专利名称：一种智能家庭断路器的制作方法
技术领域：
本发明关于电力通信技术领域，特别是关于家庭电力通信技术，具体的讲是一种智能家庭断路器。
背景技术：
随着三网技术的融合，利用数字信息技术激活其中任何一个环节，通过某种协议使得三网的三个方面实现信息资源的共享和互联互通，从而满足人们在任何时间、任何地点通过信息关联应用来方便自己的生活。人们对于生活质量的要求日益提高，在许多方面要求家庭智能化，充分以用户为中心，令用户感受科技带来的强大功能。随着数字技术和信息技术的迅猛发展，消费电子、通讯与计算机之间的互联互通突破了原有的范围。在现有技术中，鉴于3C融合和三网融合的发展趋势，现有的断路器不 能很好地实现智能电网中智能用电与家庭电器之间的信息交互，无法很好的完成户内通信网络与广域网络(电力通信网、互联网、广电网、通信网)的数据格式转换以及通信数据的双向传输，降低了用户体验。
发明内容
本发明实施例提供了一种智能家庭断路器，解决了现有的断路器不能很好地实现智能电网中智能用电与家庭电器之间的信息交互，无法很好的完成户内通信网络与广域网络(电力通信网、互联网、广电网、通信网)的数据格式转换以及通信数据的双向传输，降低了用户体验的问题。本发明的目的是，提供一种智能家庭断路器，包括漏电保护�？椤⒐鞅；つ？�、断路开关以及中央处理�？椋渲校龅穆┑绫；つ？椋糜诟杏┑缦呱系墓て档缌鳎菟龅墓て档缌魃陕┑绫；ば藕牛⒔龅穆┑绫；ば藕糯渲了龅闹醒氪砟？椋凰龅墓鞅；つ？椋糜诟杏鹣呱系牡缌鳎菟龅牡缌魃晒鞅；ば藕牛龅墓鞅；ば藕糯渲了龅闹醒氪砟？椋凰龅闹醒氪砟？椋糜诟菟龅穆┑绫；ば藕�、所述的过流保护信号生成控制信号，并将所述的控制信号传输至所述的断路开关；所述的断路开关，用于根据所述的控制信号进行断开操作。本发明的有益效果在于，解决了现有的断路器不能很好地实现智能电网中智能用电与家庭电器之间的信息交互，无法很好的完成户内通信网络与广域网络(电力通信网、互联网、广电网、通信网)的数据格式转换以及通信数据的双向传输的问题，提高了用户体验，实现了智能电网中智能用电与智能家居电器间的信息交互，完成了户内通信网络与电力通信网的数据格式转换以及信息的双向传输。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器的结构框图；图2为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中闻频滤波电路的电路图；图3为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中漏电保护�？榈慕峁故疽馔迹煌�4为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中工频同步倍频时钟发生器的电路图；图5为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中中央处理�？榈男酒迹�
图6为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中A/D采样电路的电路图；图7为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中漏电保护电路的电路图；图8为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中过流保护�？榈慕峁故疽馔迹煌�9为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中过流保护电路的电路图；图10为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器的实施方式二结构示意图；图11为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中放大电路的电路图；图12为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中电能计量�？榈牡缏吠迹煌�13为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中通信�？榈慕峁故疽馔迹煌�14为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中485通信接口的电路图。
具体实施例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。图I为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器的结构框图，由图I可知，所述的智能家庭断路器包括漏电保护�？�100、过流保护�？�200、断路开关300以及中央处理模块 400，其中，所述的漏电保护�？�100，用于感应供电线上的工频电流，根据所述的工频电流生成漏电保护信号，并将所述的漏电保护信号传输至所述的中央处理�？�400。本发明的漏电保护功能�？榭刹捎玫绱攀铰┑绫；て魃杓疲螱B18499标准要求，并能抵抗l(T500kHz传导骚扰。所述的过流保护�？�200，用于感应火线上的电流，根据所述的电流生成过流保护信号，将所述的过流保护信号传输至所述的中央处理�？�400。本发明的过流保护�？槲缌骰ジ衅魇焦缌鞑裳裳涤氲缌縻兄到斜冉希辈裳倒笫保芍醒氪砟？榭刂贫下房靥�。所述的中央处理�？�400，用于根据所述的漏电保护信号、所述的过流保护信号生成控制信号，并将所述的控制信号传输至所述的断路开关300 ；所述的断路开关300，用于根据所述的控制信号进行断开操作。
图3为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中漏电保护�？榈慕峁故疽馔�。由图3可知，所述的漏电保护�？榫咛灏ù呕犯杏ζ�101，用于感应供电线上的工频电流，即感应主回路供电线L、N线上的工频不平衡电流，并将所述的工频电流传输至二次回路；所述的二次回路102，用于将所述的工频电流耦合后传输至滤波电路；所述的滤波电路103，用于将所述的工频电流滤波后传输至AD采样电路。在具体的实施方式中，滤波电路103可通过高频滤波电路实现，图2智能家庭断路器中高频滤波电路的电路图，此处仅为举例。所述的AD采样电路104，用于将所述的工频电流转换为数字信号后传输至所述的漏电保护电路。图6为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中A/D采样电路的电路图。
所述的漏电保护�？槌松鲜龅缏凡考饣拱ㄓ階/D采样电路相连接的晶振800以及时钟发生器700，用于提供时钟信号。在具体的实施方式中，时钟发生器诸如可为工频同步倍频时钟发生器，图4为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中工频同步倍频时钟发生器的电路图。所述的漏电保护电路105，用于根据所述的工频电流、预设的漏电阈值以及时间阈值生成漏电保护信号，并将所述的漏电保护信号传输至所述的中央处理�？�。图7为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中漏电保护电路的电路图。漏电保护电路根据所述的工频电流、预设的漏电阈值以及时间阈值生成漏电保护信号主要基于如下判据判据I :判断工频电流即不平衡电流在幅度上是否超过了预设的漏电阈值；判据2 :判断工频电流即不平衡电流在持续时间上是否达到了预设的时间阈值；当且仅当上述的两个判据都成立时，漏电保护电路生成漏电保护信号，并将所述的漏电保护信号传输至所述的中央处理�？�。图5为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中中央处理�？榈男酒迹龅闹醒氪砟？�400，根据所述的漏电保护信号生成控制信号，并将所述的控制信号传输至所述的断路开关；所述的断路开关300，用于根据所述的控制信号进行断开操作。所述的智能家庭断路器还包括与中央处理�？�400、断路开关300相连接的放大电路900，图11为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中放大电路的电路图。当中央处理�？榻邮盏铰┑绫；ぷ爸梅⑺偷穆┑绫；ば藕攀保菟龅穆┑绫；ば藕派煽刂菩藕牛ü糯蟮缏废蚨下房胤⒊隹刂菩藕牛龅目刂菩藕庞糜诳刂贫下房靥鞴┑缁芈返缯ⅲ乐孤┑缥：τ没松戆踩�。在发生漏电保护一定时间诸如20分钟后，漏电保护电路将进行间隔为10秒的两次判断，如果在两次判断中，上述两个判据不再同时成立，则漏电状态解除，中心处理�？橄蚨下房胤⒊龊险⑿藕牛指粗骰芈饭┑纾裨蚪３侄系缱刺�。图8为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中过流保护模块的结构示意图，由图8可知，所述的过流保护�？榫咛灏ɑジ邢呷�201，用于感应火线上的电流，并将所述的电流传输至过流保护电路；过流保护电路202，用于根据所述的电流、预设的电流阈值以及过流时间阈值生成过流保护信号，并将所述的过流保护信号传输至所述的中央处理�？�。图9为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中过流保护电路的电路图。
过流保护电路根据所述的电流、预设的电流阈值以及过流时间阈值生成过保护信号主要基于如下判据判据I :判断火线上的电流的幅度是否超过预设的最大电流阈值，如果判据I成立，则进行第二次判断；判据2 :判断火线上的电流持续时间是否超过了过流时间阈值。当且仅当上述两个判据都成立时，过流保护电路生成过流保护信号，向中心处理�？榉⑺凸鞅；ば藕牛行拇砟？楦莨鞅；ば藕派煽刂菩藕牛ü糯蟮缏废蚨下房胤⑺涂刂菩藕牛刂贫下房靥鞴┑缁芈返缯ⅲ乐够鹣吖魑：τ没松戆踩�。在发生过流保护一定时间诸如20分钟后，过流保护电路将进行间隔为10秒的两次判断，如果在两次判断中，上述两个判据不再同时成立，则过流状态解除，中心处理�？橄� 断路开关发出合闸信号，恢复主回路供电，否则将保持断电状态。所述的过流保护模块除了上述电路部件外还包括与过流保护电路相连接的晶振800以及时钟发生器700，用于提供时钟信号。在具体的实施方式中，时钟发生器诸如可为工频同步倍频时钟发生器，图4为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中工频同步倍频时钟发生器的电路图。图10为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器的实施方式二结构示意图，由图10可知，所述的智能家庭断路器还包括电能计量模块500，用于采集供电线上的电压和电流，并将所述的电压和电流传输至所述的中央处理�？�。通过电能计量�？椋怨┑缰骰芈返牡缪购偷缌鞯乃彩敝到胁饬浚饬拷峁允至啃问酱涓行拇砟？�。所述的中央处理�？�400，用于根据所述的电压和电流输出控制信号，并将所述的控制信号发送至所述的断路开关。中央处理�？橹饕ń邮盏ピ糜诮邮账龅穆┑绫；ば藕�、所述的过流保护信号、所述的电压和电流；电费信息生成单元，用于根据所述的电压和电流，以及预设的电价参数生成电费信息。即根据电压和电流进行瞬时有功功率的计量和瞬时无功功率的计量，根据瞬时有功功率的计量和瞬时无功功率进行累计电能消耗量的计量，根据预设的电价参数，进行电费的计量，生成电费信息。控制信号生成单元，用于根据所述的漏电保护电流、所述的过流保护电流、所述的电费信息生成控制信号。即根据电费信息判断用户剩余金额是否低于预设的保护阈值，若该判断成立，则发出数据告知用户当前电费不足，需要交费，同时询问用户是否需要断电，如果用户选择断电，则发出控制信息，控制断路开关跳开供电主回路，以为用户节约电费。所述的中央处理�？榛褂糜诜治鏊龅牡缪购偷缌鳎傻缒苤柿恐副瓴⒋娲ⅰＩ傻牡缒苤柿恐副曛饕ㄐ巢�、闪变、过压、过流、间谐波、骤升骤降、功率因数，能够实现对谐波、闪变、过压、过流、间谐波、电压骤升骤降、功率因数等电能质量指标的计算，分析用户发送的无功功率。电能质量指标将存储到中心处理模块，并根据用户需求输出给电力用户。发送单元，用于将所述的控制信号发送至所述的断路开关。图12为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中电能计量�？榈牡缏吠迹琒P本发明的电能计量�？橛靡约屏恐悄芗彝ザ下菲骱蠖说挠没Ц汉傻缌浚扑闵傻缒苄畔�、电费信息、功率信息、电价信息，能够实现双向有功、无功功率的计量，可以通过通信功能�？榻邮盏缒鼙淼牡缂坌畔ⅲ柚媒滋莸缂酆头质钡缂郏奖阌没Я私庾陨碛媚芮榭�。此夕卜，电能计量�？榛雇ü杉缌ο叩牡缌鞯缪剐藕牛治龉┑缦呗返牡缒苤柿浚ㄐ巢�、闪变、过压、过流、间谐波、电压骤升骤降、功率因数等电能质量，分析用户反送的无功功率。通信模块600，用于将输入的数据进行解析、转换后输出。所述的通信�？榘ü庀送ㄐ沤涌�、电视信号线接口、485总线接口中的任意一种及其组合。即通信�？楦涸鹆拥缌νㄐ磐⒐阌蛞蕴�、有线通信网、广电网，将四网数据打包整合后下行给户内通信网络。户内通信网络的数据经过转换后，根据数据功能分发给电力通信网、广域以太网、有线通信网或广电网，完成户内外数据的双向交互。图13为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中通信�？榈慕峁故疽馔迹� 图13可知，通信�？橹饕ū镜赝ㄐ诺ピ�、远程通信单元，其中，本地通信单元主要包括适用于智能家庭网络的微功率无线接口、宽带电力线载波信道接口、电视线接口和网线接口等多种通信接口。通过本地通信单元，将接收到的公共网络数据分别发送给户内网络、智能家电、电视、显示终端、通信终端等信息接收节点，供用户使用。远程通信单元包括光纤信道、低压电力线载波、485总线、网线、电视信号线、GPRS无线通信等多种接口形式，用户可以根据自身小区通信条件，选装必要的通信接口形式。由远程通信单元输入的数据，将在中心处理模块进行数据解析、数据协议转换、数据缓存、数据分包等操作，然后发送给本地通信单元。图14为本发明实施例提供的一种智能家庭断路器中485通信接口的电路图。综上所述，本发明的有益成果是，提供了一种智能家庭断路器，解决了现有的断路器不能很好地实现智能电网中智能用电与家庭电器之间的信息交互，无法很好的完成户内通信网络与广域网络(电力通信网、互联网、广电网、通信网)的数据格式转换以及通信数据的双向传输，降低了用户体验的问题，实现了智能电网中智能用电与智能家居电器间的信息交互，完成了户内通信网络与电力通信网的数据格式转换以及信息的双向传输。本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种智能家庭断路器，其特征是，所述的智能家庭断路器包括漏电保护�？�、过流保护�？�、断路开关以及中央处理模块， 其中，所述的漏电保护模块，用于感应供电线上的工频电流，根据所述的工频电流生成漏电保护信号，并将所述的漏电保护信号传输至所述的中央处理�？椋� 所述的过流保护�？椋糜诟杏鹣呱系牡缌鳎菟龅牡缌魃晒鞅；ば藕牛龅墓鞅；ば藕糯渲了龅闹醒氪砟？椋� 所述的中央处理�？椋糜诟菟龅穆┑绫；ば藕�、所述的过流保护信号生成控制信号，并将所述的控制信号传输至所述的断路开关； 所述的断路开关，用于根据所述的控制信号进行断开操作。
2.根据权利要求I所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的漏电保护�？榫咛灏� 磁环感应器，用于感应供电线上的工频电流，并将所述的工频电流传输至二次回路； 所述的二次回路，用于将所述的工频电流耦合后传输至滤波电路； 所述的滤波电路，用于将所述的工频电流滤波后传输至AD采样电路； 所述的AD采样电路，用于将所述的工频电流转换为数字信号后传输至所述的漏电保护电路； 所述的漏电保护电路，用于根据所述的工频电流、预设的漏电阈值以及时间阈值生成漏电保护信号，并将所述的漏电保护信号传输至所述的中央处理�？�。
3.根据权利要求2所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的漏电保护�？榛拱ňд褚约笆敝臃⑸鳎糜谔峁┦敝有藕拧�
4.根据权利要求3所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的过流保护模块具体包括 互感线圈，用于感应火线上的电流，并将所述的电流传输至过流保护电路； 所述的过流保护电路，用于根据所述的电流、预设的电流阈值以及过流时间阈值生成过流保护信号，并将所述的过流保护信号传输至所述的中央处理�？�。
5.根据权利要求4所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的过流保护�？榛拱ňд褚约笆敝臃⑸鳎糜谔峁┦敝有藕�。
6.根据权利要求5所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的智能家庭断路器还包括 电能计量�？椋糜诓杉┑缦呱系牡缪购偷缌鳎⒔龅牡缪购偷缌鞔渲了龅闹醒氪砟？椋� 所述的中央处理�？椋糜诟菟龅牡缪购偷缌魇涑隹刂菩藕牛⒔龅目刂菩藕欧⑺椭了龅亩下房�。
7.根据权利要求6所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的中央处理�？榛褂糜诜治鏊龅牡缪购偷缌鳎傻缒苤柿恐副瓴⒋娲ⅰ�
8.根据权利要求7所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的中央处理�？榫咛灏� 接收单元，用于接收所述的漏电保护信号、所述的过流保护信号、所述的电压和电流； 电费信息生成单元，用于根据所述的电压和电流，以及预设的电价参数生成电费信息； 控制信号生成单元，用于根据所述的漏电保护电流、所述的过流保护电流、所述的电费信息生成控制信号； 发送单元，用于将所述的控制信号发送至所述的断路开关。
9.根据权利要求I所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的智能家庭断路器还包括通信�？椋糜诮淙氲氖萁薪馕�、转换后输出。
10.根据权利要求9所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的通信�？榘ü庀送ㄐ沤涌�、电视信号线接口、485总线接口中的任意一种及其组合。
11.根据权利要求I所述的智能家庭断路器，其特征是，所述的智能家居断路器还包括与所述的中央处理�？椤⑺龅亩下房叵嗔拥姆糯蟮缏�。
全文摘要
本发明实施例提供了一种智能家庭断路器，包括漏电保护�？椋糜诟杏┑缦呱系墓て档缌鳎菟龅墓て档缌魃陕┑绫；ば藕牛⒔龅穆┑绫；ば藕糯渲了龅闹醒氪砟？椋还鞅；つ？椋糜诟杏鹣呱系牡缌鳎菟龅牡缌魃晒鞅；ば藕牛龅墓鞅；ば藕糯渲了龅闹醒氪砟？椋恢醒氪砟？椋糜诟菟龅穆┑绫；ば藕�、所述的过流保护信号生成控制信号，并将所述的控制信号传输至所述的断路开关；断路开关，用于根据所述的控制信号进行断开操作。实现了智能电网中智能用电与智能家居电器间的信息交互，完成了户内通信网络与电力通信网的数据格式转换以及信息的双向传输。
文档编号G01R22/06GK102946083SQ20121031648
公开日2013年2月27日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者易忠林, 李红武, 田海亭, 袁瑞铭, 王思彤, 李顺昕, 钟侃 申请人:国家电网公司, 冀北电力有限公司计量中心
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