引言

　　低壓空氣開關是集控制和多種保護功能于一身，通過判斷當前電流超過額定電流、短路或者失壓等情況，能切斷過電流的用戶線路以達到保護作用的一種電氣設備。

　　由于用戶不一定能準確判斷停電原因和故障的位置，且檢修人員到達現場時還需要通過分段驗電等方法來尋找故障位置，影響了復電效率。基于此，研制一種能迅速分析故障原因和定位故障位置的開關裝置，已成為用戶擁有更好的用電體驗的迫切需求。

　　1傳統低壓空氣開關

　　低壓空氣開關實際上是一種過載保護開關，采用熱動原理，當電流超過額定電流時，超負荷的電流會導致熱元件產生熱量使雙金屬片變形讓脫扣器脫扣，斷開電路。傳統的低壓空氣開關并不具備故障定位功能，如需查找線路故障，用戶還需要聘請專業人士排查故障位置，嚴重影響了供電效率。

　　2帶故障定位功能的低壓空氣開關設計

　　本發明提供了一種帶故障定位功能的低壓空氣開關，主要技術核心為低壓故障定位模塊，同時與低壓用戶空氣開關斷路器相結合，實現故障斷電、保護斷電和故障定位功能。圖1為設備外觀設計圖。

　　根據現場實際和工作需要，借鑒日?？諝忾_關的外殼，采取導軌式的外殼設計，把獨立供電模塊、互感器模塊、顯示模塊和控制模塊集結起來。

　　本設備主要分為以下4大部分：電源部分、互感器部分、SPI顯示屏部分和控制部分。

　?。?）電源部分：電源部分內部帶有一個穩壓器和充電模塊。正常工作時，市電同時給設備供電和給儲能電池充電：突發停電時，UPs電源開始工作，儲能電池供給負載所需電源，保障線路沒電時設備還能正?？煽抗ぷ?。

　?。?）互感器部分：互感器部分由3個電壓互感器和1個電流互感器組成，3個電壓互感器通過接線端子分別和小區、電箱和用戶的線路相連，然后通過1個二極管邏輯電路和控制模塊的單片機相連，主要作用是采集電壓信號，為控制模塊提供判斷依據。電流互感器則與用戶家庭地線相連，主要檢測用戶室內是否有接地信號。

　　（3）SPI顯示屏部分：顯示屏模塊在停電的黑暗環境中也能把故障信息和線路狀態呈現給用戶，輔助用戶處理停電事件。

　?。?）控制部分：根據工作需要，控制部分采用STM32F103單片機，STM32F系列中低端的32位ARM微控制器，主要對互感器傳送過來的信號進行判定，分析故障信息。

　　3定位模塊故障定位及故障類型顯示原理

　　根據設備設計方案和效果需求，設備原理如圖2所示。

　?。?）在用戶電能表與低壓空氣開關間加裝一電流互感器（見圖2中④），檢測通過電能表進入用戶房內的電流值It,可判斷用戶是否停電，若定位模塊判斷出用戶停電，則記錄電流值用以判斷故障類型。

　?。?）收集記錄電流互感器It,若It變為0,則將上一次采集的數據進行鎖存，用以故障定位以及故障類型分析。

　?。?）定位模塊判斷為停電后，對比故障時的電壓值。1）若U1=0,判斷為整棟樓停電，屬于開關入線故障。2）若U1≠0,U2=0,判斷為樓總電箱內部出現故障，即電表入線故障。3）若U1≠0,U2≠0,U3=0,判斷為用戶電能表或空氣開關出現故障。4）若U1≠0,U2≠0,U3≠0,判斷為用戶室內線路故障。

　　上述4種情況中，前3種歸類為供電故障，第4種屬于用戶自身設備故障，定位模塊分析后將故障類型輸出至LED顯示器。

　　4技術優勢及特點

　?。?）該帶故障定位功能的低壓空氣開關的使用能方便電工和用戶查找線路故障，解決住宅線路故障難以查找和判定的問題。

　　（2）采取導軌式的外殼設計，集成化程度高，方便安裝。

　?。?）外接顯示器能將故障信息直接明了地展示給用戶，黑暗環境下也能保證信息的提供。

　?。?）UPs電源保證了設備供電的可靠性，避免了停電時故障定位模塊的失效。

　　5結語

　　本文提出的帶故障定位功能的低壓空氣開關操作方式簡潔，展示方法直接，安裝方法簡單，使用場景廣泛，產品可靠性高，使用壽命長，可在配電領域全面推廣，具有很好的應用發展前景。

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