一种直流断路器及直流断路器系统

技术领域

本发明涉及外置断路器技术领域，具体涉及一种直流断路器及直流断路器系统。

背景技术

5G通信技术相对于4G通信技术，具有更高的频率，单个基站的信号覆盖范围更小，为了实现更好的信号覆盖，必须建设更多的基站。然而由于 5G基站的功耗极高，因此一般采用5G基站节能供电技术。其中，5G基站节能的一种方案是微站关断技术，在5G负荷非常低的时间段，关断AAU(有源天线单元)供电，由宏站承载全部业务量，从而实现微站零业务零功耗。目前行业中常用继电器进行供电电源通断控制，但是继电器内部独立且只能单路控制，导致体积较大，占用空间较大。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中断路器只能单路控制的缺陷，从而提供一种直流断路器及直流断路器系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种直流断路器，所述直流断路器与多路直流线路串联连接，所述直流断路器包括控制器，所述控制器上设置有多设备级联扩展接口；所述控制器通过所述多设备级联扩展接口与外部直流断路器级联。

可选地，直流断路器，还包括：与多路直流线路一一对应设置的多路采样电路、多设备级联扩展接口及分合闸控制电路，其中，多路所述采样电路的一端分别与多路直流线路对应连接，多路采样电路的另一端与所述控制器的多个输入端对应连接，用于采集与每路采样电路对应设置的直流线路的电压、电流信号，并将所述电压、电流信号发送至所述控制器；所述控制器的输出端与所述分合闸控制电路连接，用于根据所述电压、电流信号控制所述分合闸控制电路进行分合闸动作以切断或导通多路直流线路。

可选地，直流断路器，还包括：多路隔离电路，多路所述隔离电路与多路所述采样电路一一对应设置，多路所述隔离电路的一端分别与多路所述采样电路的一端对应连接，多路所述隔离电路的另一端与所述控制器的多个输入端对应连接，用于将所述采样电路采集到的电压、电流信号进行电气隔离，并将电气隔离处理后的电压、电流信号发送至所述控制器。

可选地，直流断路器，还包括：远程监控通信接口，所述控制器通过所述远程监控通信接口与外部控制平台连接，用于将电压、电流信号发送至外部控制平台，并接收外部控制平台发送的分合闸指令。

可选地，所述采样电路包括：锰铜电阻，用于采集直流线路的电压、电流信号。

可选地，直流断路器，还包括：温度传感器，所述温度传感器的一端与所述直流断路器的接线端子排连接，所述温度传感器的另一端与所述控制器连接，用于采集所述接线端子排温度信号，并即将所述接线端子排温度信号发送至所述控制器。

可选地，所述分合闸控制电路，包括：第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关及直流电机，其中，所述第一可控开关的控制端、所述第二可控开关的控制端、所述第三可控开关的控制端及所述第四可控开关的控制端均与所述控制器的输出端连接；所述第一可控开关的第一端及所述第二可控开关的第一端均与多路直流线路连接，用于切断或导通多路直流线路；所述第一可控开关的第二端分别与所述直流电机的一端及所述第三可控开关的第一端连接；所述第二可控开关的第二端分别与所述直流电机的另一端及所述第四可控开关的第一端连接；所述第三可控开关的第二端与所述第四可控开关的第二端连接。

可选地，所述控制器的型号为STM32F103RCT6。

第二方面，本发明实施例提供一种直流断路器系统，包括：通讯模块及多个本发明实施例第一方面所述所述的直流断路器，其中，多个所述直流断路器通过各自的多设备级联扩展接口进行级联组网；多个所述直流断路器级联组网后与所述通讯模块连接，所述通讯模块用于依次为多个直流断路器分配地址；所述通讯模块与外部控制平台连接，用于将所述电压、电流信号发送至外部控制平台，并接收外部控制平台发送的分合闸指令，并根据直流断路器分配地址，将所述分合闸指令发送至对应的直流断路器。

可选地，所述通讯模块还用于根据用户升级需求通过预设的固件升级协议进行升级。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的直流断路器，直流断路器与多路直流线路串联连接，直流断路器包括控制器，控制器上设置有多设备级联扩展接口；控制器通过多设备级联扩展接口与外部直流断路器级联。通过多设备级联扩展接口扩展级联多个直流断路器，可提高直流断路器的集成度，使之安装方式标准化，能够快速安装于标准卡槽中。并且由于通过多设备级联扩展接口可扩展级联多个直流断路器，可减小直流断路器的占用空间。

本发明提供的直流断路器系统，多个直流断路器通过串行总线进行级联组网，最终接入同一个通讯模块。组网后的直流断路器自动分配地址。通讯模块依次进行排序分配地址。从而实现远程对指定地址的通讯模块独立的进行分合闸控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中直流断路器的一个场景应用示意图；

图2为本发明实施例中直流断路器的一个具体示例的原理框图；

图3为本发明实施例中直流断路器的另一个具体示例的原理框图；

图4为本发明实施例中分合闸控制电路的一个具体示例的原理框图；

图5为本发明实施例中直流断路器系统的一个具体示例的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种直流断路器，应用于如图1所示供电电源通断控制场景，上述直流断路器与多路直流线路串联连接，用于控制多路直流线路的通断。如图2所示，上述直流断路器包括控制器，控制器上设置有多设备级联扩展接口；控制器通过多设备级联扩展接口与外部直流断路器级联。

在一具体实施例中，直流断路器采用高性能32位高性能ARM微处理器STM32F103RCT6为开发平台,实现传感器数据的采集处理、通信数据的传输、分合闸电路的控制、故障报警等功能。控制器支持通过串行总线接口，扩展级联多个设备。通过多设备级联扩展接口扩展级联多个直流断路器，可提高直流断路器的集成度，使之安装方式标准化，能够快速安装于标准卡槽中。并且由于通过多设备级联扩展接口可扩展级联多个直流断路器，可减小直流断路器的占用空间。

本发明提供的直流断路器，直流断路器与多路直流线路串联连接，直流断路器包括控制器，控制器上设置有多设备级联扩展接口；控制器通过多设备级联扩展接口与外部直流断路器级联。通过多设备级联扩展接口扩展级联多个直流断路器，可提高直流断路器的集成度，使之安装方式标准化，能够快速安装于标准卡槽中。并且由于通过多设备级联扩展接口可扩展级联多个直流断路器，可减小直流断路器的占用空间。

在一实施例中，如图2所示，直流断路器，还包括：与多路直流线路一一对应设置的多路采样电路、多设备级联扩展接口及分合闸控制电路，其中，多路采样电路的一端分别与多路直流线路对应连接，多路采样电路的另一端与控制器的多个输入端对应连接，用于采集与每路采样电路对应设置的直流线路的电压、电流信号，并将电压、电流信号发送至控制器；控制器的输出端与分合闸控制电路连接，用于根据电压、电流信号控制分合闸控制电路进行分合闸动作以切断或导通多路直流线路。

在一具体实施例中，采样电路包括：锰铜电阻，用于采集直流线路的电压、电流信号。每路采样电路中的锰铜电阻在采集到的直流线路的电压、电流信号后，将上述电压、电流信号传输至控制器。之后控制器将接收到的电压、电流信号与预先设置的阈值进行比较，当上述电压、电流信号超出预先设置的阈值时，控制器判定当前直流线路出现故障。控制器在判定当前直流线路出现故障后，控制分合闸控制电路进行分闸动作以切断当前直流线路。当上述电压、电流信号恢复至正常值时，控制器判定当前直流线路恢复正常。控制器在判定当前直流线路恢复正常后，控制分合闸控制电路进行合闸动作以导通当前直流线路。

在一实施例中，如图3所示，直流断路器，还包括：多路隔离电路，多路隔离电路与多路采样电路一一对应设置，多路隔离电路的一端分别与多路采样电路的一端对应连接，多路隔离电路的另一端与控制器的多个输入端对应连接，用于将采样电路采集到的电压、电流信号进行电气隔离，并将电气隔离处理后的电压、电流信号发送至控制器。

在一具体实施例中，本发明通过采用隔离电路设计，与其他电路进行彻底的电气隔离。解决了合闸状态下，设备检测多路直流时，如图3中第1 路正常连接的线路，锰铜电阻上电压为高电平。第2路的进线端(电源+) 断开，导致该路锰铜电阻上电压为低电平。如果两个锰铜电阻采样电路没有进行电气隔离，那么过高的电压差会将电路烧毁。在本发明实施例中，隔离电路采用电容隔离方案。光电隔离方案数据传输速率较低，功耗较高，同时光电器件随着使用时间的增加，性能衰减较快。电磁隔离能够实现较快的速度，但是容易受到环境磁场的干扰，隔离电路集成于断路器内腔，大电流通过时可能对电磁隔离电路有影响。所以优选的选用电容隔离方案，避免了磁场的干扰，同时也具有高速数据传输能力。

在一实施例中，如图3所示，直流断路器，还包括：远程监控通信接口，控制器通过远程监控通信接口与外部控制平台连接，用于将电压、电流信号发送至外部控制平台，并接收外部控制平台发送的分合闸指令。

在一具体实施例中，控制器在接收到采样电路发送的电压、电流信号后，通过远程监控通信接口发送至外部控制平台。外部控制平台根据上述信号可实时监测直流线路的工况。进一步地，外部控制平台也可预先设置好的程序，进行定时时间设置。设置完成后，该时间设置数据被上传至云端服务器中。一旦设置的时间到达，服务器将发送对应分合闸指令给断路器。通过增设定时功能可以方便的控制设备在设定的时间点进行开合闸动作，达到节能降耗的功能。

在一实施例中，如图3所示，直流断路器，还包括：温度传感器，温度传感器的一端与直流断路器的接线端子排连接，温度传感器的另一端与控制器连接，用于采集接线端子排温度信号，并即将接线端子排温度信号发送至控制器。

在一具体实施例中，温度传感器和接线端子排固定在一起，使用过程中，连接不可靠时会导致接触电阻过大，导致接线端子排温度过高。一旦温度超过软件预设值时，控制器将分合闸控制电路进行分闸操作，断开电流通路，避免发生自燃等风险。

在一实施例中，如图4所示，分合闸控制电路，包括：第一可控开关A、第二可控开关C、第三可控开关B、第四可控开关D及直流电机，其中，第一可控开关A的控制端、第二可控开关C的控制端、第三可控开关B的控制端及第四可控开关D的控制端均与控制器的输出端连接；第一可控开关A 的第一端及第二可控开关C的第一端均与多路直流线路连接，用于切断或导通多路直流线路；第一可控开关A的第二端分别与直流电机的一端及第三可控开关B的第一端连接；第二可控开关C的第二端分别与直流电机的另一端及第四可控开关D的第一端连接；第三可控开关B的第二端与第四可控开关D的第二端连接。

在一具体实施例中，分合闸控制电路采用MOSFET电机驱动电路，驱动直流电机进行分闸、合闸动作。当第一可控开关A及第四可控开关D导通，第三可控开关B及第二可控开关C不导通时，电机正转，实现合闸功能；当第三可控开关B及第二可控开关C导通，第一可控开关A及第四可控开关D不导通时，电机反转，实现分闸功能。

本发明实施例提供一种直流断路器系统，如图5所示，包括：通讯模块及多个上述直流断路器，其中，多个直流断路器通过各自的多设备级联扩展接口进行级联组网；多个直流断路器级联组网后与通讯模块连接，通讯模块用于依次为多个直流断路器分配地址；通讯模块与外部控制平台连接，用于将电压、电流信号发送至外部控制平台，并接收外部控制平台发送的分合闸指令，并根据直流断路器分配地址，将分合闸指令发送至对应的直流断路器。

在一具体实施例中，多个直流断路器通过串行总线进行级联组网，最终接入同一个通讯模块。组网后的直流断路器自动分配地址。通讯模块连接的设备为1号地址，依次进行排序分配地址。从而实现远程对指定地址的通讯模块独立的进行分合闸控制。进一步地，直流线路正常工作时，控制器将采集到的电流、电压等数据通过远程监控通信接口发送至通讯模块，最终上传至云端服务器。云端服务器再将数据发送至用户电脑或手机端。另外，用户可以通过电脑或手机上的运用程序，进行远程分合闸设置。设置后的数据会上传至云端服务器，然后云端服务器再发送给通讯模块，最终通讯模块将数据通过远程监控通信接口发送给直流断路器的控制器。控制器解析数据后，快速的驱动分合闸电路进行分合闸动作。进一步地，通讯模块还用于根据用户升级需求通过预设的固件升级协议进行升级。具体地，当用户需要增加新功能时，厂家可以通过云端服务器推送更新后的固件包给通讯模块。通讯模块通过特定的固件升级协议将本设计的固件进行升级。升级完成后，设备具有更新后的功能。在本发明实施例中，通讯模块为4G模块，仅以此为例，不以此为限。

本发明提供的直流断路器系统，多个直流断路器通过串行总线进行级联组网，最终接入同一个通讯模块。组网后的直流断路器自动分配地址。通讯模块依次进行排序分配地址。从而实现远程对指定地址的通讯模块独立的进行分合闸控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。