开关柜控制回路的保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及开关柜技术领域，具体涉及一种开关柜控制回路的保护装置。


背景技术：

2.开关柜是电力系统中的一种重要的电气设备，通过对开关柜的合闸、分闸操作，可控制线路的接通、切断。
3.目前，在一种常用的户内开关柜中，在用户操作合闸或分闸后，如果成功合闸或分闸，正常情况下合闸线圈或分闸线圈的供电电路，即控制回路会断开。而如果合闸失败或分闸失败，那么合闸线圈或分闸线圈会持续供电，在长时间持续供电下很容易造成合闸线圈或分闸线圈的损坏，或者控制回路的空气开关断开。这样便需要维修人员到现场处理，影响用户用电，而且会增加用电成本。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种开关柜控制回路的保护装置，能够在开关柜合闸或分闸失败的情况下保护控制回路，避免出现线圈损坏或空气开关断开的情况，有效保障用户用电，降低用电成本。
5.本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种开关柜控制回路的保护装置，所述控制回路包括回路电源、回路开关、合闸操作支路和分闸操作支路，其中，在通过所述合闸操作支路操作所述开关柜合闸成功后，所述合闸操作支路被切断，否则所述合闸操作支路维持导通，在通过所述分闸操作支路操作所述开关柜分闸成功后，所述分闸操作支路被切断，否则所述分闸操作支路维持导通，所述保护装置包括：电流检测模块，所述电流检测模块对应所述控制回路设置，所述电流检测模块用于对所述控制回路的电流进行检测以获取电流信号；开关控制模块，所述开关控制模块与所述回路开关的控制部相连；主控模块，所述主控模块分别与所述电流检测模块和所述开关控制模块相连，所述主控模块用于根据所述电流信号向所述开关控制模块发出指令信号，以通过所述回路开关的控制部控制所述回路开关的开关部断开，以在所述开关柜合闸失败或分闸失败时保护所述控制回路。
7.所述的开关柜控制回路的保护装置还包括：电源模块，所述电源模块分别与所述电流检测模块、所述开关控制模块和所述主控模块相连，所述电源模块用于为所述电流检测模块、所述开关控制模块和所述主控模块供电。
8.所述电流检测模块包括霍尔电流传感器。
9.所述开关控制模块通过四脚连接器与所述回路开关的控制部相连，所述开关控制模块包括第一开关单元，所述第一开关单元的控制端与所述主控模块相连，所述第一开关单元的两个开关端分别与所述四脚连接器的第一引脚和第三引脚相连，所述电源模块的火线端与所述四脚连接器的第二引脚相连，所述电源模块的零线端与所述四脚连接器的第一引脚相连，所述主控模块通过控制所述第一开关单元导通，以通过所述回路开关的控制部
控制所述回路开关的开关部断开。
10.所述开关控制模块还包括第二开关单元，所述第二开关单元的控制端与所述主控模块相连，所述第二开关单元的两个开关端分别与所述四脚连接器的第一引脚和第四引脚相连，所述主控模块通过控制所述第二开关单元导通，以通过所述回路开关的控制部控制所述回路开关的开关部恢复闭合。
11.所述的开关柜控制回路的保护装置还包括报警模块，所述报警模块与所述主控模块相连，所述主控模块还用于在控制所述回路开关的开关部断开时，控制所述报警模块发出报警信号。
12.所述报警模块包括第三开关单元和报警灯，所述第三开关单元的控制端与所述主控模块相连，所述第三开关单元的两个开关端分别与所述报警灯的两个电源导通端相连。
13.所述主控模块包括stm32系列的mcu。
14.本实用新型的有益效果：
15.本实用新型通过电流检测模块检测控制回路的电流信号，通过主控模块基于电流信号控制回路开关断路，由此，能够在开关柜合闸或分闸失败的情况下保护控制回路，避免出现线圈损坏或空气开关断开的情况，有效保障用户用电，降低用电成本。
附图说明
16.图1为本实用新型一个实施例的开关柜控制回路及其保护装置的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例的开关柜控制回路的保护装置的方框示意图；
18.图3为本实用新型一个实施例的开关柜控制回路的保护装置的方框示意图；
19.图4为本实用新型一个实施例的主控模块的电路拓扑图；
20.图5为本实用新型一个实施例的电流检测模块的电路拓扑图；
21.图6为本实用新型一个实施例的第一开关单元的电路拓扑图；
22.图7为本实用新型一个实施例的电源模块的电路拓扑图；
23.图8为本实用新型一个实施例的第二开关单元的电路拓扑图；
24.图9为本实用新型一个实施例的第三开关单元的电路拓扑图；
25.图10为本实用新型一个实施例的接口模块的电路拓扑图。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1所示，在本实用新型的实施例中，控制回路包括回路电源、回路开关cj、合闸操作支路和分闸操作支路，合闸操作支路包括合闸按钮hb和合闸线圈hq，分闸操作支路包括分闸按钮fb和分闸线圈tq。用户可通过合闸按钮hb和分闸按钮fb分别进行合闸操作和分闸操作，其中，在通过合闸操作支路操作开关柜合闸成功后，合闸操作支路会被切断，若合闸失败，则合闸操作支路维持导通；在通过分闸操作支路操作开关柜分闸成功后，分闸操作支路会被切断，若分闸失败，分闸操作支路维持导通。上述的合闸成功或分闸成功后，合闸
操作支路或分闸操作支路被切断的设计，可有效避免控制回路的持续通电，然而当合闸失败或分闸失败时，则需要采用本实用新型实施例的保护装置进行保护。
28.如图1和图2所示，本实用新型实施例的开关柜控制回路的保护装置包括电流检测模块10、开关控制模块20和主控模块30。其中，电流检测模块10对应控制回路设置，电流检测模块10用于对控制回路的电流进行检测以获取电流信号；开关控制模块20与回路开关cj的控制部相连；主控模块30分别与电流检测模块10和开关控制模块20相连，主控模块30用于根据电流信号向开关控制模块20发出指令信号，以通过回路开关cj的控制部控制回路开关cj的开关部断开，以在开关柜合闸失败或分闸失败时保护控制回路。
29.进一步地，如图1和图3所示，本实用新型实施例的开关柜控制回路的保护装置还可包括电源模块40，电源模块40分别与电流检测模块10、开关控制模块20和主控模块30相连，电源模块40用于为电流检测模块10、开关控制模块20和主控模块30供电。
30.在本实用新型的一个实施例中，主控模块30包括图4所示的stm32系列的mcu。
31.在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，电流检测模块包括霍尔电流传感器hr1和hr2，分别设置于控制回路的两条电源线，位于回路开关cj的开关部后级、合闸操作支路和分闸操作支路前级。如图5和图4所示，两个霍尔电流传感器均为chcs系列传感器，其检测到的电流信号通过adc0和adc1脚输入到mcu。
32.在本实用新型的一个实施例中，如图1、图6和图7所示，开关控制模块20通过四脚连接器与回路开关cj的控制部相连，开关控制模块20包括第一开关单元，第一开关单元的控制端与主控模块30相连，第一开关单元的两个开关端分别与四脚连接器的第一引脚和第三引脚相连，电源模块40的火线端与四脚连接器的第二引脚相连，电源模块40的零线端与四脚连接器的第一引脚相连，主控模块30通过控制第一开关单元导通，以通过回路开关cj的控制部控制回路开关cj的开关部断开。如图6、图4和图7所示，第一开关单元由型号为moc3081s的光耦构成，其rel1脚作为控制端连接到mcu，k1-1和k1-2脚作为两个开关端连接到四脚连接器p2。mcu通过adc0和adc1脚接收到持续的电流信号时，说明控制回路持续通电，即出现了合闸失败或分闸失败，此时mcu可经rel1脚输出电平作为指令信号，触发光耦导通，四脚连接器p2的1、3引脚接通，回路开关cj的控制部控制回路开关cj的开关部断开，由此，实现了对控制回路的保护。
33.在本实用新型的一个实施例中，如图1、图8和图7所示，开关控制模块20还可包括第二开关单元，第二开关单元的控制端与主控模块30相连，第二开关单元的两个开关端分别与四脚连接器的第一引脚和第四引脚相连，主控模块30通过控制第二开关单元导通，以通过回路开关cj的控制部控制回路开关cj的开关部恢复闭合。如图8、图4和图7所示，第二开关单元由型号为moc3081s的光耦构成，其rel2脚作为控制端连接到mcu，k2-1和k2-2脚作为两个开关端连接到四脚连接器p2。mcu在控制回路开关cj的开关部断开后，为了使控制回路恢复运行，可在延时预设时间，例如3～5秒时经rel2脚输出电平作为指令信号，触发光耦导通，四脚连接器p2的1、4引脚接通，回路开关cj的控制部控制回路开关cj的开关部恢复闭合，由此，实现控制回路的恢复运行。
34.在本实用新型的一个实施例中，开关柜控制回路的保护装置还可包括报警模块，报警模块与主控模块30相连，主控模块30还用于在控制回路开关cj的开关部断开时，控制报警模块发出报警信号。
35.其中，报警模块可包括第三开关单元和报警灯，如图1和图9所示，第三开关单元的控制端与主控模块30相连。第三开关单元的两个开关端可分别与报警灯的两个电源导通端相连。如图9和图4所示，第三开关单元包括三极管和继电器，其rel3脚作为控制端连接到mcu，k3-1和k3-2脚作为两个开关端连接到报警灯的两个电源导通端。mcu通过adc0和adc1脚接收到持续的电流信号时，说明控制回路持续通电，即出现了合闸失败或分闸失败，此时mcu可经rel3脚输出电平，三极管导通，继电器得电吸合，报警灯的两个电源导通端相导通，报警灯亮，从而实现合闸失败或分闸失败时的报警。
36.需要说明的是，本实用新型实施例所采用的mcu，其经adc0和adc1脚接收到持续的电流信号时，经rel1脚和rel3脚分别输出电平信号；延时预设时间时，经rel2脚输出电平信号，均是该mcu的现有功能，本实用新型实施例的方案中并不包含控制程序的改进。
37.如图7所示，电源模块40包括hlk系列的acdc转换器和xc6206系列的稳压器，其不仅可以提供交流电，还可以提供直流电，满足开关柜控制回路的保护装置中所有用电器件的用电需求。
38.此外，如图10所示，本实用新型实施例的开关柜控制回路的保护装置还可包括接口模块，其包括usb接口和型号为ch340n的串口芯片，其可以实现保护装置与外部设备的信息传输，实现保护装置的功能扩展。
39.此外，如图4所示，本实用新型实施例的开关柜控制回路的保护装置还可包括复位按钮s1，通过复位按钮s1可实现保护装置的复位，使保护装置的所有模块恢复初始状态。
40.根据本实用新型实施例的开关柜控制回路的保护装置，通过电流检测模块检测控制回路的电流信号，通过主控模块基于电流信号控制回路开关断路，由此，能够在开关柜合闸或分闸失败的情况下保护控制回路，避免出现线圈损坏或空气开关断开的情况，有效保障用户用电，降低用电成本。
41.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表
述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
46.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
47.应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
48.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
49.此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
50.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种开关柜控制回路的保护装置，其特征在于，所述控制回路包括回路电源、回路开关、合闸操作支路和分闸操作支路，其中，在通过所述合闸操作支路操作所述开关柜合闸成功后，所述合闸操作支路被切断，否则所述合闸操作支路维持导通，在通过所述分闸操作支路操作所述开关柜分闸成功后，所述分闸操作支路被切断，否则所述分闸操作支路维持导通，所述保护装置包括：电流检测模块，所述电流检测模块对应所述控制回路设置，所述电流检测模块用于对所述控制回路的电流进行检测以获取电流信号；开关控制模块，所述开关控制模块与所述回路开关的控制部相连；主控模块，所述主控模块分别与所述电流检测模块和所述开关控制模块相连，所述主控模块用于根据所述电流信号向所述开关控制模块发出指令信号，以通过所述回路开关的控制部控制所述回路开关的开关部断开，以在所述开关柜合闸失败或分闸失败时保护所述控制回路。2.根据权利要求1所述的开关柜控制回路的保护装置，其特征在于，还包括：电源模块，所述电源模块分别与所述电流检测模块、所述开关控制模块和所述主控模块相连，所述电源模块用于为所述电流检测模块、所述开关控制模块和所述主控模块供电。3.根据权利要求1所述的开关柜控制回路的保护装置，其特征在于，所述电流检测模块包括霍尔电流传感器。4.根据权利要求2所述的开关柜控制回路的保护装置，其特征在于，所述开关控制模块通过四脚连接器与所述回路开关的控制部相连，所述开关控制模块包括第一开关单元，所述第一开关单元的控制端与所述主控模块相连，所述第一开关单元的两个开关端分别与所述四脚连接器的第一引脚和第三引脚相连，所述电源模块的火线端与所述四脚连接器的第二引脚相连，所述电源模块的零线端与所述四脚连接器的第一引脚相连，所述主控模块通过控制所述第一开关单元导通，以通过所述回路开关的控制部控制所述回路开关的开关部断开。5.根据权利要求4所述的开关柜控制回路的保护装置，其特征在于，所述开关控制模块还包括第二开关单元，所述第二开关单元的控制端与所述主控模块相连，所述第二开关单元的两个开关端分别与所述四脚连接器的第一引脚和第四引脚相连，所述主控模块通过控制所述第二开关单元导通，以通过所述回路开关的控制部控制所述回路开关的开关部恢复闭合。6.根据权利要求5所述的开关柜控制回路的保护装置，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述主控模块相连，所述主控模块还用于在控制所述回路开关的开关部断开时，控制所述报警模块发出报警信号。7.根据权利要求6所述的开关柜控制回路的保护装置，其特征在于，所述报警模块包括第三开关单元和报警灯，所述第三开关单元的控制端与所述主控模块相连，所述第三开关单元的两个开关端分别与所述报警灯的两个电源导通端相连。8.根据权利要求1-7中任一项所述的开关柜控制回路的保护装置，其特征在于，所述主控模块包括stm32系列的mcu。

技术总结
本实用新型提供一种开关柜控制回路的保护装置，包括：电流检测模块，电流检测模块对应控制回路设置，电流检测模块用于对控制回路的电流进行检测以获取电流信号；开关控制模块，开关控制模块与回路开关的控制部相连；主控模块，主控模块分别与电流检测模块和开关控制模块相连，主控模块用于根据电流信号向开关控制模块发出指令信号，以通过回路开关的控制部控制回路开关的开关部断开，以在开关柜合闸失败或分闸失败时保护控制回路。本实用新型能够在开关柜合闸或分闸失败的情况下保护控制回路，避免出现线圈损坏或空气开关断开的情况，有效保障用户用电，降低用电成本。降低用电成本。降低用电成本。


技术研发人员：陆晓晖 夏天雷 葛鑫 张飞云
受保护的技术使用者：常州森源新创开关有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/8/13