本实用新型涉及低压电器领域，具体涉及一种具有载波通信功能的至少具有二极的断路器。
背景技术：
目前,物联网应用在电网已具有一定基础，但与泛在电力物联网“全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新”的提升目标相比，仍存在一些不足。其中一点表现为，用户状态感知深度广度不足，配电信息采集覆盖不全，用户用电信息感知不及时、不全面、不精细，设备状态量、环境量感知覆盖不足；分布式能源和各类型可控负荷的感知控制能力不足。
技术实现要素：
鉴于以上问题，本实用新型采用了一种独特的技术方案，深度感知用户侧用电信息，将用户侧用电信息上传电网云平台，实现电网物联网用户侧用电信息感知及时、全面、精细，扩大设备状态量、环境量感知覆盖。具有载波通信功能的智能微型断路器“即接即用”，支撑精确到户的低压故障判断，给线路故障抢修提供精确信息，提升低压配电网精益化管理水平。
本实用新型主要通过如下技术方案实现：
一种至少具有二极的断路器，包括外壳，所述外壳内设有至少一相极，所述相极包括相极动触头、相极静触头、相极灭弧室、相极手动操作机构、相极自由脱扣机构、至少一过流保护脱扣器和进出线接线端子，在所述外壳内还设有n极、电流检测元件、电压检测元件和至少一电子监控单元，所述n极包括n极动触头、n极静触头、n极手动操作机构、进出线接线端子，所述电子监控单元上设置有载波通信模块。
优选的，所述n极内还设有电动操作机构。
优选的，所述电流检测元件和所述电压检测元件分别与所述电子监控单元相连，并可将其输出信号传递给电子监控单元，所述电子监控单元还包括控制模块，所述控制模块接收信号并进行转换及计算后传递给所述载波通信模块，载波通信模块与集中器和/或配电变压器监测终端和/或智能通信器件进行通信。
优选的，所述载波通信模块接收远程操作指令，传递给所述控制模块，经计算后传递给电子监控单元上设置的执行模块，所述执行模块驱动电动操作机构执行相应的操作指令。
优选的，所述载波通信模块接收远程设置指令，传递给所述控制模块，所述控制模块计算后传递给电子监控单元上设置的ram和/或rom，更新相应的设置阈值或程序版本。
优选的，所述载波通信模块具有加密算法。
优选的，所述电子监控单元采集所述断路器的状态量。
优选的，所述断路器的状态量包括：合闸、分闸和脱扣。
优选的，所述载波通信模块接收合闸或分闸信号并传递给所述控制模块；
所述控制模块发出动作指令驱动电动操作机构(14)执行相应合闸或分闸动作；
感知模块反馈相应的信号给所述控制模块，所述控制模块判断执行动作成功与否并发送相应的动作执行结果信息到载波通信模块。
本实用新型的有益效果如下：
1、具有载波通信模块的断路器可采集用户侧电压、电流、剩余电流、温度、功率、电度量以及各种用电故障报警信息，深度感知用户侧用电信息，将用户侧用电信息上传电网云平台，实现电网物联网用户侧用电信息感知及时、全面、精细，扩大设备状态量、环境量感知覆盖；
2、具有载波通信的断路器具有自动分合闸功能；
3、载波通信保证通信质量的同时，也避免了穿墙问题，有效的避免设备的架设改造问题，节省了成本；
4、具有载波通信功能的断路器“即接即用”；
5、支撑精确到户的低压故障判断，给线路故障抢修提供精确信息，提升低压配电网精益化管理水平。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的断路器的整体结构示意图。
图2为本实用新型的断路器的n极内部结构示意图。
图3为本实用新型的断路器的相极内部结构示意图。
图4为本实用新型的断路器的内部结构示意图。
具体实施方式
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。
本实用新型所述的具有载波通信功能的至少具有二极的断路器，用于监控和上传用户侧用电信息，用户侧用电信息经所述断路器处理后，处理结果上传电网云平台。本实用新型的断路器具有自动分合闸、电压及电流检测、剩余电流检测、负荷辨识、电弧故障识别、温度监测及通信等功能。
请参考图1至图4所示，本实施例公开了一种具有载波通信功能的至少具有二极的断路器，所述断路器包括n极1、至少一相极2、外壳3，所述n极1和至少一相极2设于所述外壳3内。在所述n极内设置n极动触头11、n极静触头12、n极手动操作机构13、电动操作机构14、n极进出线接线端子15；所述电动操作机构14包括电机141和齿轮组142，所述电机141在接收指令后正反转驱动所述齿轮组142，所述齿轮组142带动手柄131，进而带动n极手动操作机构13驱动所述n极动触头11与所述n极静触头12断开或闭合，从而实现所述断路器的自动分合闸。
如图3所示，在所述相极2内设置有相极动触头21、相极静触头22、相极灭弧室23、相极手动操作机构24、相极自由脱扣机构25、至少一过流保护脱扣器26、进出线接线端子27。所述相极手动操作机构24可带动所述相极动触头21和相极静触头22闭合或断开，从而实现所述断路器的分闸或合闸。当所述相极动触头21和相极静触头22断开时，断开时产生的电弧可在所述相极灭弧室23中被冷却切割，从而达到灭弧的目的。所述相极自由脱扣机构25可在所述断路器遇到过载、短路等故障时使所述相极动触头21和相极静触头22断开，从而实现保护断路器的目的，此外，所述相极自由脱扣机构25具有瞬时和延时脱扣保护功能。过流保护脱扣器26可以保证断路器出现大电流时，能迅速断开，避免扩大事故范围。
如图4所示，在n极1和至少一相极2所共同形成的外壳3中，还包括电流检测元件4、电压检测元件5和至少一电子监控单元6，所述电子监控单元6上设置有载波通信模块61。所述载波通信模块61通过载波通信或给导电线注入高频信号的方式，能够节省通讯布线，共用导电线实现电能传输及通讯传递。所述电子监控单元6还包括控制模块62和执行模块63，所述电流检测元件4和电压检测元件5的输出信号分别传递给电子监控单元6，通过电子监控单元6上设置的控制模块62转换及计算后，传递给所述载波通信模块61，载波通信模块61与集中器和/或配电变压器监测终端和/或智能通信器件进行通信。
所述控制模块62包括至少一块集成电路，并具有数据处理运算功能，电流检测元件4和电压检测元件5的输出信号通过模数转换，使模拟量变为数字量，便于所述控制模块62进行傅里叶变换、小波变换、边缘计算等分析处理，进而可通过捕捉负荷功率变化有效辨别某一用电设备的投入或退出，进而得到负荷内部各个用电设备的功率消耗比例，此外，经所述控制模块62处理后的数据可上传到电网云平台。
具体的，所述电流检测元件4包括电流互感器、电流传感器或零序电流互感器中的至少一种，检测的信号包括用户侧主回路电流和剩余电流信息。所述电压检测元件5接入主回路，测得回路电压，检测的信号包括用户侧电压。所述控制模块62可将上述检测到的电流、剩余电流、电压等信号进行分解及组合并经过预设值的运算可得到功率、电度量、非侵入式负荷识别、电弧故障识别等信息。具有载波通信功能的智能断路器能通过传递以上信息并结合上级平台的算法，在一定程度的避免电路隐患造成的火灾、触电、爆炸、电击等事故。
载波通信模块61可接收远程操作指令，远程操作指令传递给控制模块62，控制模块62计算后传递给电子监控单元6上设置的执行模块63，执行模块63驱动电动操作机构14执行相应的操作指令。
进一步的，所述载波通信模块61接收远程设置指令，传递给控制模块62，所述控制模块62计算后传递给电子监控单元6上设置的ram/rom，更新相应的设置阈值或程序版本。
所述的载波通信模块61具有加密算法，用于将电流检测元件4、电压检测元件5检测信息加密后，将加密的检测信息传输上级（集中器和/或配电变压器监测终端和/或智能通信器件），接收上级（集中器和/或配电变压器监测终端和/或智能通信器件）传输的信息/或指令，并根据接收的信息/或指令执行解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制和通信线路保护操作中的至少之一。
当线路发生短路故障时，所述电流检测元件4和电压检测元件5的输出信号可传递给电子监控单元6上设置的控制模块62，控制模块62计算后传递给电子监控单元6上设置的执行模块63，所述执行模块63执行模块63驱动所述电动操作机构14执行分闸动作，同时载波通信模块61传输短路故障信号给电网云平台，电网故障抢修时，可精确到户，精准定位事故发生位置，具有载波通信功能的智能断路器可提升低压配网精益化管理水平。
当电路发生过压或欠压故障时，电流检测元件4和电压检测元件5的输出信号可传递给电子监控单元6上设置的控制模块62，所述控制模块62计算后传递给电子监控单元6上设置的执行模块63，执行模块63驱动电动操作机构14执行分闸动作，同时载波通信61传输短路故障信号给电网云平台。当电压恢复后，电流检测元件4和电压检测元件5的输出信号传递给所述控制模块62，控制模块62计算后传递给电子监控单元6上设置的执行模块63，执行模块63驱动电动操作机构14执行合闸动作，故障过程中的检测信号通过载波通信61传递电网云平台。
断路器内部还设置感知模块7，所述感知模块7包括温度传感器。温度传感器可监测关键电接点的温度，并传递给所述控制模块62处理，如若超过预警值，所述载波通信模块61可将信号传递给电网云平台进行故障预警提示，温度如若超过报警保护值，控制模块62将信号传输给所述执行模块63，所述执行模块63驱动电动操作机构14执行分闸动作，以保护电路安全，避免电气原因发生火灾，造成人员受伤或财产损失。综上所述，温度信息的提供使得相关人员在火灾产生、爆炸发生前介入，避免灾难的发生。
电子监控单元6可采集所述智能断路器的状态量；所述状态量包括分闸、合闸和脱扣，如相极动触头21和相极静触头22是否接触，并将反馈的电信号传递给电子监控单元6的控制模块62。
载波通信模块61采用载波通信方式有效的避免设备的架设改造问题，节省了成本。
根据频段的不同，电力线载波通信分为两种：宽带电力线载波通信以及窄带电力线通信。窄带电力线通信技术所使用的频段为10khz~500khz，宽带电力线通信技术所使用频段为2mhz~20mhz。宽带电力线载波通信技术最为新兴的载波技术，相对于原有的窄带电力线载波通信，宽带技术有很大的优势：
1、低压电力线宽带载波路由设计更为合理，通道建设投资相对较低。
2、低压电力线宽带载波的通道带宽较宽，传输速率较高，比窄带载波性能更优良。
3、低压电力线宽带载波的传输频段不受限，带宽范围内频段自适应。
4、低压电力线宽带载波受外界电力网络干扰小，低压电力线载波干扰频段限制在1mhz以下，而低压电力线宽带载波是建立在1mhz以上的带宽的，其基本频带为1mhz~20mhz，扩展频带为3mhz~100mhz，因此，该技术可有效避免了对外界的干扰。载波通信保证通信质量的同时，也避免了穿墙问题。由此可见，电力线载波通信是电力系统中通信方式的最佳选择。
具有载波通信功能的智能断路器与预付费电能表配套使用时，当预付费电能表余额不足时，具有载波通信功能的智能微信断路器跳闸，信号传递过程为费电能表余额不足信息传递给电子监控单元6上设置的控制模块62，控制模块62计算后传递给电子监控单元6上设置的执行模块63，并驱动电动操作机构14执行分闸动作，同时载波通信61传欠费信号给电网云平台。当续购电并充值到预付费电能表后，充值信息传递给控制模块62，控制模块62计算后传递给电子监控单元6上设置的执行模块63，执行模块63驱动电动操作机构14执行合闸动作，电力恢复。停电复电过程中的欠费充值信息通过载波通信61传递电网云平台。具有载波通信功能的智能微型断路器与预付费电能表配套使用实现欠费跳闸，续购后复电。
本实用新型可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。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，本实用新型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实用新型的范围之中。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。
1.一种至少具有二极的断路器，包括外壳（3），所述外壳（3）内设有至少一相极（2），所述相极（2）包括相极动触头（21）、相极静触头（22）、相极灭弧室（23）、相极手动操作机构（24）、相极自由脱扣机构（25）、至少一过流保护脱扣器（26）和进出线接线端子（27），在所述外壳（3）内还设有n极（1）、电流检测元件（4）、电压检测元件（5）和至少一电子监控单元（6），所述n极（1）包括n极动触头（11）、n极静触头（12）、n极手动操作机构（13）、进出线接线端子（15），其特征在于，所述电子监控单元（6）上设置有载波通信模块（61）。
2.根据权利要求1所述的一种至少具有二极的断路器，其特征在于，所述n极（1）内还设有电动操作机构（14）。
3.根据权利要求1或2所述的一种至少具有二极的断路器，其特征在于：所述电流检测元件（4）和所述电压检测元件（5）分别与所述电子监控单元（6）相连，并可将其输出信号传递给电子监控单元（6），所述电子监控单元（6）还包括控制模块（62），所述控制模块（62）接收信号并进行转换及计算后传递给所述载波通信模块（61），载波通信模块（61）与集中器和/或配电变压器监测终端和/或智能通信器件进行通信。
4.根据权利要求3所述的一种至少具有二极的断路器，其特征在于：所述载波通信模块（61）接收远程操作指令，传递给所述控制模块（62），经计算后传递给电子监控单元（6）上设置的执行模块（63）所述执行模块（63）驱动电动操作机构（14）执行相应的操作指令。
5.根据权利要求3所述的一种至少具有二极的断路器，其特征在于：所述载波通信模块（61）接收远程设置指令，传递给所述控制模块（62），所述控制模块（62）计算后传递给电子监控单元（6）上设置的ram和/或rom，更新相应的设置阈值或程序版本。
6.根据权利要求1所述的一种至少具有二极的断路器，其特征在于：所述的载波通信模块（61）具有加密算法。
7.根据权利要求1所述的一种至少具有二极的断路器，其特征在于：所述电子监控单元（6）采集所述断路器的状态量。
8.根据权利要求7所述的一种至少具有二极的断路器，其特征在于，所述断路器的状态量包括：合闸、分闸和脱扣。
9.根据权利要求3所述的一种至少具有二极的断路器，其特征在于：所述载波通信模块（61）接收合闸或分闸信号并传递给所述控制模块（62）；
所述控制模块（62）发出动作指令驱动电动操作机构(14)执行相应合闸或分闸动作；
感知模块(7)反馈相应的信号给所述控制模块（62），所述控制模块（62）判断执行动作成功与否并发送相应的动作执行结果信息到载波通信模块（61）。
技术总结