專利名稱：具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種漏電綜合保護器，尤其是指一種智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器。
二背景技術：
本申請人曾設計了一種“智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器”(ZL02280316.5，
公開日2003.10.22)，它包括空氣斷路器和分合閘操作機構，其特征在于還包括漏電保護及欠壓保護檢測與控制電路，一零序電流互感器有兩個副邊，一個副邊與按鈕SW1～SW4和電阻R9～R13所構成的漏電模擬發(fā)生電路與單片機連接、另一個副邊與漏電信號放大電路連接，漏電信號放大電路與單片機連接，電壓檢測電路與單片機連接，電源單元電路與單片機連接，單片機連接電動分合閘控制電路和漏電電流顯示電路，構成了所述的漏電保護及欠壓保護檢測與控制電路。它不但具有漏電鑒相鑒幅功能，而且具有接地故障、過電流、短路、欠壓、過壓保護和顯示等綜合功能，但是它不具有對脫扣線圈、零序電流互感器和漏電信號放大電路自診斷功能，不能實現(xiàn)定期漏電保護功能的實驗。
三、實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，它不但具有漏電鑒相鑒幅功能及接地故障、過電流、短路、欠壓、過壓保護和顯示等綜合功能，而且具有自診斷功能，能實現(xiàn)定期漏電保護功能的實驗，提高漏電保護的可靠性和有效性。
為達到上述目的，本實用新型采取的解決方案是一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，它包括空氣斷路器、分合閘操作機構、零序互感器LH、單片機U2、漏電模擬發(fā)生電路、電壓檢測電路、電源單元電路、漏電信號放大電路、漏電電流顯示電路、電動分合閘控制電路，它還具有標準信號發(fā)生電路和自診斷電路，所述的標準信號發(fā)生電路連接漏電信號放大電路輸入端；電阻R32接互感器L，標準電阻R33接雙向可控硅SCR3，雙向可控硅SCR3控制極通過電阻R34接單片機U2的6腳，電阻R32和標準電阻R33串接中點接單片機U2的3腳，構成所述的標準信號發(fā)生電路；電阻R13接雙向可控硅SCR2，雙向可控硅SCR2通過零序互感器LH接漏電信號放大電路，雙向可控硅SCR2控制極通過電阻R31接單片機U2的13腳，雙向可控硅SCR1接電阻R29、脫扣線圈J3，雙向可控硅SCR1另一端接電阻R30、零線N，雙向可控硅SCR1控制極接電阻R22和電阻R23，電阻R29和電阻R30串接中點接單片機U2的18腳，電阻R23另一端接單片機U2的11腳，構成所述的自診斷電路。
該綜合保護器通過電阻R13、雙向可控硅SCR2實現(xiàn)定期漏電保護功能的試驗，單片機U2定期向雙向可控硅SCR2發(fā)出觸發(fā)信號使其導通，產(chǎn)生一個漏電電流。單片機U2通過零序互感器LH、漏電信號放大電路來檢測是否有漏電電流產(chǎn)生。單片機U2檢測到有漏電電流信號產(chǎn)生，說明該綜合保護器的漏電保護功能正常，單片機U2檢測到的漏電電流信號不符合要求，說明綜合保護器的漏電保護功能異常，單片機U2發(fā)出警報，實現(xiàn)了定期漏電保護功能的試驗。通過標準信號產(chǎn)生電路和互感器L實現(xiàn)了對零序互感器LH和漏電信號放大電路的自診斷，并可以在電路參數(shù)發(fā)生漂移時，實現(xiàn)對漏電信號放大電路的放大倍數(shù)、相位的校準。單片機U2通過電阻R29、R30實現(xiàn)對脫扣線圈J3的檢測。當脫扣線圈J3正常時，輸出給單片機U2的信號為脈沖信號，而脫扣線圈J3燒毀后，輸入給單片機U2的信號為低電平信號。單片機U2根據(jù)其輸入信號來實現(xiàn)對脫扣線圈J3的自診斷。
該綜合保護器采用單片機U2，大大簡化了外圍電路。漏電信號經(jīng)放大后，變成符合單片機U2輸入要求的信號。單片機U2檢測漏電信號，計算出漏電信號的幅值I及相位θ，并計算出A、B、C三相的漏電電流，還可以計算出漏電突變電流的相位。單片機U2由根據(jù)檢測出的漏電電流突變電流實現(xiàn)鑒相鑒幅漏電保護。由于采用了單片機U2，可以將漏電電流及A、B、C三相的漏電電流輸出到漏電電流顯示電路，便于用戶進行故障分析。同時，漏電動作后，還可以顯示出是緩變漏電動作還是突變漏電動作，在突變漏電動作時還可以顯示出是突變漏電發(fā)生在A相、還是B相或是C相。采用單片機U2控制下的電路，并和空氣斷路器組合使用，其功能不僅可以完全代替以前的鑒相鑒幅漏電繼電器、接觸器和斷路器組成的保護系統(tǒng)，而且在功能上增加了漏電電流(三相漏電矢量和，A相、B相、C相漏電電流)顯示、漏電動作方式(緩變漏電動作、突變漏電動作)顯示、任意組合額定緩變電流和額定突變漏電電流等智能化功能。采用工業(yè)級單片機U2芯片，不僅保證了產(chǎn)品性能先進，也保證了工作的可靠性。通過對綜合保護器中的關鍵部分，即脫扣線圈J3、零序互感器LH、漏電信號放大電路，進行自診斷，并自動進行定期漏電保護功能的試驗，特別是通過對漏電特性的自校準，大大提高了漏電保護的可靠性和有效性。
四

圖1是本實施例的電氣原理框圖。
圖2是本實施例的電路連接圖。
五具體實施方式
下面結合實施例及其附圖對本實用新型再作描述。
參見圖1和圖2，一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，它包括空氣斷路器、分合閘操作機構、零序互感器LH、單片機U2、漏電模擬發(fā)生電路、電壓檢測電路、電源單元電路、漏電信號放大電路、漏電電流顯示電路、電動分合閘控制電路，它還具有標準信號發(fā)生電路和自診斷電路，所述的標準信號發(fā)生電路連接漏電信號放大電路輸入端；電阻R32接互感器L，標準電阻R33接雙向可控硅SCR3，雙向可控硅SCR3控制極通過電阻R34接單片機U2的6腳，電阻R32和標準電阻R33串接中點接單片機U2的3腳，構成所述的標準信號發(fā)生電路；電阻R13接雙向可控硅SCR2，雙向可控硅SCR2通過零序互感器LH接漏電信號放大電路，雙向可控硅SCR2控制極通過電阻R31接單片機U2的13腳，雙向可控硅SCR1接電阻R29、脫扣線圈J3，雙向可控硅SCR1另一端接電阻R30、零線N，雙向可控硅SCR1控制極接電阻R22和電阻R23，電阻R29和電阻R30串接中點接單片機U2的18腳，電阻R23另一端接單片機U2的11腳，構成所述的自診斷電路。
參見圖2，綜合保護器通過電阻R13、雙向可控硅SCR2實現(xiàn)定期漏電保護功能的試驗，單片機U2定期向雙向可控硅SCR2發(fā)出觸發(fā)信號使其導通，產(chǎn)生一個漏電電流。單片機U2通過零序互感器LH、漏電信號放大電路來檢測是否有漏電電流產(chǎn)生。單片機U2檢測到有漏電電流信號產(chǎn)生，說明綜合保護器的漏電保護功能正常，單片機U2檢測到的漏電電流信號不符合要求，說明綜合保護器的漏電保護功能異常，單片機U2發(fā)出警報，實現(xiàn)了定期漏電保護功能的試驗。通過標準信號產(chǎn)生電路和互感器L實現(xiàn)對零序互感器LH和漏電信號放大電路的自診斷，并可以在電路參數(shù)發(fā)生漂移時，實現(xiàn)對漏電信號放大電路的放大倍數(shù)、相位的校準。
在本實施例中，空氣斷路器是由DZ25斷路器或其他空氣斷路器組成，具有過載、短路、缺相、過壓、漏電、延時等保護功能，其主要部分由斷路器殼體、觸頭滅弧系統(tǒng)、過載短路保護系統(tǒng)組成。分合閘操作機構由手動分閘操作機構、電動分合閘操作機構、分閘指示機構部分組成。電動分合閘操作機構主要由永磁直流電機M1、曲柄連桿機構組成。
參見圖2，在變壓器B1、二極管D2及集成穩(wěn)壓管T1等元件構成的電源單元電路中，二極管D1、D2整流出電壓直接給繼電器J1和永磁直流電機M1供電。變壓器B1輸出端接二極管D1和二極管D2的陽極，集成穩(wěn)壓管T1的1腳接二極管D1和二極管D2的陰極、電容C1、電容C2正端，集成穩(wěn)壓管T1的3腳接電容C3正端和電容C4，構成所述的的電源單元電路。
參見圖2，繼電器J1線圈一端接永磁直流電機M1、另一端接三極管T2集電極，三極管T2基極接電阻R14，構成所述的電動分合閘控制電路。單片機U2通過對三極管T2的控制，實現(xiàn)對繼電器J1和永磁直流電機M1的控制，從而完成對繼電器J1的合、分閘操作。
參見圖2，零序互感器LH有兩個副邊，一個副邊接按鈕SW1～SW4及電阻R9～R12，構成所述的漏電模擬發(fā)生電路。當按鈕SW1按下，液晶顯示器LED1顯示“A”，當按鈕SW2按下，液晶顯示器LED1顯示“B”，當按鈕SW3按下，液晶器LED1顯示“C”，當按鈕SW4按下，液晶顯示器LED1顯示“E”或數(shù)字(顯示“E”表示超過量程，顯示數(shù)字表示漏電電流)。
參見圖2，零序互感器LH的另一個副邊將檢測出的漏電信號送入由電阻R15～R21、電容C5～C7及運算發(fā)大器U1D構成的漏電信號放大電路，實現(xiàn)對漏電信號的放大，然后送入單片機U2，由單片機U2實現(xiàn)對漏電信號的處理。運算發(fā)大器U1D負端接電阻R19和電阻R20、正端接電阻R17和電阻R18、輸出端接電阻R20另一端和電阻R21，電阻R19另一端接電容C7，電容C7另一端接電容C6和電阻R16，電阻R16另一端接電容C5和電阻R15，構成所述的漏電信號放大電路。
參見圖2，運算放大器U1A～U1C的正端接電阻R7和電阻R8，運算放大器U1A負端接二極管D3陰極，二極管D3陽極接電阻R1和電阻R2，運算放大器U1B負端接二極管D6陰極，二極管D6陽極接電阻R3和電阻R4，運算放大器U1C負端接二極管D7陰極，二極管D7陽極接電阻R5和電阻R6，運算放大器U1A輸出端接二極管D4，運算放大器U1B輸出端接二極管D5，運算放大器U1 C輸出端接二極管D8，構成所述的電壓檢測電路。當三相電壓有一相(或兩相、或三相)電壓低于設定值時，運算放大器U1A或U1B或U1C輸出高電平，觸發(fā)雙向可控硅SCR1，脫扣線圈J3得電，脫扣線圈J3動作使空氣斷路器分斷。同時單片機U2可以根據(jù)檢測的漏電信號，也可以直接觸發(fā)雙向可控硅SCR1，使空氣斷路器分斷。
參見圖2，電阻R22～R28并聯(lián)后接液晶顯示器LED1，三極管T3～T5發(fā)射極接液晶顯示器LED1，構成所述的漏電電流顯示電路。漏電電流顯示電路由單片機U2直接驅(qū)動，單片機U2根據(jù)漏電電流、欠壓等情況進行輸出顯示。
與同類產(chǎn)品相比，具有以下優(yōu)點1、脫扣線圈J3的自診斷。漏電保護的脫扣線圈J3是漏電保護的執(zhí)行機構。實際使用中，脫扣線圈J3經(jīng)常燒毀，而其一旦燒毀，就會造成漏電保護的失效，當發(fā)生設備漏電或有人觸電時，就無法提供保護，其危害非常大。由于脫扣線圈J3封閉在綜合保護器內(nèi)，人們無法判斷脫扣線圈J3是否損壞，因此脫扣線圈J3燒毀后，不能及時被發(fā)現(xiàn)，造成漏電保護失效。通過自診斷電路對脫扣線圈J3進行故障診斷，一旦發(fā)現(xiàn)脫扣線圈J3燒毀，就進行報警，提醒人們采取措施，大大提高了漏電保護的可靠性。
2、零序互感器LH的自診斷。零序互感器LH是綜合保護的檢測漏電的傳感器，零序互感器LH和漏電放大電路的連接容易發(fā)生問題，時有斷線故障發(fā)生，一旦發(fā)生斷線，就無法進行漏電信號的檢測，發(fā)生漏電保護失效。通過自診斷電路對零序互感器LH進行故障診斷，一旦發(fā)現(xiàn)零序互感器LH斷線，就進行報警，提醒人們采取促使，大大提高了漏電保護的可靠性。
3、漏電信號放大電路的自診斷。通過漏電信號放大電路經(jīng)微弱的漏電信號進行放大，輸入到單片機U2。該電路一旦發(fā)生故障，單片機U2就無法正確進行故障判斷。通過對漏電信號放大電路的診斷，可以在漏電信號放大電路發(fā)生故障時，進行報警。
4、自動定期漏電功能試驗。根據(jù)綜合保護器的使用要求，需定期檢查其保護功能。對一般使用者來說，這非常不方便，在很多情況下，他們不去進行定期檢查漏電保護功能，同時，由于在定期檢查時，必然要造成供電的中斷，給用戶造成不便。采用單片機U2自動完成定期漏電保護功能，并且在實驗中，不中斷供電，保障了供電的連續(xù)性，而又自動完成了定期檢查漏電保護功能的任務。
5、漏電保護特性的自校準。漏電放大電路和零序互感器LH受環(huán)境的影響，其參數(shù)容易發(fā)生變化，改變漏電保護動作特性。該綜合保護器可以對漏電保護參數(shù)的變化進行校準，使保護特性穩(wěn)定。漏電保護特性自校準包括了三方面一是漏電信號零點的自校準，二是電路放大倍數(shù)的自校準；三是漏電放大電路相位的自校準。通過標準信號發(fā)生電路，對這三部分的校準，單片機U2進行修正，保障了漏電保護動作特性的穩(wěn)定性。
權利要求1.一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，它包括空氣斷路器、分合閘操作機構、零序互感器(LH)、單片機(U2)、漏電模擬發(fā)生電路、電壓檢測電路、電源單元電路、漏電信號放大電路、漏電電流顯示電路、電動分合閘控制電路，其特征在于它還具有標準信號發(fā)生電路和自診斷電路，所述的標準信號發(fā)生電路連接漏電信號放大電路輸入端；電阻(R32)接互感器(L)，標準電阻(R33)接雙向可控硅(SCR3)，雙向可控硅(SCR3)控制極通過電阻(R34)接單片機(U2)的6腳，電阻(R32)和標準電阻(R33)串接中點接單片機(U2)的3腳，構成所述的標準信號發(fā)生電路；電阻(R13)接雙向可控硅(SCR2)，雙向可控硅(SCR2)通過零序互感器(LH)接漏電信號放大電路，雙向可控硅(SCR2)控制極通過電阻(R31)接單片機(U2)的13腳，雙向可控硅(SCR1)接電阻(R29)、脫扣線圈(J3)，雙向可控硅(SCR1)另一端接電阻(R30)、零線(N)，雙向可控硅(SCR1)控制極接電阻(R22)和電阻(R23)，電阻(R29)和電阻(R30)串接中點接單片機(U2)的1 8腳，電阻(R23)另一端接單片機(U2)的11腳，構成所述的自診斷電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，其特征在于變壓器(B1)輸出端接二極管(D1)和二極管(D2)的陽極，集成穩(wěn)壓管(T1)的1腳接二極管(D1)和二極管(D2)的陰極、電容(C1)、電容(C2)正端，集成穩(wěn)壓管(T1)的3腳接電容(C3)正端和電容(C4)，構成所述的的電源單元電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，其特征在于繼電器(J1)線圈一端接永磁直流電機(M1)、另一端接三極管(T2)集電極，三極管(T2)基極接電阻(R14)，構成所述的電動分合閘控制電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，其特征在于零序互感器(LH)有兩個副邊，一個副邊接按鈕(SW1～SW4)及電阻(R9～R12)，構成所述的漏電模擬發(fā)生電路。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，其特征在于運算發(fā)大器(U1D)負端接電阻(R19)和電阻(R20)、正端接電阻(R17)和電阻(R18)、輸出端接電阻(R20)另一端和電阻(R21)，電阻(R19)另一端接電容(C7)，電容(C7)另一端接電容(C6)和電阻(R16)，電阻(R16)另一端接電容(C5)和電阻(R15)，構成所述的漏電信號放大電路。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，其特征在于運算放大器(U1A～U1C)的正端接電阻(R7)和電阻(R8)，運算放大器(U1A)負端接二極管(D3)陰極，二極管(D3)陽極接電阻(R1)和電阻(R2)，運算放大器(U1B)負端接二極管(D6)陰極，二極管(D6)陽極接電阻(R3)和電阻(R4)，運算放大器(U1C)負端接二極管(D7)陰極，二極管(D7)陽極接電阻(R5)和電阻(R6)，運算放大器(U1A)輸出端接二極管(D4)，運算放大器(U1B)輸出端接二極管(D5)，運算放大器(U1C)輸出端接二極管(D8)，構成所述的電壓檢測電路。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，其特征在于電阻(R22～R28)并聯(lián)后接液晶顯示器(LED1)，三極管(T3～T5)發(fā)射極接液晶顯示器(LED1)，構成所述的漏電電流顯示電路。
專利摘要一種具有自診斷功能的智能鑒相鑒幅漏電綜合保護器，它包括空氣斷路器、分合閘操作機構、零序互感器LH、單片機U2、漏電模擬發(fā)生電路、電壓檢測電路、電源單元電路、漏電信號放大電路、漏電電流顯示電路、電動分合閘控制電路，還具有標準信號發(fā)生電路和自診斷電路。它不但具有漏電鑒相鑒幅功能及接地故障、過電流、短路、欠壓、過壓保護和顯示等綜合功能，而且通過自診斷電路實現(xiàn)定期漏電保護功能的試驗，通過標準信號產(chǎn)生電路和自診斷電路實現(xiàn)了對脫扣線圈J3、零序互感器LH和漏電信號放大電路的自診斷，并可以在電路參數(shù)發(fā)生漂移時，實現(xiàn)對漏電信號放大電路的放大倍數(shù)、相位的校準，提高了漏電保護的可靠性和有效性。
文檔編號H02H3/04GK2726192SQ20042009174
公開日2005年9月14日 申請日期2004年9月11日 優(yōu)先權日2004年9月11日
發(fā)明者鄭祥衡, 李奎 申請人:鄭祥衡