本實(shí)用新型屬于微型斷路器領(lǐng)域，尤其涉及一種集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)功能的微型智能斷路器。

背景技術(shù)：

隨著我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，每年城鄉(xiāng)新建成的住宅面積近20億平方米，住宅建筑的能源消耗問題已不容忽視。改造現(xiàn)有住宅的配套設(shè)施、開展電力需求側(cè)管理，培養(yǎng)用戶的節(jié)能意識(shí)，促進(jìn)用戶與供電企業(yè)的供需互動(dòng)，將有助于降低住宅建筑能耗，是實(shí)現(xiàn)全社會(huì)綠色環(huán)保、節(jié)能減排的有效途徑。微型斷路器是低壓配電系統(tǒng)中廣泛使用的一種開關(guān)電器，承擔(dān)著終端配電線路，尤其是住宅內(nèi)用電回路與電器設(shè)備的監(jiān)控與保護(hù)重任，可即時(shí)接通、分?jǐn)嗑€路并處理短路、接地、過負(fù)荷及過壓等電氣故障，對(duì)供用電的安全、穩(wěn)定起到十分重要的作用。目前的家用微型斷路器雖然能實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能，但智能化程度不高，大部分需要手動(dòng)復(fù)位實(shí)現(xiàn)用電合閘，尚不能智能識(shí)別負(fù)荷屬性、根據(jù)用戶需求進(jìn)行響應(yīng)。用戶想了解自身用電情況時(shí)只能通過電網(wǎng)公司安裝的智能電能表查詢房屋整體的電能消耗，無法實(shí)時(shí)查詢家庭中各分支用電回路的用電情況，也無法方便快捷的遠(yuǎn)程控制某支用電回路的通斷。上述現(xiàn)狀表明當(dāng)前的微型斷路器互動(dòng)體驗(yàn)不完善，不支持建筑內(nèi)多用電回路的分項(xiàng)電能計(jì)量，也不支持遠(yuǎn)程互動(dòng)功能，不具備開展電力需求側(cè)管理、合同能源管理等節(jié)能降耗措施的技術(shù)基礎(chǔ)，更無法滿足智能用電趨勢(shì)下用戶對(duì)用電信息查詢、電器自動(dòng)控制的智能化、實(shí)時(shí)性需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有房屋建筑中的微型斷路器不具備多用電回路的分項(xiàng)電能計(jì)量、不支持遠(yuǎn)程互動(dòng)的不足，提供一種微型智能斷路器。

一種微型智能斷路器，其特征在于，包括斷路器本體，斷路器本體內(nèi)部集成有開關(guān)電源模塊、主控單元MCU、自動(dòng)重合閘模塊和寬帶載波通信模塊；

自動(dòng)重合閘模塊包括直流電機(jī)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)收到主控單元MCU的觸發(fā)信號(hào)后或在自動(dòng)控制方式下接收到用戶的遠(yuǎn)程分閘命令信號(hào)時(shí)，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)斷路器本體中的脫扣裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分閘；

斷路器本體通過寬帶載波通信模塊，采用電力線寬帶載波通信方式與臺(tái)區(qū)的集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；

開關(guān)電源模塊用于提供電源。

主控單元MCU采用HT5019型號(hào)的SOC芯片，外掛M24256-BRMN6TP型號(hào)的EEPROM芯片進(jìn)行各類用電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

寬帶載波通信模塊通過TTL電平串口與主控單元MCU通信，讀取存儲(chǔ)的本地用電數(shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)制后發(fā)送給集中器，集中器再經(jīng)光纖、GPRS無線公網(wǎng)的通信方式將數(shù)據(jù)上傳至用電信息采集系統(tǒng)主站。

微型智能斷路器的集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，微型智能斷路器安裝在住宅戶內(nèi)配電箱內(nèi)，由控制總進(jìn)線電流通斷的總開關(guān)和其余的控制住宅內(nèi)各分支用電回路電流通斷的分開關(guān)構(gòu)成；

總開關(guān)與分開關(guān)的MCU均配置RS-485通信接口，總開關(guān)采用RS-485總線與分開關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信及控制命令的下發(fā)，接收分開關(guān)所在用電回路的電流、電壓、有功功率和有功電能量，并經(jīng)MCU處理獲取住宅總進(jìn)線的電流、電壓、有功功率和有功電能量，再一同發(fā)送至LCD顯示屏顯示。

微型智能斷路器設(shè)置有手動(dòng)控制方式和自動(dòng)控制方式，由控制方式選擇按鍵實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制方式和自動(dòng)控制方式的切換；

當(dāng)處于自動(dòng)控制方式時(shí)，總開關(guān)和分開關(guān)響應(yīng)遠(yuǎn)程的自動(dòng)分合閘命令，同時(shí)支持手動(dòng)的分合閘操作；

當(dāng)處于手動(dòng)控制方式時(shí)，總開關(guān)和分開關(guān)不響應(yīng)遠(yuǎn)程的自動(dòng)分合閘命令，除非監(jiān)測(cè)到總開關(guān)或分開關(guān)所在的某支用電回路處于異常狀態(tài)。

總開關(guān)通過寬帶載波通信模塊，采用電力線寬帶載波通信方式與用戶住宅所在臺(tái)區(qū)的集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；集中器通過通信規(guī)約的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶微型智能斷路器的數(shù)據(jù)抄讀及控制命令下發(fā)。

集中器經(jīng)以太網(wǎng)、光纖或GPRS無線公網(wǎng)等通信方式連接用電信息采集系統(tǒng)主站，通過開放外部接口，基于采集的微型智能斷路器相關(guān)數(shù)據(jù)建立用戶服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶與自家住宅微型智能斷路器的遠(yuǎn)程互動(dòng)。

用戶通過手機(jī)APP或微信公眾號(hào)的方式訪問用戶服務(wù)系統(tǒng)，查詢自家住宅微型智能斷路器上傳的住宅總及各分支用電回路的歷史累計(jì)有功電能量和當(dāng)日累計(jì)有功電能量；在微型智能斷路器處于自動(dòng)控制方式時(shí)選擇切斷或閉合任意支用電回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)總開關(guān)和分開關(guān)的遠(yuǎn)程分合閘。

LCD顯示屏采用輪流顯示的方式顯示總進(jìn)線及安裝分開關(guān)的各分支用電回路的電流、有功功率及有功電能量。

總開關(guān)電流輸入規(guī)格為80A，斷路器本體體積為2P，配置有開關(guān)電源模塊、自動(dòng)重合閘模塊、主控單元、寬帶載波通信模塊、LCD顯示屏、控制方式選擇按鍵及清零按鍵，總共體積為4P；分開關(guān)電流輸入規(guī)格為40A，斷路器本體體積為1P；配置有開關(guān)電源模塊、自動(dòng)重合閘模塊、采樣回路、主控單元，總共體積為2P；

主控單元包括計(jì)量模塊及微控制單元（Microcontroller Unit，MCU），總開關(guān)的MCU直接驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏，具備對(duì)清零及控制方式選擇按鍵的響應(yīng)功能，提供寬帶載波通信模塊的接口，并額外加裝FLASH存儲(chǔ)芯片；

分開關(guān)的采樣回路包括：集成在斷路器本體內(nèi)的電流采樣電路、電壓采樣電路，以及主控單元內(nèi)的計(jì)量模塊，可實(shí)現(xiàn)分開關(guān)所在用電回路的電流、電壓、有功功率、有功電能量（包括歷史累計(jì)有功電能量和當(dāng)日累計(jì)有功電能量）計(jì)量，并生成采樣周期為1分鐘的負(fù)荷曲線。

總開關(guān)與分開關(guān)的MCU均配置RS-485通信接口，總開關(guān)采用RS-485總線與分開關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信及控制命令的下發(fā)，接收分開關(guān)所在用電回路的電流、電壓、有功功率、有功電能量，并經(jīng)MCU處理獲取住宅總進(jìn)線的電流、電壓、有功功率、有功電能量，再一同發(fā)送至LCD顯示屏顯示?？傞_關(guān)MCU負(fù)責(zé)存儲(chǔ)近30日的住宅總?cè)沼泄﹄娔芰繑?shù)據(jù)、歷史累計(jì)總有功電能量、近7日的各分開關(guān)所在用電回路的負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)，負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)包括：電流、有功功率；

LCD顯示屏采用輪流顯示的方式顯示住宅總進(jìn)線及安裝分開關(guān)的各分支用電回路的電流、有功功率及有功電能量，顯示屏刷新周期為5秒，按下清零按鈕可以將當(dāng)日累計(jì)有功電能量置零；

自動(dòng)重合閘模塊包括：驅(qū)動(dòng)電路、直流電機(jī)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用內(nèi)部組件共用開關(guān)電源的方式供電，可針對(duì)漏電流、短路、線路過熱和持續(xù)過負(fù)荷等用電線路異常情況提供保護(hù)，當(dāng)接收到主控單元MCU分閘命令后，驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)而推動(dòng)斷路器本體的脫扣裝置實(shí)現(xiàn)該用電回路開關(guān)的自動(dòng)分閘操作。接收到合閘命令時(shí)同理實(shí)現(xiàn)對(duì)用電回路的自動(dòng)合閘操作；

控制方式選擇按鍵實(shí)現(xiàn)微型智能斷路器手動(dòng)控制和自動(dòng)控制方式的切換，除非監(jiān)測(cè)到某支用電回路處于異常狀態(tài)，按鍵置于“手動(dòng)”時(shí)總開關(guān)和分開關(guān)將不會(huì)響應(yīng)遠(yuǎn)程的自動(dòng)分合閘命令。當(dāng)按鍵置于“自動(dòng)”時(shí)，總開關(guān)和分開關(guān)可以響應(yīng)遠(yuǎn)程的自動(dòng)分合閘命令，同時(shí)也支持手動(dòng)的分合閘操作；

總開關(guān)通過MCU配置的寬帶載波通信模塊，可以采用電力線寬帶載波通信方式與用戶住宅所在臺(tái)區(qū)的電網(wǎng)公司集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，集中器通過通信規(guī)約的擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶微型智能斷路器的數(shù)據(jù)抄讀及控制命令下發(fā)；

集中器經(jīng)以太網(wǎng)、光纖、GPRS無線公網(wǎng)等通信方式連接電網(wǎng)公司的用電信息采集系統(tǒng)，通過開放外部接口，電網(wǎng)公司可基于采集的微型智能斷路器相關(guān)數(shù)據(jù)建立用戶服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶與自家住宅微型智能斷路器的遠(yuǎn)程互動(dòng)；

用戶可通過手機(jī)APP或微信公眾號(hào)等方式訪問用戶服務(wù)系統(tǒng)，查詢自家住宅微型智能斷路器上傳的住宅總及各分支用電回路的歷史累計(jì)有功電能量和當(dāng)日累計(jì)有功電能量，在微型智能斷路器處于自動(dòng)控制方式時(shí)也可以選擇切斷或閉合任意支用電回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)總開關(guān)和分開關(guān)的遠(yuǎn)程分合閘。用戶可設(shè)置與遠(yuǎn)程通信、控制的相關(guān)參數(shù)，如是否上傳負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)、是否自動(dòng)參加需求側(cè)響應(yīng)活動(dòng)、負(fù)荷削減優(yōu)先級(jí)（優(yōu)先切斷哪一支用電回路）等。在選擇自動(dòng)參加需求側(cè)響應(yīng)活動(dòng)時(shí)，用戶服務(wù)系統(tǒng)會(huì)在特定時(shí)段自動(dòng)向用戶家的微型智能斷路器下發(fā)分閘命令，用戶家中的一條或多條用電回路將會(huì)自動(dòng)切斷，待響應(yīng)時(shí)段結(jié)束后用戶服務(wù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向用戶家的微型智能斷路器下發(fā)合閘命令，用戶家中的一條或多條用電回路將會(huì)自動(dòng)閉合。

本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果是：

本實(shí)用新型的微型智能斷路器，在具備傳統(tǒng)微型斷路器各類保護(hù)功能的基礎(chǔ)上，以較小體積實(shí)現(xiàn)了用戶住宅內(nèi)多用電回路的分項(xiàng)電能量和總電能量的計(jì)量、存儲(chǔ)、顯示，以及數(shù)據(jù)的上傳。微型智能斷路器可接收來自用戶或者用戶服務(wù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程分合閘命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分合閘。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了較低成本下住宅建筑節(jié)能水平的提升，滿足了用戶對(duì)用電信息查詢、電器自動(dòng)控制的智能化、實(shí)時(shí)性需求，為用戶參與電力需求側(cè)響應(yīng)創(chuàng)造了有利條件，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)功能的微型智能斷路器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)功能的微型智能斷路器的開關(guān)電源工作框架圖；

圖3是集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)功能的微型智能斷路器的自動(dòng)重合閘模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖4 是集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)功能的微型智能斷路器的遠(yuǎn)程互動(dòng)通信方案圖；

圖5是集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)功能的微型智能斷路器的軟件系統(tǒng)主流程圖；

圖6是集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)功能的微型智能斷路器的簡(jiǎn)易爆炸圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1和圖6所示，集成電能計(jì)量及遠(yuǎn)程互動(dòng)功能的微型智能斷路器包括蓋板1、斷路器本體2、LCD顯示屏3、PCB板組件4和外殼5。外殼5上設(shè)置有控制方式選擇按鍵6和清零按鍵7。斷路器本體2內(nèi)部集成了開關(guān)電源模塊21、主控單元22、自動(dòng)重合閘模塊23、寬帶載波通信模塊24等。

本微型智能斷路器克服了現(xiàn)有微型斷路器不具備住宅內(nèi)多用電回路的分項(xiàng)電能計(jì)量及自動(dòng)通斷控制，也不支持遠(yuǎn)程互動(dòng)的不足，以較小體積實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)住宅各回路用電信息的遠(yuǎn)程查詢及多用電回路的遠(yuǎn)程自動(dòng)拉合閘控制。

作為總開關(guān)和分開關(guān)的微型智能斷路器均具備本地?cái)?shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、通信及自動(dòng)重合閘功能，區(qū)別在于其輸入電流規(guī)格不同、對(duì)應(yīng)功能不同?？傞_關(guān)最大輸入電流定為80A，并具備按鍵響應(yīng)、LCD顯示、遠(yuǎn)程通信的功能。由于總開關(guān)電流規(guī)格大于40A，所以斷路器本體必須占2P空間，再考慮自動(dòng)重合閘模塊和寬帶載波通信模塊，總開關(guān)體積需要4P。分開關(guān)最大輸入電流定為40A，具備電流、電壓采樣及功率、電能計(jì)量功能。由于電流規(guī)格較小，斷路器本體只占1P，若本地通信只需支持RS-485，在采用隔離型485芯片方案下，附加自動(dòng)重合閘模塊，總體積可控制在2P。

如圖2所示，開關(guān)電源模塊21共分兩大路供電。第一路輸出電壓為12V，為自動(dòng)重合閘模塊的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和MCU中的寬帶載波通信模塊供電；第二路輸出電壓為5V，為主控單元內(nèi)的SOC芯片、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和RS-485通信模塊供電。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓為12V，動(dòng)作電流為200mA，可得驅(qū)動(dòng)功率為2.4W。寬帶載波通信模塊的工作電壓為12V，工作電流需150mA，算得功耗功率為1.8W。主控單元內(nèi)的SOC芯片直接驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏，整體SOC芯片功耗不大于0.3W，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和RS-485通信模塊合計(jì)功耗不大于0.1W。為保障微型智能斷路器穩(wěn)定工作，由上述數(shù)據(jù)可將開關(guān)電源的額定輸出功率定為6W。

考慮到微型智能斷路器的整體體積及運(yùn)行效率，主控單元的設(shè)計(jì)采用了集成計(jì)量模塊及MCU的片上系統(tǒng)（System-on-Chip，SOC）方案。由于SOC芯片需要兼具數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、LCD顯示、遠(yuǎn)程通信等功能，因此本實(shí)施例中選用了炬泉公司的HT5019芯片。HT5019 是一顆低功耗、高性能的電能計(jì)量芯片，片內(nèi)集成了 32-bit ARM 內(nèi)核、128K 閃存、8K靜態(tài)存儲(chǔ)器，支持?jǐn)嘞喾栏`電功能的EMU模塊，配置了RS-485、寬帶載波通信接口，具備LCD 驅(qū)動(dòng)功能。為實(shí)現(xiàn)高密度負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)，在總開關(guān)的SOC芯片附加了2M FLASH存儲(chǔ)器及時(shí)鐘芯片。

（1）MCU

MCU處理器內(nèi)核基于ARM 32-bit Cortex-M0 CPU設(shè)計(jì)，外設(shè)資源完備，配置有33個(gè)GPIO、3路UART、4個(gè)外部中斷，LCD支持4x18/6x16/8x14段顯示；內(nèi)置硬件AES/GHASH 加密/解密算法；內(nèi)置按鍵掃描功能；具有4個(gè)定時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、捕獲、PWM輸出功能。MCU實(shí)現(xiàn)了微型智能斷路器總開關(guān)與分開關(guān)的RS-485本地通信（各用電回路計(jì)量所得的電流、電壓、有功功率、電能量經(jīng)RS-485總線匯總至總開關(guān)主控單元累加，得到住宅當(dāng)前總電流、功率及電能量）以及與集中器的寬帶載波遠(yuǎn)程通信，并驅(qū)動(dòng)LCD以5s一次的刷新周期輪流顯示住宅各分支用電回路及總進(jìn)線的當(dāng)前電流、電壓、有功功率及當(dāng)日有功電能量（指當(dāng)天零點(diǎn)至目前的電能示值）、歷史累計(jì)有功電能量。MCU還負(fù)責(zé)響應(yīng)清零及控制方式選擇按鍵的輸入，按下清零鍵將清空保存的近30天日有功電能量數(shù)據(jù)；控制方式選擇鍵用于實(shí)現(xiàn)微型智能斷路器分合閘手動(dòng)或自動(dòng)控制方式的切換，手動(dòng)模式下微型智能斷路器將不響應(yīng)用戶的遠(yuǎn)程控制命令，而自動(dòng)模式下用戶仍可以手動(dòng)分合閘。微型智能斷路器總開關(guān)的主控單元加裝高精度時(shí)鐘和FLASH存儲(chǔ)卡，經(jīng)RS-485總線向每個(gè)分開關(guān)下發(fā)帶時(shí)標(biāo)的負(fù)荷曲線抄讀命令，可實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)各分支用電回路負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)（電流、有功功率）的帶時(shí)標(biāo)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)卡可保存近7天的負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)。負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)周期為1分鐘，采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)每天一次將負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)塊上傳至集中器。

（2）計(jì)量模塊

SOC芯片中計(jì)量模塊的有功電能測(cè)量誤差小于 0.1%，動(dòng)態(tài)范圍大于5000；支持 IEC62053-21、IEC62053-22、IEC62053-23多種標(biāo)準(zhǔn)；可同時(shí)輸出兩個(gè)計(jì)量通道的參數(shù)，支持靈活的防竊電功能；可提供高精度有效值、頻率、ADC 波形數(shù)據(jù)等計(jì)量參數(shù)；提供多種能量累加方式選擇；支持掉零線、掉火線的低功耗防竊電計(jì)量；支持直流計(jì)量、單相三線計(jì)量。

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

對(duì)SOC芯片自帶的8K靜態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展，滿足大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。采用了HT5019外掛EEPROM芯片的方案實(shí)現(xiàn)各類用電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（EEPROM存儲(chǔ)容量大小可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整），這里選用了M24256-BRMN6TP芯片，保證微型智能斷路器可存儲(chǔ)近30天的日有功電能量及累計(jì)的總有功電能量數(shù)據(jù)。

為節(jié)省空間，微型智能斷路器內(nèi)部不使用導(dǎo)軌電能表，而是采用錳銅分流器完成電流采樣、分壓網(wǎng)絡(luò)電阻完成電壓采樣，并將兩者集成至斷路器本體內(nèi)。再經(jīng)SOC芯片的計(jì)量模塊，構(gòu)成采樣回路，實(shí)現(xiàn)用電回路的電流、電壓、瞬時(shí)功率、電能量計(jì)量。

如圖3所示，自動(dòng)重合閘模塊23包括驅(qū)動(dòng)電路231、直流電機(jī)232、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)233等幾部分，采用內(nèi)部組件共用開關(guān)電源的方式供電，并去除了重合閘控制芯片與反饋電路，改為集成到主控單元統(tǒng)一控制，有效壓縮了模塊體積。某路開關(guān)合閘時(shí)，主控單元MCU將根據(jù)計(jì)量模塊采集、計(jì)算所得的各類電參數(shù)，分析判斷該用電回路是否存在用電異常，當(dāng)監(jiān)測(cè)到該路電流過載、電壓過大、短路、漏電流等異?；蛟谧詣?dòng)控制方式下接收到用戶的遠(yuǎn)程分閘命令時(shí)，MCU將向自動(dòng)重合閘模塊的驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送控制脈沖，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)而推動(dòng)斷路器本體中的脫扣裝置實(shí)現(xiàn)該回路開關(guān)的自動(dòng)分閘。自動(dòng)控制方式下的遠(yuǎn)程合閘方式與之同理，不再敘述。

圖4為用戶與微型智能斷路器遠(yuǎn)程互動(dòng)的通信方案圖。微型智能斷路器的分開關(guān)經(jīng)RS-485總線將存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至總開關(guān)（微型智能斷路器）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，再通過為微型智能斷路器的MCU配置寬帶載波通信模塊，實(shí)現(xiàn)集中器對(duì)微型智能斷路器總開關(guān)存儲(chǔ)的本地?cái)?shù)據(jù)的直接抄讀和控制命令下發(fā)。寬帶載波通信模塊通過TTL電平串口與主控單元MCU通信，讀取微型智能斷路器存儲(chǔ)的本地用電數(shù)據(jù)，經(jīng)調(diào)制后發(fā)送給集中器，集中器再經(jīng)光纖、GPRS無線公網(wǎng)等通信方式將數(shù)據(jù)上傳至電網(wǎng)公司的用電信息采集系統(tǒng)主站。用電信息采集系統(tǒng)主站可擴(kuò)展一個(gè)子模塊專門用于存放與用戶微型智能斷路器相關(guān)的各類數(shù)據(jù)，再提供一個(gè)外部接口至事先建立的用戶服務(wù)系統(tǒng)。用戶服務(wù)系統(tǒng)可以采用手機(jī)APP、微信公眾號(hào)等方式供微型智能斷路器的所有者注冊(cè)完家庭信息后登錄，用戶將具備查詢、設(shè)置、控制三種功能權(quán)限。

在查詢功能下，用戶可查看自家住宅總體及安裝分開關(guān)的各用電回路的電流、功率、累計(jì)有功電能量、當(dāng)前有功電能量情況；在設(shè)置功能下，用戶可選擇是否上傳負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)、是否自動(dòng)參加需求側(cè)響應(yīng)活動(dòng)、負(fù)荷削減優(yōu)先級(jí)（優(yōu)先切斷哪一支用電回路）等。若用戶開啟上述選項(xiàng)且微型智能斷路器處于自動(dòng)控制方式，則用戶家中的一條或多條用電回路將會(huì)在特定時(shí)段自動(dòng)斷開，待響應(yīng)時(shí)段結(jié)束后自動(dòng)重合；在控制功能下，若微型智能斷路器處于自動(dòng)控制方式，用戶可自行選擇住宅內(nèi)任意條用電回路接通或關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)多回路遠(yuǎn)程分合閘。

為使微型智能斷路器成為可被集中器識(shí)別，需預(yù)先定義兩者之間的通信規(guī)約。因當(dāng)前智能電能表上行通信規(guī)約《DL\T 645-2007 多功能電能表通信協(xié)議》（以下簡(jiǎn)稱DL/T 645）已與用電信息采集系統(tǒng)深度兼容，考慮到智能微型智能斷路器與電能表在整個(gè)通信架構(gòu)中位置類似，可參照上述規(guī)約編寫MCU的上行通信程序，實(shí)現(xiàn)微型智能斷路器與集中器之間的數(shù)據(jù)通信。

由于集中器屬于電網(wǎng)公司資產(chǎn)，因此需提出主站與集中器通信規(guī)約的擴(kuò)展方案，使之能識(shí)別來自不同用戶微型智能斷路器的多類型用電數(shù)據(jù)，并標(biāo)識(shí)出同一斷路器下各類數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的分支用電回路。

在當(dāng)前集中器的上行通訊協(xié)議《Q/GDW 1376.1-2013 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議 第1部分：主站與采集終端通信協(xié)議》（以下簡(jiǎn)稱Q/GDW 1376.1）中，以應(yīng)用層功能碼AFN定義命令類型，信息點(diǎn)標(biāo)識(shí)pn定義不同操作對(duì)象，信息類標(biāo)識(shí)Fn定義不同信息類型。為滿足需求，需對(duì)設(shè)置參數(shù)命令（AFN=04H） 中的“終端電能表/交流采樣裝置配置參數(shù)”（F10）進(jìn)行定義擴(kuò)展。可“通信速率及端口號(hào)”中定義常數(shù)值用于申明該測(cè)量點(diǎn)為微型智能斷路器；在“通信地址”中定義斷路器總開關(guān)及所有分開關(guān)的的6字節(jié)通信地址；在“所屬采集器通信地址”定義不同值以區(qū)別不同用戶；在“用戶大類號(hào)及用戶小類號(hào)”中定義0為總開關(guān)，其他值依次表示各分支用電回路的分開關(guān)。這樣就在集中器層面實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同用戶微型智能斷路器及同一用戶斷路器總開關(guān)下不同分開關(guān)的統(tǒng)一管理。

由于電流、電壓、功率、電能量、負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)等均已在Q/GDW 1376.1中有對(duì)應(yīng)的Fn明確標(biāo)識(shí)，故無需再對(duì)電能數(shù)據(jù)類型進(jìn)行通信規(guī)約擴(kuò)展。而分合閘等控制類操作在DL/T 645中已有定義，因此主站只需對(duì)集中器執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)命令（AFN=10H）中的“透明轉(zhuǎn)發(fā)”（F1），即可實(shí)現(xiàn)微型智能斷路器自行響應(yīng)遠(yuǎn)程控制。

如圖5所示是微型智能斷路器軟件系統(tǒng)的主流程圖。軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)初始化程序，控制模式判別程序、分合閘控制程序、數(shù)據(jù)采樣程序，數(shù)據(jù)處理程序，數(shù)據(jù)顯示程序、通信程序等幾部分。

在系統(tǒng)上電初始化后，軟件系統(tǒng)首先判斷斷路器開關(guān)是否處于合閘狀態(tài)，若處于分閘狀態(tài)，則在轉(zhuǎn)為合閘之前不會(huì)運(yùn)行其余程序。在斷路器合閘后，系統(tǒng)將自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)采樣、處理、顯示及通信等程序，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電回路是否出現(xiàn)異常，一旦判定為異常，將會(huì)立即執(zhí)行分合閘控制程序切斷問題線路。在正常情況下，以用戶的手動(dòng)分合閘操作為最高優(yōu)先級(jí)，用戶的手動(dòng)分閘將會(huì)中斷所有程序的執(zhí)行；在用戶未進(jìn)行人工操作時(shí)，控制模式判別程序?qū)?huì)判斷斷路器是否在自動(dòng)模式。若為自動(dòng)模式，則結(jié)合用戶在服務(wù)網(wǎng)站設(shè)置的遠(yuǎn)程控制參數(shù)，一旦接收到遠(yuǎn)程的分合閘命令，斷路器將會(huì)執(zhí)行分合閘控制程序自動(dòng)分合定的用電線路；若為手動(dòng)模式，則斷路器正常執(zhí)行除分合閘外的其余程序，但不響應(yīng)任何遠(yuǎn)程控制命令。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。