[发明专利]一种低压物联网断路器及其故障检测方法

说明书

本发明涉及一种低压物联网断路器及其故障检测方法。一种低压物联网断路器，包括电流互感器、电压互感器、采样模块、NB‑IoT通信器、温度检测模块、开关驱动模块、电源模块和处理器；所述电流互感器、所述电压互感器分别与所述采样模块连接；所述采样模块、所述NB‑IoT通信器、所述温度监测模块所述开关驱动模块、所述电源模块分别与所述处理器连接。1、本发明提供的物联网断路器，集物联网通信、保护、计量、故障研判及上报等功能于一体，同时保证设备小型化，且数据采集精度高、范围宽；2、本发明提供的断路器采用基于NB‑IoT物联网通信技术，与主站稳定连接，且极大的提升电网数据统计及调配速度，其具备能耗低、覆盖面广。

技术领域

本发明涉及低压物联网，尤其涉及一种低压物联网断路器及其故障检测方法。

背景技术

断路器是广泛应用于低压配网系统中的一种关键设备，对其要求也越来越高。新一代断路器正朝着智能化、小型化、可靠性、多功能的方向发展。目前市面上的智能断路器产品参差不齐。

传统的断路器只具备基本的热磁脱扣保护功能，近年来发展的电子式断路器，部分兼具分励脱扣保护和RS485通讯功能，但仍然存在些不足：有些智能型断路器体积偏大违背小型化设计发展趋势、还未实现故障信息可靠上报、采样精度较低无法满足高精度计量和智能台区管理需求、取电可靠性和设备智能化程度需提升，目前应用范围受到较严重的限制，不能满足智能电力物联网的发展要求。

故障上报的可靠性亟待提高。目前低压台区配电数据均经由TTU(配电终端)上传主站，当发生故障时，故障线路的各级监测设备会蜂拥上报事件，由于设备数量较大，信道极易产生拥堵，传输过程中易受电磁干扰，信号覆盖面积有限，停电运行时间不长等因素造成故障(尤其是停电故障)上报成功率低，导致主站无法实时感知末端电网各拓扑层级异常情况，给电力公司日常运维工作带来很大压力。

电子式断路器中电流互感器不仅作为电流自生电源供电，同时还承担着电流采样的作用。目前已知的单磁芯电流互感器方案难以兼顾高效取电和宽范围、高精度采样，较大电流才开始取电；电流测量精度较差，采样电阻串联在整流二极管和负载中，使得电流波形出现交越失真，采样负载变化时对其影响大，无法满足断路器的新需求(如宽范围故障电流监测、计量、故障电弧、线损分析等)。双磁芯电流互感器方案会使得低压断路器的体积增大，成本增加，难以应用在小型化要求的低压断路器中。此外，罗氏线圈采样方案由于其自身特性，很容易受到干扰，且在小电流情况下感应不灵敏、精度较差，存在出现故障而没有检测到的情况，尤其影响分闸保护的可靠性，存在严重的安全隐患。

此外，单磁芯线圈为兼顾采样范围，在小电流时电流互感器无法从回路中取到足够能量。导致断路器的控制器无法正常工作，可能会出现误动作。若使用开关电源或者使用外部辅助电源，均需加电源模块，势必会增大设备体积，难以应用在限制体积的场合。其中，开关电源会产生高频干扰信号。外部电源模块需要导线与断路器控制器相连，容易引入新的干扰，对设备运行产生不利影响。

开关长期带电运行，其主回路接线端子和开关触点的接触状态会逐渐恶化，目前没有合适的方案实现预警和保护。

专利号为ZL201910585428.X的专利文献公开了一种基于物联网的计量型智能断路器，包括CPU模块、信号采集模块、计量模块、电源模块、机械控制模块、通信模块和输入/输出模块，所述计量模块包括计量芯片，电源模块包括自生电源回路单元，通信模块包括有线485通信单元和无线物联网通信模组，机械控制模块包括控制信号输出单元和设备信号反馈输入单元，输入/输出模块包括按键单元和显示单元；线路中的电压信号由电源模块转换成能够供计量芯片采集的信号，送到计量模块，不仅实现了计量的高精度、保护动作迅速、故障检测可靠等要求，还能通过物联网技术直接实现数据与远程终端的直接对接，大大提高了远程遥控的空间距离，还提高了电网数据统计及调配速度。但是依然存在上述问题。

因而现有的断路器存在不足，还有待改进和提高。

发明内容