显示器具有友好的人机可触摸界面，可显示每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，等机械参数，查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线，可实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等，对故障进行手动处理或自动处理，采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性的目的，本发明提供如下技术方案：一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，包括底座和ARM***，所述底座的顶部固定连接有等距分布的底板，所述底板的顶部固定连接有极柱，所述极柱的顶部固定连接有触臂，所述触臂的外壁套设有取电线圈，所述触臂远离极柱的一端固定连接有梅花触头，所述触臂的内壁固定连接有支架，所述支架的内部固定连接有核心电路板。

优选的，所述ARM***包括霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器、温度监测单元、无线通讯模块、显示器和信号处理单元，所述霍尔传感器、位移传感器、运动传感器和能量传感器的输出端与无线通讯模块的输入端连接，所述无线通讯模块的输出端与信号处理单元的输入端连接。

优选的，所述温度检测单元包括悬浮取电CT、无线数据发送模块和温度测量电路，所述无线数据发送模块的输出端与显示器的输入端连接，所述显示器的输出端与信号处理单元的输入端连接。

优选的，所述位移传感器用于对所述智能断路器的机械特性进行在线检测，所述霍尔传感器用于对所述智能断路器的分、合闸线圈电流和储能电机的电流进行测量。

优选的，所述运动传感器和能量传感器用于对所述智能断路器的操作机构的状态进行监控，对断路器的超行程、开具监测、合分速度的监测，弹簧机构弹簧压缩状态，传动机构和锁扣部分工作的监测。

优选的，所述温度检测单元用于实时采集断路器触臂的温度信息，所述显示器用于显示所述智能断路器每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，分合闸时间，超程，开距，不同期等机械参数，能查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线，可以实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等。

优选的，所述无线通讯模块用于接收霍尔传感器、位移传感器、运动传感器和能量传感器发出的信号，所述信号处理单元用于接收显示器和无线通讯模块发出的信息，并根据显示器和无线通讯模块发出的信息调整所述智能断路器工作。

优选的，其主要步骤为；

S1；通过霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元对智能断路器的分、合闸线圈电流和储能电机的电流、机械特性、操作机构的状态实时温度进行检测；

S2；若霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元中的一个或多个检测到故障，分别通过无线数据发送模块和无线通讯模块将信息分别发送至显示器和信号处理单元；

S3；当显示器和信号处理单元接收到无线数据发送模块和无线通讯模块发出的信息后，对故障进行手动处理或自动处理。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，具备以下有益效果：

1、该装置通过通过霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元，对一次电流电压波形的采集分析，可推算出燃弧电流的大小及燃弧时间的长短，通过对开断电流大小和次数分析推断出触头的电磨损程度和磨损量；根据检测到的分合闸机械波形，分合闸电磁铁、储能电机电流波形和在线温度实时状态，可对断路器的状态进行综合诊断，得出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，便于对出现异常情况进行报警、处理。

2、该装置通过无线通讯模块和无线数据发送模块，采用独特先进的无线通讯技术进行高压隔离和信号传输，利用其固有的绝缘性和抗电磁场干扰性及时、准确、灵敏的把信息的变化及时传送到显示器和信号处理单元，保证信号传输的效率，进而提高断路器的精准度。

3、该装置通过显示器可显示每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，分合闸时间，超程，开距，不同期等机械参数；能查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线，可以实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等，且具有友好的人机可触摸界面，便于对故障进行手动处理或自动处理，通过ARM***为核心，采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性。

该装置结构简单，设计新颖，通过霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元，对断路器的状态进行综合诊断，得出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，对出现异常情况进行报警、处理，通过显示器具有友好的人机可触摸界面，可显示每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，等机械参数，查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线；可实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等，对故障进行手动处理或自动处理，采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性，适合广泛推广。

附图说明

图1为本发明一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂整体机械结构示意图；

图2为本发明一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂的触臂剖视结构示意图；

图3为本发明一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂的触臂外观结构示意图；

图4为本发明一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂的梅花触头结构示意图；

图5为本发明一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂的***结构示意图；

图中：1、底座；2、底板；3、取电线圈；4、梅花触头；5、触臂；6、极柱；7、核心电路板；8、支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一；

请参阅图1-5，一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，包括底座1和ARM***，底座1的顶部固定连接有等距分布的底板2，便于安装极柱6，底板2的顶部固定连接有极柱6，结构简单，可靠性高，具有极高的绝缘性，极柱6的顶部固定连接有触臂5，触臂5的外壁套设有取电线圈3，触臂5远离极柱6的一端固定连接有梅花触头4，结构简单，断开速度较快，触臂5的内壁固定连接有支架8，便于安装核心电路板7，支架8的内部固定连接有核心电路板7，能够实时采集断路器触臂5的温度信息，通过对触臂5温度信息的分析可以得到断路器梅花触头4温升情况，并通过无线方式与周边的无线设备通讯，便于工作人员及时控制、维护和保养断路器，显著提高断路器状态检修的效果。

实施例二；

请参阅图1-5，ARM***包括霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器、温度监测单元、无线通讯模块、显示器和信号处理单元，霍尔传感器、位移传感器、运动传感器和能量传感器的输出端与无线通讯模块的输入端连接，无线通讯模块的输出端与信号处理单元的输入端连接，位移传感器用于对智能断路器的机械特性进行在线检测，霍尔传感器用于对智能断路器的分、合闸线圈电流和储能电机的电流进行测量，运动传感器和能量传感器用于对智能断路器的操作机构的状态进行监控，对断路器的超行程、开具监测、合分速度的监测，弹簧机构弹簧压缩状态，传动机构和锁扣部分工作的监测，无线通讯模块用于接收霍尔传感器、位移传感器、运动传感器和能量传感器发出的信号，并将信号发送至信号处理单元，采用独特先进的无线通讯技术进行高压隔离和信号传输，利用其固有的绝缘性和抗电磁场干扰性及时、准确、灵敏的把信息的变化及时传送到显示器和信号处理单元，信号处理单元用于接收显示器和无线通讯模块发出的信息，并根据显示器和无线通讯模块发出的信息调整智能断路器工作，通过对一次电流电压波形的采集分析，可推算出燃弧电流的大小及燃弧时间的长短，通过对开断电流大小和次数分析推断出触头的电磨损程度和磨损量；根据检测到的分合闸机械波形，分合闸电磁铁、储能电机电流波形和在线温度实时状态，可对断路器的状态进行综合诊断，得出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，对出现异常情况进行报警、处理。

实施例三；

请参阅图1-5，温度检测单元包括悬浮取电CT、无线数据发送模块和温度测量电路，无线数据发送模块的输出端与显示器的输入端连接，显示器的输出端与信号处理单元的输入端连接，温度检测单元用于实时采集断路器触臂5的温度信息，提高断路器的实时性，显示器用于显示智能断路器每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，分合闸时间，超程，开距，不同期等机械参数，能查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线，可以实时查看断路器梅花触头4的运行温度参数等，且具有友好的人机可触摸界面，对故障进行手动处理或自动处理，采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性。

工作原理：在使用时，通过霍尔传感器对智能断路器的分、合闸线圈电流和储能电机的电流进行测量，通过位移传感器对智能断路器的机械特性进行在线检测，通过运动传感器和能量传感器对智能断路器的操作机构的状态进行监控，对断路器的超行程、开具监测、合分速度的监测，弹簧机构弹簧压缩状态，传动机构和锁扣部分工作的监测，通过温度监测单元实时监测智能断路器的工作温度，通过对一次电流电压波形的采集分析，可推算出燃弧电流的大小及燃弧时间的长短，通过对开断电流大小和次数分析推断出触头的电磨损程度和磨损量；根据检测到的分合闸机械波形，分合闸电磁铁、储能电机电流波形和在线温度实时状态，可对断路器的状态进行综合诊断，得出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，若霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元中的一个或多个检测到故障，分别通过无线数据发送模块和无线通讯模块将信息分别发送至显示器和信号处理单元，显示器和信号处理单元接收到无线数据发送模块和无线通讯模块发出的信息后，显示器具有友好的人机可触摸界面，可显示每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，分合闸时间，超程，开距，不同期等机械参数，对故障进行手动处理或自动处理，通过ARM***为核心，采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性。

综上所述，该装置结构简单，设计新颖，通过霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元，对断路器的状态进行综合诊断，得出断路器各个环节是否正常，绝缘状态是否良好，对出现异常情况进行报警、处理，通过显示器具有友好的人机可触摸界面，可显示每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，等机械参数，查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线；可实时查看断路器梅花触头的运行温度参数等，对故障进行手动处理或自动处理，采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性，适合广泛推广。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，包括底座(1)和ARM***，其特征在于：所述底座(1)的顶部固定连接有等距分布的底板(2)，所述底板(2)的顶部固定连接有极柱(6)，所述极柱(6)的顶部固定连接有触臂(5)，所述触臂(5)的外壁套设有取电线圈(3)，所述触臂(5)远离极柱(6)的一端固定连接有梅花触头(4)，所述触臂(5)的内壁固定连接有支架(8)，所述支架(8)的内部固定连接有核心电路板(7)。

2.根据权利要求1所述的一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，其特征在于：所述ARM***包括霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器、温度监测单元、无线通讯模块、显示器和信号处理单元，所述霍尔传感器、位移传感器、运动传感器和能量传感器的输出端与无线通讯模块的输入端连接，所述无线通讯模块的输出端与信号处理单元的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，其特征在于：所述温度检测单元包括悬浮取电CT、无线数据发送模块和温度测量电路，所述无线数据发送模块的输出端与显示器的输入端连接，所述显示器的输出端与信号处理单元的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，其特征在于：所述位移传感器用于对所述智能断路器的机械特性进行在线检测，所述霍尔传感器用于对所述智能断路器的分、合闸线圈电流和储能电机的电流进行测量。

5.根据权利要求1所述的一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，其特征在于：所述运动传感器和能量传感器用于对所述智能断路器的操作机构的状态进行监控，对断路器的超行程、开具监测、合分速度的监测，弹簧机构弹簧压缩状态，传动机构和锁扣部分工作的监测。

6.根据权利要求1所述的一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，其特征在于：所述温度检测单元用于实时采集断路器触臂(5)的温度信息，所述显示器用于显示所述智能断路器每次分合闸后的分合闸位移波形，分合闸速度，分合闸时间，超程，开距，不同期等机械参数，能查看断路器分、合闸线圈电流、储能电机电流的完整电流波形曲线，可以实时查看断路器梅花触头(4)的运行温度参数等。

7.根据权利要求1所述的一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，其特征在于：所述无线通讯模块用于接收霍尔传感器、位移传感器、运动传感器和能量传感器发出的信号，所述信号处理单元用于接收显示器和无线通讯模块发出的信息，并根据显示器和无线通讯模块发出的信息调整所述智能断路器工作。

8.根据权利要求1所述的一种智能断路器用内嵌螺纹式智能感应触臂，其主要步骤为；

S1；通过霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元对所述智能断路器的分、合闸线圈电流和储能电机的电流、机械特性、操作机构的状态实时温度进行检测；

S2；若霍尔传感器、位移传感器、运动传感器、能量传感器和温度监测单元中的一个或多个检测到故障，分别通过无线数据发送模块和无线通讯模块将信息分别发送至显示器和信号处理单元；

S3；当显示器和信号处理单元接收到无线数据发送模块和无线通讯模块发出的信息后，对故障进行手动处理或自动处理。

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