技術領域
[0001] 本
發(fā)明涉及電
力監(jiān)測設備領域，具體涉及一種跌落開關監(jiān)測裝置。
背景技術
[0002] 跌落式熔斷器具有經(jīng)濟、操作方便、適應戶外環(huán)境性強等特點，被廣泛應用于10kV配電線路和配電
變壓器上，作為保護和進行設備投、切操作之用的部件。由于傳統(tǒng)上沒有對跌落式熔斷器進行監(jiān)測，當?shù)涫饺蹟嗥鞒霈F(xiàn)過流熔斷時檢修人員無法及時知道熔斷器出現(xiàn)故障，造成檢修人員不能及時處理故障，導致相關區(qū)域長時間停電。
[0003] 近幾年開始出現(xiàn)了一些跌落式熔斷器的監(jiān)測手段，如
申請號為：201620582342.3的發(fā)明
專利公開了一種跌落式熔斷器的
位置信號無源輔助
監(jiān)控系統(tǒng)，其采用滾珠開關或
水銀開關等判跌落式斷熔斷器有無出現(xiàn)跌落，然后通過無源接點信號輸出模
塊以有線方式將信號輸出，由于跌落式熔斷器的上下兩端均有高壓線路，以有線的方式
輸出信號存在較大的安全隱患，不利于推廣使用。再如申請?zhí)枮?01410256187.1的發(fā)明專利申請文件中公開了一種智能跌落式熔斷器，其通過重力感應檢測
電路檢測到跌落式熔斷器出現(xiàn)跌落時，觸發(fā)將
單片機喚醒，這種工作方式可靠性較低。具體來說，當重力感應檢測電路出現(xiàn)故障時，在跌落式熔斷器出現(xiàn)跌落時不能感應到跌落事件，或者不能將跌落事件信息發(fā)出，這樣就無法對跌落式熔斷器正常監(jiān)測。
[0004] 跌落式熔斷器在熔絲熔斷時即跌落是一種理想狀態(tài)，但現(xiàn)實使用時，由于跌落式熔斷器的
質(zhì)量、安裝不正、雜物阻塞或環(huán)境惡劣等造成的
轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的阻力較大時，在熔絲熔斷時會出現(xiàn)不能正常跌落，在這種情況下，僅僅通過開關檢測和
角度檢測等手段，就無法檢測到跌落式熔斷器當前處于熔斷未跌落狀態(tài)，檢修人員也無法及時知道熔斷器出現(xiàn)故障，造成故障不能及時處理，導致相關區(qū)域長時間停電。
[0005] 另外，現(xiàn)有電力終端在需要充電和
電流采樣時，一般采用兩個電流互感器分別執(zhí)行充電和采樣工作，本終端需要安裝在跌落式熔斷器，采用兩個電流互感器會使產(chǎn)品的較大，不利于使用。
發(fā)明內(nèi)容
[0006] 本發(fā)明的目的是針對
現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種跌落開關監(jiān)測裝置。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種跌落開關監(jiān)測裝置，包括三個狀監(jiān)測終端和匯集網(wǎng)關，所述三個狀監(jiān)測終端分別設置在三相對應的跌落式熔斷器上，每一狀監(jiān)測終端用以采集其中一相跌落式熔斷器的位置狀態(tài)和電流信號，所述三個狀監(jiān)測終端分別與匯集網(wǎng)關無線連接，以將采集的三相跌落式熔斷器的位置狀態(tài)和電流信號發(fā)送至匯集網(wǎng)關，所述匯集網(wǎng)關用以根據(jù)三相跌落式熔斷器的位置狀態(tài)和電流信號判斷三相跌落式熔斷器的工作狀態(tài)，并將三相跌落式熔斷器的位置狀態(tài)、電流信號和工作狀態(tài)發(fā)出。
[0008] 進一步的，包括固定在熔斷器外側(cè)的
外殼，所述外殼內(nèi)設有狀態(tài)檢測單元、第一處理器D4、第一
無線通信模塊、第一電源模塊和電流互感器，所述狀態(tài)檢測單元與第一處理器D4連接，用以檢測跌落式熔斷器的位置狀態(tài)，所述電流互感器和第一處理器D4分別與第一開關芯片D2連接，所述第一電源模塊包括充電電路和與充電電路連接的第一充電
電池，所述第一開關芯片D2與電流采樣電路和充電電路分別連接，所述第一處理器D4通過第一開關芯片D2控制電流互感器與電流采樣電路或充電電路接通，以進行電流采樣或?qū)Φ谝怀潆婋姵爻潆?，所述第一處理器D4與第一無線通信模塊連接，以控制第一無線通信模塊將采集的跌落式熔斷器位置狀態(tài)信息及電流數(shù)據(jù)發(fā)出。
[0009] 進一步的，所述第一電源模塊還包括
備用電池，所述第一充電電池和備用電池分別與第二開關芯片D3連接，所述第二開關芯片D3從備用電池獲取工作
電壓，所述第一處理器D4與第一充電電池之間連接有電量反饋電路，當所述第一充電電池的電量高于設定
閾值時，所述第一處理器D4通過第二開關芯片D3控制第一充電電池向終端供電，當所述第一充電電池的電量低于設定閾值時，所述第一處理器D4通過第二開關芯片D3控制備用電池向終端供電。
[0010] 進一步的，所述狀態(tài)檢測單元包括與第一處理器D4連接的開關檢測單元，所述開關檢測單元在未檢測到跌落式熔斷器跌落時，所述第一處理器D4以休眠狀態(tài)運行，所述開關檢測單元在檢測到跌落式熔斷器跌落時喚醒第一處理器D4，所述第一處理器D4和備用電池還連接有時鐘芯片D5，所述時鐘芯片D5以設定時間間隔喚醒第一處理器D4，所述狀態(tài)檢測單元包括還包括角度檢測單元，所述第一處理器D4在喚醒狀態(tài)下控制角度檢測單元和第一開關芯片D2工作，并控制第一無線通信模塊將跌落式熔斷器位置狀態(tài)信息及電流數(shù)據(jù)發(fā)出。
[0011] 進一步的，所述電流采樣電路包括
電阻R15和電阻R16，所述電阻R15和電阻R16的一端分別與電流互感器的兩端連接，且其另一端之間連接有電阻R18，所述電阻R15的另一端與電阻R21的一端連接，所述電阻R21和電阻R16的另一端分別與第一處理器D4連接，所述電阻R18并聯(lián)有電容C27，所述電阻R21和電阻R16的另一端之間連接有電容C29。
[0012] 進一步的，所述開關檢測單元包括位置開關Q4，所述位置開關Q4的一端通過電阻R46與第一電源模塊的正極連接，且其另一端與第一處理器D4連接，所述位置檢測開關Q4包括水銀開關或滾珠開關。
[0013] 進一步的，所述角度檢測單元包括與第一處理器D4連接的角度
傳感器D1以及連接在角度傳感器D1與第一處理器D4之間的電源控制電路，所述電源控制電路包括發(fā)射極與第一處理器D4連接的
三極管VT1，所述三極管VT1的基極通過電阻R11與第一處理器D4連接，三極管VT1的集
電極依次通過電阻R13和電阻R5與角度傳感器D1連接，所述角度傳感器D1與電阻R5之間還與電容C18的一端連接，所述電容C18的另一端接地，所述三極管VT1發(fā)射極與地之間連接有電容C24，且其集電極與地之間還連接有電容C23。
[0014] 進一步的，所述匯集網(wǎng)關包括與第一無線通信模塊無線連接的第二無線通信模塊，所述第二無線通信模塊與第二處理器D15連接，所述第二處理器D15連接有電源模塊和上報通信單元。
[0015] 進一步的，所述電源模塊包括
開關電源，所述開關電源連接有第二充電電路和第三開關芯片D11，所述第二充電電路和第三開關芯片D11分別與第二充電電池連接，所述第三開關芯片D11與第二處理器D15之間連接有穩(wěn)壓電路，所述第二充電電路和第三開關芯片D11分別與第二處理器D15連接，所述第三開關芯片D11由第二充電電池供電，且其由第二處理器D15控制實現(xiàn)開關電源或第二充電電池向匯集網(wǎng)關供電，所述第二充電電路的輸出端與第二處理器D15之間連接有電壓反饋電路。
[0016] 進一步的，所述第二處理器D15還連接有顯示單元，所述顯示單元包括若干LED指示燈。
[0017] 有益效果：1、裝置由設置在跌落式熔斷器上的狀監(jiān)測終端和與狀監(jiān)測終端無線連接的匯集網(wǎng)關組成，狀監(jiān)測終端體積較小且功耗較低，避免受安裝限制，匯集網(wǎng)關不受安裝限制且便于取電，可采用大功率的上報通信單元與遠程實時通信；
[0018] 2、本發(fā)明的狀監(jiān)測終端采用一個電流互感器，通過第一開關芯片切換電流互感器與電流采樣電路或充電電路連通，從而可切換進行電流采樣和對第一充電電池充電，與常規(guī)采用兩個電流互感器相比，可縮小產(chǎn)品的尺寸；
[0019] 3、狀監(jiān)測終端采用第一充電電池和備用電池兩種供電方式，可提高供電及工作的
穩(wěn)定性，比延長電池的更換時間；
[0020] 4、狀監(jiān)測終端通過固定在跌落式熔斷器上，當熔斷器出現(xiàn)熔斷跌落時，狀態(tài)檢測單元可檢測到跌落事件，當熔斷器出現(xiàn)熔斷但未能正常跌落時，可通過電流采集單元采集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)；
[0021] 5、第一處理器具有休眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)兩種工作方式，節(jié)省電量；
[0022] 6、通過開關檢測、角度檢測和電流檢測三種檢測方式，提高了熔斷器狀態(tài)判斷的準確性；
[0023] 7、時鐘芯片定時喚醒第一處理器對熔斷器進行主動檢測，從而避免開關檢測單元異常造成無法檢測到熔斷器出現(xiàn)跌落，主動檢測時也可通過對比開關檢測、角度檢測和電流檢測的結(jié)果，判斷開關檢測單元、角度檢測單元和電流采樣是否異常。
附圖說明
[0024] 圖1是本發(fā)明
實施例的跌落開關監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明實施例的狀監(jiān)測終端的原理
框圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明實施例的第一開關芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明實施例的第二開關芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖5是本發(fā)明實施例的電量反饋電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖6是本發(fā)明實施例的電流采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖7是本發(fā)明實施例的角度檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖8是本發(fā)明實施例的開關檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖9是本發(fā)明實施例的時鐘芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖10是本發(fā)明實施例的第一處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖11是本發(fā)明實施例的第一充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖12是本發(fā)明實施例的匯集網(wǎng)關的原理框圖；
[0036] 圖13是本發(fā)明實施例的第三開關芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖14是本發(fā)明實施例的第二處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖15是本發(fā)明實施例的電壓反饋電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖16是本發(fā)明實施例的充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖17是本發(fā)明實施例的穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0041] 下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0042] 如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種跌落開關監(jiān)測裝置，包括三個狀監(jiān)測終端101和匯集網(wǎng)關102，三個狀監(jiān)測終端101分別設置在A、B、C三相對應的跌落式熔斷器103上，每一個狀監(jiān)測終端101用以采集其中一相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)和電流信號，三個狀監(jiān)測終端101分別與匯集網(wǎng)關102無線連接，以將采集的三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)和電流信號發(fā)送至匯集網(wǎng)關102，匯集網(wǎng)關102用以根據(jù)三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)和電流信號判斷三相跌落式熔斷器103的工作狀態(tài)，具體的，當檢測到三相跌落式熔斷器
103的位置狀態(tài)處于閉合位置，且三相跌落式熔斷器103的電流不為零時，則跌落式熔斷器
103的工作狀態(tài)為正常工作狀態(tài)；當檢測到跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)處于跌落位置，且跌落式熔斷器103的電流為零時，則跌落式熔斷器的工作狀態(tài)為熔斷跌落；當檢測到三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)處于閉合位置，且跌落式熔斷器103的電流為零時，則跌落式熔斷器的工作狀態(tài)為疑似熔斷未跌落狀態(tài)，匯集網(wǎng)關102將三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)、電流信號和工作狀態(tài)發(fā)出，三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)、電流信號以及工作狀態(tài)可上傳存儲在后臺
服務器中，作為故障分析的歷史數(shù)據(jù)。當三相跌落式熔斷器103的工作狀態(tài)為熔斷跌落或疑似熔斷未跌落狀態(tài)，可提醒或通知檢修人員盡快處理故障。
[0043] 如圖2至11所示，本發(fā)明實施例的狀監(jiān)測終端101包括固定在熔斷器外側(cè)的外殼，外殼優(yōu)選采用防水的絕緣外殼。在外殼內(nèi)設有狀態(tài)檢測單元1、第一處理器D4、第一無線通信模塊2、第一電源模塊3和電流互感器4等，其中，第一處理器D4優(yōu)選采用單片機，狀態(tài)檢測單元1與第一處理器D4連接，用以檢測跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)，并將檢測的跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)以
電信號發(fā)送給第一處理器D4，電流互感器4在外殼內(nèi)呈套設在跌落式熔斷器103外周設置，進而可采集跌落式熔斷器103通過的電流信號。
[0044] 電流互感器4和第一處理器D4分別與第一開關芯片D2連接，第一電源模塊3包括充電電路5和第一充電電池6。充電電路5與第一充電電池6連接，充電電路5包括由
二極管VD1、二極管VD2、二極管VD3和二極管VD4組成的橋式整流電路，橋式整流電路連接有充電芯片D7等，第一開關芯片D2與電流采樣電路7和充電電路5分別連接。僅在需要進行電流采樣時，第一處理器D4控制第一開關芯片D2將電流互感器4與電流采樣電路7接通，否則，第一處理器D4控制第一開關芯片D2將電流互感器4與充電電路5接通，以對第一充電電池6充電。第一處理器D4與第一無線通信模塊2連接，以控制第一無線通信模塊2將采集的跌落式熔斷器103位置狀態(tài)信息及電流數(shù)據(jù)發(fā)出。
[0045] 在用電較少的時間段，熔斷器上通過的電流較小時，可能會出現(xiàn)電流互感器4獲取的電流不足以滿足充電需求，此時，第一充電電池6可能會出現(xiàn)電量損耗而不能向終端正常供電，因此，本發(fā)明實施例的第一電源模塊還包括備用電池8，第一充電電池6和備用電池8分別與第二開關芯片D3連接，第二開關芯片D3從備用電池8獲取工作電壓，從而保證電池切換操作正常進行。第一處理器D4與第一充電電池6之間連接有電量反饋電路9，以采集監(jiān)測第一充電電池6的電量。當?shù)谝怀潆婋姵?的電量高于設定閾值時，第一處理器D4通過第二開關芯片D3控制第一充電電池6向終端供電，當?shù)谝怀潆婋姵?的電量低于設定閾值時，第一處理器D4通過第二開關芯片D3控制備用電池8向終端供電。為了適應多種
溫度環(huán)境，備用電池8可采用一個高低壓電池，優(yōu)選采用如電壓為3.6V、容量為大于等于1200mAh的高低溫電池，無需再設置降壓電路，可直接對終端供電。
[0046] 本發(fā)明實施例的狀態(tài)檢測單元1包括與第一處理器D4連接的開關檢測單元11。為了節(jié)約第一充電電池6和備用電池8的電量，第一處理器D4優(yōu)選具有休眠狀態(tài)和喚醒狀態(tài)兩種工作模式，開關檢測單元11在未檢測到跌落式熔斷器103跌落時，第一處理器D4以休眠狀態(tài)運行，進而減小耗電量。開關檢測單元11在檢測到跌落式熔斷器103跌落時喚醒第一處理器D4，第一處理器D4還連接有時鐘芯片D5，時鐘芯片5還與備用電池8連接，以直接從備用電池8上獲取工作電壓，在電源切換期間，時鐘芯片D5不會出現(xiàn)斷電。時鐘芯片D5以設定時間間隔喚醒第一處理器D4，狀態(tài)檢測單元1包括還包括角度檢測單元12，第一處理器D4在喚醒狀態(tài)下控制角度檢測單元12和第一開關芯片D2工作，以測量跌落式熔斷器103的角度和電流，并控制第一無線通信模塊2將跌落式熔斷器103位置狀態(tài)信息及電流數(shù)據(jù)發(fā)出。第一處理器D4將跌落式熔斷器103位置狀態(tài)信息發(fā)出后再次進入休眠狀態(tài)，直至開關檢測單元11或時鐘芯片D5再次將其喚醒。
[0047] 本發(fā)明實施例的電流采樣電路6包括電阻R15和電阻R16，電阻R15和電阻R16的一端分別與電流互感器5的兩端連接，電阻R15和電阻R16的另一端之間連接有電阻R18，電阻R15的另一端與電阻R21的一端連接，電阻R21和電阻R16的另一端分別與第一處理器D4連接。為了提高提供給第一處理器D4的信號的穩(wěn)定性，在電阻R18并聯(lián)有電容C27，在電阻R21和電阻R16的另一端之間連接有電容C29。
[0048] 本發(fā)明實施例的開關檢測單元包括位置開關Q4，位置檢測開關Q4可以采用水銀開關或滾珠開關。位置開關Q4的一端通過電阻R46與第一電源模塊3的正極連接，且其另一端與第一處理器D4連接。當?shù)涫饺蹟嗥?03發(fā)生熔斷跌落時，位置開關Q4從斷開狀態(tài)閉合，進而提供
高電平信號給第一處理器D4。
[0049] 本發(fā)明實施例的角度檢測單元12包括與第一處理器D4連接的角度傳感器D1以及連接在角度傳感器D1與第一處理器D4之間的電源控制電路。具體的，電源控制電路包括一個三極管VT1，三極管VT1的發(fā)射極與第一處理器D4連接，以獲取工作電壓，三極管VT1的基極通過電阻R11與第一處理器D4連接，三極管VT1的集電極依次通過電阻R13和電阻R5與角度傳感器D1連接。第一處理器D4在休眠狀態(tài)下向三極管VT1的基極提供低電平信號，進而使三極管VT1的發(fā)射極和集電極處于截止狀態(tài)，進而角度傳感器D1的供電電源被切斷，角度傳感器D1不工作。第一處理器D4在喚醒狀態(tài)下向三極管VT1的基極輸入高電平，并觸發(fā)三極管VT1導通，角度傳感器D1得電工作。進而避免在第一處理器D4處于休眠狀態(tài)下角度傳感器D1浪費電量。
[0050] 為了提高角度傳感器D1供電電壓的穩(wěn)定性，在角度傳感器D1與電阻R5之間還與電容C18的一端連接，電容C18的另一端接地，三極管VT1發(fā)射極與地之間連接有電容C24，且其集電極與地之間還連接有電容C23。
[0051] 本發(fā)明實施例優(yōu)選采用的第一無線通信模塊2為2.4G無線模塊或低功耗LoRa/FSK模塊，但不限于以上三種模塊，可以根據(jù)客戶需要進行選擇。
[0052] 如圖12至17所示，本發(fā)明實施例的匯集網(wǎng)關102包括第二無線通信模塊21，第二無線通信模塊21與第一無線通信模塊2無線連接，第二無線通信模塊21與第二處理器D15連接，第二處理器D15優(yōu)選采用單片機，第二處理器D15控制第二無線通信模塊21接收第一無線通信模塊2發(fā)出的三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)和電流信號等數(shù)據(jù)，第二處理器D15還根據(jù)接收的三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)和電流信號判斷三相跌落式熔斷器103的的工作狀態(tài)，第二處理器D15連接有第二電源模塊22和上報通信單元23，其中，第二電源模塊22用來向匯集網(wǎng)關102供電，第二處理器D15控制上報通信單元23用來把三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)、電流信號和工作狀態(tài)發(fā)出。
[0053] 本發(fā)明實施例的電源模塊22包括開關電源24，開關電源24為AC220V輸入，DC5V輸出，開關電源24連接有第二充電電路25和第三開關芯片D11，其中，第二充電電路25包括充電芯片D12等。第二充電電路25和第三開關芯片D11分別與第二充電電池26連接，第三開關芯片D11與第二處理器D15之間連接有穩(wěn)壓電路27，穩(wěn)壓電路27包括穩(wěn)壓芯片D17等。第二充電電路25和第三開關芯片D11分別與第二處理器D15連接，第三開關芯片D11由第二充電電池26供電，避免在切換供電過程中出現(xiàn)斷電，第三開關芯片D11由第二處理器D15控制工作，當交流供電正常時，第二處理器D15控制第三開關芯片D11將開關電源24與穩(wěn)壓芯片D17接通，從而，匯集網(wǎng)關102由開關電源24供電工作，當交流電源斷電或開關電源24出現(xiàn)故障時，第二處理器D15控制第三開關芯片D11將第二充電電池26與穩(wěn)壓電路27連接，從而匯集網(wǎng)關102由第二充電電池供電工作。第二充電電路25的輸出端與第二處理器D15之間連接有電壓反饋電路29，當交流電源供電恢復正常時，第二處理器D15通過電壓反饋電路29檢測到第二充電電路25的輸出端電壓升高，進而控制第三開關芯片D11切換為開關電源24與穩(wěn)壓芯片D17接通。
[0054] 本發(fā)明實施例的第二處理器D15還連接有顯示單元28，顯示單元28包括若干LED指示燈，通過LED指示燈來本地顯示監(jiān)測裝置的工作狀態(tài)。具體的，可以設置如供電指示燈VD3、電流采集指示燈VD4和通訊指示燈VD5等。供電指示燈VD3用來顯示供電狀態(tài)。電流采集指示燈VD4用來顯示電流采集是否正常，當有電流為零時，故障指示燈即亮起，通訊指示燈VD5用來顯示通訊是否正常。
[0055] 本發(fā)明實施例的上報通信單元23可以采用如RS485或RS232等有線的方式接入本地的如TTU等設備，然后再與本地設備一同上傳數(shù)據(jù)至服務器。在沒有本地設備的情況下，可通過設置如2G/3G/4G/NBIOT等無線通信模塊，以無線方式將三相跌落式熔斷器103的位置狀態(tài)、電流信號和工作狀態(tài)等發(fā)送給服務器。
[0056] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，其它未具體描述的部分，屬于現(xiàn)有技術或公知常識。在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
