技术领域

本发明涉及的是一种断路器， 特别涉及的是一种具有防止与断路器相结合 的电力线和外控线非正常断掉功能的断路器， 其可以应用在预付费用电管理系 统中。 背景技术

对于电力部门而言开关断路设备， 是保证用电安全、 进行线路切换必不可 少的设备， 其可以应用于高压也可以应用于低压工况， 可以设置于单相电力线 上也可设置于三相电力线上， 我们这里将现有的断路器称之为断路器本体， 其 至少具有断路功能， 以及通过外控线接收外控信号的功能。

请参阅图 1 所示， 其为现有断路器的内部结构示意图； 这里以设置于单相 电力线为例， 其包括： 一盒体 001 , 采用绝缘阻燃材料制得， 在其内部设有如下 结构：

一相线接入端 032和一相线输出端 037，用以接入到电力线中；一动作机构， 其包括： 一手柄 021， 其具有一操作端设置于所述的盒体 001外， 进行电路的通 断控制； 一动触片 024, 其末端具有一动触点 025; —联动机构 022， 其由多个 联动杆组成，通过设置于所述盒体 001内的绞轴进行转动，其最上的联动杆 0221 的一端与所述的手柄 021相连接， 最下面联动件 0222的末端与所述的动触片的 前端 023相连接； 一静触点 031, 其与所述的相线输入端 032相连接， 当旋动手 柄 021拉动所述的联动机构 022， 从而引起动触片 024的前后运动， 实现动触点 025和静触点 031的接触和分离， 最终达到电力线路通断的目的。 其还包括： 一 灭弧机构以及一过流保护机构， 所述的灭弧机构用以消灭电弧对断路器的破坏 ， 其包括一金属挡弧板 033和一灭弧罩 035 ,所述的金属挡弧板 033与所述的静触 点 031连接并延伸至所述的盒体 001底部， 所述的灭弧罩 035与所述的静触点 031相对应。 所述的过流保护机构为一电磁脱扣器 051， 设置于所述的动作机构 下部， 其一端与所述的动触片上端 023相连接， 其另一端与一拨动杆 052的一 端相连接， 所述的拨动杆 052的另一端与所述的联动机构 022的一联动杆相抵 靠相连接， 在电力线出现过流时， 所述的电磁脱扣器 051 动作， 从而顶推所述 的拨动杆 052 , 进而使所述的联动机构 022的联动杆动作， 迫使所述的动、 静触 确认本 点分开， 使负载与电力线断开； 所述的盒体内部设置有一控制电路板 036， 并且 具有一控制线接入块 044，所述的控制线接入块 044位于所述的相线输出锋线端 子 032的下端， 控制线 041可能来自电能表的预付费控制电路， 并延伸入所述 的断路器壳体 001 内与所述的控制电路板 036相连接， 用于使所述的控制电路 板 036接受外部控制信号， 并将其转换为触发信号， 进行预付费用尽时的断路 控制。 一执行动作机构， 其具有一触发端， 其接收所述的控制电路板 036 的触 发信号动作， 进而带动所述联动控制块组 022 的动作， 这里所采用的是电磁脱 扣器 039， 其衔铁与所述的联动件 052相抵靠， 当所述的电磁脱扣器 039接到所 述的控制电路板 36的触发信号时， 所述的衔铁推动联动件 052 , 进而带动所述 联动控制块组的动作， 使断路器断路。

但是随着智能化电网的发展现有的断路器存在 如下缺陷： 当断路器的电力 线或是外控线有一根断了， 特别是外控线断掉的情况下， 往往不会影响用户的 用电， 但是却给用电管理部门带来的问题， 当然是一些用户在针对预付费控制 的情况， 故意将外控线或是电力线剪断然后偷换普通开 关， 这个极大地影响了 正常的用电秩序。

发明内容

本发明的目的在于， 提供一种防止断线的断路器， 用以克服上述技术缺陷。 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案在于， 提供一种防止断线的断路 器， 其包括有： 一断路器本体， 其设置在电力线上， 并具有外控线接入， 在所 述的断路器本体内包括一防止断线控制单元； 其包括：

一电力线电压检测子单元， 用以检测所述电力线上是否有电压信号； 一外控线电压检测子单元， 用以检测所述外控线上是否有电压信号； 一断路动作执行子单元， 用以在所述电力线、 外控线其中任一没有电压信 号时， 使所述的断路器本体产生断路动作。

其中， 所述的电力线电压检测子单元包括：

一第一电压转换电路， 其将电力线上的电压信号转换为一第一电压信 号； 一第一判断电路， 其接收所述的第一电压信号， 在电力线上无电压信号时， 输出一断路信号。 其中， 所述的外控线电压检测子单元包括：

一第二电压转换电路， 其将外控线上的电压信号转换为一第二电压信 号； 一第二判断电路， 其接收所述的第二电压信号， 在外控线上无电压信号时， 输出一断路信号。

较佳的， 所述的第一电压转换电路设置在所述的电力线 上， 其包括： 一滤波整流子电路和一电压转换元件相连接， 其中， 所述的电压转换元件 具有一第一电压信号输出端。

较佳的， 所述的第一判断电路包括： 一比较器， 其中所述的比较器的一输 入端与所述的第一电压信号输出端相连接， 其电源端与一稳压电路的输出端相 连接。

其中， 所述的第二电压转换电路包括：

一滤波整流子电路和一电压转换元件相连接， 其中， 所述的电压转换元件 具有一第二电压信号输出端。

较佳的， 所述的第二判断电路包括：

一三极管， 其基极与所述的第二电压信号输出端相连接；

一电容， 其与所述的三极管的集电极和发射极相连接， 同时一端与所述的 稳压电路的输出端相连接。

其中， 所述的第二电压信号流过分压电阻与所述比较 器的第二输入端相连 接。

其中， 所述断路执行子单元包括：

一触发元件， 其接受所述的断路信号， 从而产生一触发信号；

一执行元件， 其接受所述的触发信号， 转换为一机械动作， 使所述的断路 器断路。

较佳的， 还包括： 一指示电路， 其包括： 一 LED , 其设置与所述的断路器 本体的壳体上， 其一端与所述的第二电压信号输出端相连接。

较佳的， 所述触发元件为晶闸管、 继电器其中之一。

较佳的执行元件为一脱扣器。

与现有技术比较本发明的有益效果在于， 能够在电力线和外控线任一出现 断线的情况下， 使断路器产生断路动作， 从而避免了人为对智能电网中断路器 的非法破坏和更换； 同时具有温度检测功能， 在温度过高的情况下， 使断路器产生断路动作从 而起到保护的作用；

具有通信、 存储、 显示以及输入功能， 从而达到了智能化控制， 以及为建 立智能化电网提供了基础性器件。 附图说明

图 1为现有具有外控线的断路器 （断路器本体） 的剖视图；

图 2为本发明防止断线的断路器结构功能框图；

图 3为本发明防止断线的断路器较佳实施例一的� �构功能框图；

图 4为本发明防止断线的断路器较佳实施例二的� �构功能框图；

图 5为本发明防止断线的断路器较佳实施例一的� �体电路结构示意图； 图 6为本发明防止断线的断路器较佳实施例二的� �体电路结构示意图。 具体实施方式

以下结合附图， 对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更 详细的说 明。

请参阅图 2 所示， 其为本发明防止断线的断路器结构功能框图； 所述的防 止断线的断路器， 其包括有： 一断路器本体 20， 其设置在电力线上， 用以实现 电力线 10的通断， 并具有外控线 11接入， 所述的外控线 11实现对断路器的外 控处理， 所述的外控线 11中有电压信号， 在所述的断路器内包括一防止断线控 制单元； 其包括： 一电力线电压检测子单元 21， 用以获取所述的电力线 10上的 电压信号， 并检测所述电力线 10上是否有电压信号； 一外控线电压检测子单元 22， 用以获取所述的外控线 11上的电压信号， 并检测所述外控线 11上是否有 电压信号；

一断路动作执行子单元 23 , 其与所述的断路器本体 10内的动作机构相结 合， 用以在所述电力线 10、 外控线 11其中任一没有电压信号时， 接到来自所述 电力线电压检测子单元 21和外控线电压检测子单元 22发出的断路信号后使所 述的断路器本体 10产生断路动作， 从而切断电力线 10。

请参阅图 3 所示， 其为本发明防止断线的断路器较佳实施例一的 结构功能 框图； 这里面只要针对的所述的电力线电压检测子单 元 21以及所述的外控线电 压检测子单元 22而言， 其中， 所述的电力线电压检测子单元 21 包括： 一第一 电压转换电路 211， 其将电力线 10上的电压信号转换为一第一电压信号；

一第一判断电路 212 , 其接收所述的第一电压信号， 并判断是否有电压信号 在所述的电力线 10上， 在电力线 10上无电压信号时， 输出一断路信号。

所述的外控线电压检测子单元 22包括： 一第二电压转换电路 221， 其将外 控线 11上的电压信号转换为一第二电压信号；

一第二判断电路 222， 其接收所述的第二电压信号， 并判断是否有电压信号 在所述的外控线 11上， 在外控线 11上无电压信号时， 输出一断路信号。

所述的第一判断电路 212 以及所述的第二判断电路 222都与所述的断路动 作执行子单元 23相结合， 用以在任一判断电路发出断路信号时， 使所述的断路 器本体 10产生断路动作。

请参阅图 4 所示， 其为本发明防止断线的断路器较佳实施例二的 结构功能 框图； 一般意义而言， 上述的实施例一的两个判断电路通常可以采用 模拟电路 实现， 即所述的第一判断电路 212 以及所述的第二判断电路 222仅仅可以完成 判定和发出断路信号功能而已， 无法实现功能的扩展， 从而无法与现有提倡的 智能型用电管理相适应。 为此在本实施例二中采用了一处理器 3 , 其与所述的第 一电压转换电路 211和第二电压转换电路 221相连接， 由于处理器 3具有多了 端口， 因而从单纯的功能角度来说， 所述的第一电压转换电路 211 和第二电压 转换电路 221对所述的处理器 3形成复用， 从而仍然构成如上述实施例中所述 的电力线电压检测子单元 21和外控线电压检测子单元 22;同时还增设辅助功能 电路与所述的处理器 3相连接， 所述的辅助功能电路至少包括： 一通信电路 31 或警示电路 32或显示电路 33或键盘电路 （图中未示） 其中之一。 其中， 通信 电路 31用于和上位机实现通信， 将目前断路器检测到的用电状况传输出去； 所 述的警示电路 32在某一线路（电力线 10或外控线 11 ) 出现断线时可以进行警 报， 如声光告警， 为此所述的防止断线的断路器还应该设置有一 个电池类的电 源用以向处理器 3 等用电元件在需要的情况下供电。 所述的键盘电路用以向所 述的防止断线的断路器的处理器 3 输入相应的控制命令， 其在断路器的结构来 看可以仅仅是一个通信接口。

请参阅图 5 所示， 其为本发明防止断线的断路器较佳实施例一的 具体电路 结构示意图， 需要强调的是本发明对应的断路器可以应用于 高压线路也可以应 用于低压线路， 可以是单相电力线也可以是三相电力线； 本实施例是以单相为 例， 但是对于三相而言， 仅仅是需要将所述的第一电压转换电路采集的 对象从 一根相线分成三个相线而已， 任意一个相线被断了， 都会产生相应的断线信号。 所述的电力线电压检测子单元包括： 一第一电压转换电路包括： 一滤波整流子 电路和一电压转换元件相连接， 其中， 所述的电压转换元件具有一第一电压信 号输出端。 所述的滤波整流电路是由一二极管 D1和电容 C1组成， 通过二极管 D2整流以及电阻 R1进行降压处理，和所述的稳压芯片 IC1对电压进行稳压处理， 稳压后的电压信号供给所述的第一判断电路的 一比较器 IC2使用，同时将经过整 流的电信号通过一降压电阻 R12施加在一光电耦合器 IC3的输入端，所述的光电 耦合器 IC3的一输出端接地， 另一输出端与所述的稳压芯片 IC1的输出端通过一 电阻 R13相连接， 并且与一三极管 Q2 ( PNP型） 的基极相连接， 所述的三极管 Q2的集电极与所述的稳压芯片 IC1的输出端相连接，其发射极通过分压电阻 R4、 R 5接地，从所述的分压电阻 R4、 R5之间连接点与所述的比较器的反相端相连接� �� 一基准电压电路， 其将外控线上的电压信号转换为一基准电压信 号 （第二 电压信号） 置于所述的比较器的同相端； 其中所述的基准电压电路包括： 一二 极管 D6, 其通过一组爭联的分压电阻 R9、 R10接地， 其中所述的分压电阻 R9、 R 10的串接点与所述的比较器的同相端相连接；

所述的外控线电压检测子单元包括： 一第二电压转换电路， 其为一电阻 R8 , 产生一第二电压信号； 一第二判断电路， 其为一三极管 Ql ( NPN 型）， 其基极 与一电阻 R7相连接， 接收所述的第二电压信号， 其集电极和发射极之间设置有 电容 C4， 且三极管 Q1发射极接地； 并通过一电阻 R6和所述的稳压芯片 IC1 的输出相连接；

一断路动作执行子单元， 其包括： 一作为触发元件为可控硅（晶闸管） 或 选用继电器， 此处以可控硅 SCR为例， 其与一脱扣器的线圈 L1第一端串联， 所 述的脱扣器的动作端与所述的断路器本体 10的动作机构相连接； 所述的可控硅 SCR的一端接地， 所述的脱扣器线圈 L1的第二端与所述的二极管 D2相连接， 从 而形成一第一回路； 所述的外控线 Lkz、 Nkz上的电流通过二极管 D5与所述的脱 扣器的线圈 L1第二端相连接， 从而形成一第二回路。

所述的比较器 IC2的输出端通过一二极管 D4与所述的可控硅 SCR的控制端 的连接； 所述的三极管 Q1的集电极通过二极管 D3与可控硅 SCR的控制端相连 接； 从而形成了所述的外控线电压检测子单元与所 述的断路动作执行子单元的 连接。

还可以设置一个指示电路， 其包括： 一发光二极管 LED, 其设置于所述的 断路器本体 10的壳体上， 其一端可以通过一个降压电阻 R11与所述的第二电压 信号输出端相连接， 其另一端接地。

在断线没有发生时， 即电力线和外控线都正常时， 所述的光电耦合器 IC3 输入端点亮， 此时所述的光电耦合器 IC3的输出端导通， 则所述的三极管 Q2导 通， 从而经过稳压芯片 IC1稳压和电阻 R4、 R5分压处理， 为所述比较器 IC2的 反相端提供的一电压信号； 此时外控线 Lkz、 Nkz的电压信号转化为第二电压信 号后提供给比较器 IC2的同相端， 可以通过电阻 R4、 R5、 R9、 R10值的设置， 实现所述的比较器 IC2输出低电位（这对本领域技术人员而言是非 常简便的， 这 里就不再赘述了）， 从而所述的可控硅 SCR没有被触发， 所述的断路动作执行子 单元不动作； 所述的外控线 Lkz、 Nkz产生的第二电压信号作用于所述的三极管 Q1的基极上， 从而使所述的三极管 Q1导通， 进而所述的可控硅 SCR也不会被 触发， 所述的断路动作执行子单元不动作。

当所迷的电力线 Lin、 Nin断开， 则所述的比较器 IC2的同相端的电压大于 反相端的， 此时所述的比较器 IC2输出高电位， 则可控硅 SCR被触发， 所述的第 二回路导通， 此时脱扣器动作从而所述的断路器产生断路动 作；

当所述的外控线 Lkz、 Nkz断开， 则三极管 Q1截止， 则可控硅 SCR的触发 端为高电位， 可控硅 SCR被触发， 所述的第一回路导通， 此时脱扣器动作从而 所述的断路器产生断路动作。

所以不论电力线 Lin、 Nin还是外控线 Lkz、 Nkz断开， 都会使断路器产生断 路动作， 从而防止人为剪断断路器控制线， 或是私下里更换断路器的问题发生， 这在预付费电路里尤其重要。

请参阅图 6 所示， 其为本发明防止断线的断路器较佳实施例二的 具体电路 结构示意图。 这里面引入了处理器 MCU , 增加了本发明防止断线的断路器在智 能化方面的应用， 其与上述实施例一的区别主要在于， 上述的为全模拟电路， 这里为数字电路，光电耦合器 IC3的输出端直接和处理器 MCU的输入端相连接， 所述外控线 Lkz、 Nkz通过第二电压转换电路转换为第二电压信号 ， 并通过一三 极管 Ql与所述的处理器 MCU相连接； 即在外控线 Lkz、 Nkz有电压信号时， 所 述的三极管 Q1是导通的， 则所述的处理器 MCU相应的输入端为低电位； 所述 的处理器 MCU的一个输出端通过三极管 Q2与所述的可控硅 SCR的控制端相连 接； 从而在光电耦合器 IC3接收到电力线 Lin、 Nin没有电压信号或者所述的外 控线 Lkz、 Nkz没有电压信号时， 所述的处理器 MCU输出低电位， 从而使所述的 三极管 Q2导通， 进而触发所述的可控硅 SCR导通， 此时所述的脱扣器动作从而 所述的断路器产生断路动作。

还设置有一备用电源电路，其可以是电池或是 充电电池； 用以在电力线 Lin、 Nin和外控线 Lkz、 Nkz切断后， 没有电源供应的情况下， 为所述的处理器 MCU 等其他用电元器件供电； 还设置有一温度检测芯片 IC2， 其检测断路器内部的环 境温度， 并将其转换为一数字信号传输给所述的处理器 MCU， 通过三极管 Q3 与所述的可控硅 SCR 的控制端相连接； 在温度超过阈值的情况下， 所述的处理 器 MCU输出低电位信号， 从而使所述的三极管 Q3导通， 进而触发所述的可控 硅 SCR导通， 此时脱扣器动作引起所述的断路器产生断路动 作。

同时增加了警示电路， 其包括： 发光二极管 LED1以及发光二极管 LED2 , 分 别用以指示电力线 Un、 Nin或是外控线 Lkz、 Nkz断了， 还是温度过高引起的断 路器断路动作。

还包括： 一通信电路、 显示电路、 键盘电路、 存储电路和时钟电路其分别 与所述的处理器 MCU相连接。 其中， 所述的通信电路用于和上位机实现通信， 将目前断路器检测到的用电状况传输出去， 这里可以是有线的也可以使无线方 式； 所述的键盘电路用以向所述的防止断线的断路 器的处理器 MCU输入相应的 控制命令， 以及调整与温度相关的比较的阈值大小， 其从断路器的结构来看可 以仅仅是一个通信接口； 所述的存储电路， 用以存储相应的数据信息； 所述的 显示电路用以显示相应的状态数据； 所述的时钟电路用以向所述的处理器 MCU 提供时钟信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施例， 对本发明而言仅仅是说明性的， 而非 限制性的。 本专业技术人员理解， 在本发明权利要求所限定的精神和范围内可 对其进行许多改变， 修改， 甚至等效， 但都将落入本发明的保护范围内。