專利名稱：智能磁保持單相電位偏差保護器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于低壓電器類，主要涉及到三相四線低壓供電系統(tǒng)中，由中性線故障和三相電壓不平衡等原因引起的單相線路過電壓、欠電壓的一種線路保護技術(shù)。
背景技術(shù)：
國內(nèi)目前采用的最先進的保護技術(shù)，是在單相下游線路用戶入口處(配電箱里)安裝過、欠電壓保護器，其技術(shù)效果為當線路發(fā)生過、欠電壓時自動切斷線路，當線路恢復正常電壓時自動接通線路。中國專利已公開的96117305.X單相全自動電位偏差保護器、00129110.6智能單相全自動電位偏差保護器，就是該類保護器的典型代表，該類型所有保護器均利用電磁式繼電器作為分斷和接通線路的通斷開關(guān)，由于電磁式繼電器的觸點是點接觸結(jié)構(gòu)，觸點額定電流不易超過40A；在100毫秒時間內(nèi)，觸點承受過載電流不足5倍的額定電流；在10毫秒內(nèi)，觸點承受的短路電流不足1000安培；由于電磁式繼電器工作狀態(tài)需要線圈電流進行維持工作，從而使控制繼電器線圈電路的消耗增加，繼電器線圈本身消耗也增加，這將嚴重影響繼電器壽命和線圈電流對觸頭的影響，使保護器整機消耗功率增大同時壽命也縮短。作為低壓電器類的220V線路開關(guān)的技術(shù)要求，保護器應能承受國家標準規(guī)定的線路過載電流和短路電流以及所需時間，顯然上述保護器是嚴重影響輸送線路的可靠性、安全性，給線路制造了安全隱患，所以，該保護器只適用于終端負載的保護(終端保護器沒有對過載電流和短路電流作要求)，不適用于線路保護，因此，限制了在220V單相用戶線路中的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上技術(shù)不足，本發(fā)明研制出利用單片機控制磁保持繼電器觸頭串聯(lián)于220V單相線路的一種保護器，其特點為1、在單相用戶線路的前端(標準箱內(nèi))，利用磁保持繼電器觸頭作為分斷線路和接通線路的開關(guān)，使控制線路的額定電流分別為40A、63A、80A、100A。
2、在100毫秒時間內(nèi)，觸點承受過載電流超過10倍的額定電流。
3、在10毫秒內(nèi)，觸點承受的短路電流超過1000安培。
4、利用單片機程序控制磁保持繼電器觸頭，實現(xiàn)線路電壓超過或低于規(guī)定值時磁保持繼電器觸頭自動切斷線路，線路電壓恢復至規(guī)定值磁保持繼電器觸頭自動接通線路的特點。
5、利用單片機程序控制磁保持繼電器觸頭，使觸頭無論在分斷狀態(tài)還是在接通狀態(tài)，繼電器線圈均無工作電流，使得保護器整體消耗功率小于100毫瓦。
6、單片機程序控制磁保持繼電器觸頭，使觸頭分斷或接通線路時具有少飛弧特性，減少電弧對觸頭的損害。
經(jīng)過上述6項技術(shù)研制的保護器，減小了對輸送線路的安全隱患，與標準箱內(nèi)其它開關(guān)協(xié)調(diào)配合工作奠定了基礎，極大的提高了在220V單相用戶線路中的使用范圍。
該智能磁保持單相電位偏差保護器(圖1)，其組成是由，降壓穩(wěn)壓(6)、直接取樣(7)、單片機(8)、磁保持繼電器(9)、磁保持繼電器觸頭(4)、四個接線端子(1)(2)(3)(5)部分組成。其特征為，由上述九部分組成的保護器安裝在用戶單相線路的前端，即戶外電表箱內(nèi)或戶內(nèi)標準箱內(nèi)，(1)端子連接輸入線路的中性線，(3)端子連接輸入線路的相線，(2)和(5)端子連接用戶的負載線路，磁保持繼電器觸頭(4)串聯(lián)與(3)端子與(5)端子的連接導線中間，(1)端子與(2)端子用導線直接連接，當輸入線路發(fā)生過電壓或欠電壓時，磁保持繼電器觸頭(4)分斷(3)端子與(5)端子間線路，當輸入線路電壓恢復正常時，磁保持繼電器觸頭(4)接通(3)端子與(5)端子間線路；磁保持繼電器觸頭(4)分斷線路或接通線路或少飛弧等動作特性，均有單片機(8)對直接取樣(7)的信號分析后控制磁保持繼電器(4)的線圈，使磁保持繼電器觸頭(5)而獲得的相應動作。上述直接取樣電路(7)，其特征是直接取樣電路由二極管連接在相線上進行半波整流再連接電阻進行分壓接到單片機的采樣輸入端；上述降壓穩(wěn)壓電路(6)，其特征是降壓穩(wěn)壓電路由電容器一端連接在相線上，另一端連接在二極管橋式整流電路上，橋式整流電路的輸出端連接穩(wěn)壓二極管；上述的磁保持繼電器電路(4)，其技術(shù)特征為磁保持繼電器電路由兩組線圈組成，每一組線圈的一端與單片機的輸出端相接，另一端接地。


圖1是本發(fā)明技術(shù)特征示意圖圖1中標號(1)中性線接線端子、(2)負載線路接線端子、(3)相線接線端子、(4)磁保持繼電器觸頭、(5)負載線路接線端子、(6)降壓穩(wěn)壓電路(7)直接取樣電路、(8)單片機電路、(9)磁保持繼電器圖2是本發(fā)明技術(shù)方案硬件電路實施例示意圖圖2中標號N為中性線；L為相線；C為電容；Q為三極管；D為二極管；DZ為穩(wěn)壓二極管；R為電阻；DPJ為單片機；L2和L3為磁保持繼電器線圈；K為開關(guān)觸頭。
圖3是本發(fā)明技術(shù)方案的擴展應用硬件電路實施例示意圖圖3中標號N為中性線；L為相線；L1為低頻扼流圈；TVS為雙極二極管；C為電容；Q為三極管；D為二極管；DZ為穩(wěn)壓二極管；R為電阻；DPJ為單片機；L2和L3為磁保持繼電器線圈；K為開關(guān)觸頭；DF為發(fā)光二極管；zgq為電流傳感器。
具體實施方式
下面結(jié)合圖2實施例說明，單相線路的電源通過C10電容降壓和D10-D13二極管整流，再經(jīng)過限流電阻R12由WZ穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，供給DPJ單片機做控制電源，同時，未經(jīng)穩(wěn)壓的電源則直接供給驅(qū)動線圈電路；由R31電阻和D21二極管串聯(lián)供給DPJ單片機的線路電壓信號，經(jīng)DPJ單片機里的程序?qū)π盘柗治龊?，通過Q40、Q41、Q43、Q44驅(qū)動L2和L3線圈，使K觸頭切斷線路或接通線路。為了獲得在正常電壓、過電壓、欠電壓狀態(tài)下消耗功率最小，選擇降壓電路里的電容C10容量參數(shù)為0.1uf一下，為了獲得足夠的瞬時能量選擇濾波電容C12的容量參數(shù)為330uf以上進行儲備，本例選擇8引腳單片機。
下面結(jié)合圖3實施例進一步說明，單相線路的電源通過抗瞬態(tài)過電壓電路即L1低頻扼流圈的處理，供給TVS雙極二極管對殘留過電壓進一步吸收，使正常電壓經(jīng)過C10電容降壓和D10-D13二極管整流，再經(jīng)過限流電阻R12由DZ穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，供給DPJ單片機做控制電源，同時，未經(jīng)穩(wěn)壓的電源則直接供給驅(qū)動線圈電路；三路取樣電路則分別取自于觸頭K前端和后端的電壓以及觸頭前端的一路電流zgq供給DPJ單片機，經(jīng)DPJ單片機里的程序?qū)θ沸盘柗治龊?，通過R40、R41、Q40、Q41、Q43、Q44驅(qū)動L2和L3線圈，使K觸頭切斷線路或接通線路，然后，通過R50、D50對觸頭狀態(tài)供給DPJ單片機做進一步的確認，通過DF顯示當前狀態(tài)。為了獲得在正常電壓、過電壓、欠電壓狀態(tài)下消耗功率最小，選擇降壓電路里的電容C10容量參數(shù)為0.1uf一下，為了獲得足夠的瞬時推動功率，選擇穩(wěn)壓電路里的濾波電容C12的容量參數(shù)為330uf以上進行儲備能量，為了減小體積適應建筑電器模塊化要求，選擇單片機(5)是由內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器和存儲器的8引腳單片機。
下面結(jié)合圖2和圖3實施例說明單片機程序的主要特點1啟動時程序?qū)纹瑱C進行定義，設置與外圍硬件電路相互匹配的特性；2主程序當檢測線路電壓過電壓、欠電壓、正常電壓或觸頭狀態(tài)，并轉(zhuǎn)入相應的程序進行處理；3程序在處理觸頭分斷線路或接通線路時，則使觸頭在交流電壓相位為零或電流相位過零附近發(fā)生動作(斷開或接通)，使觸頭斷開或接通線路時，具有少飛弧特性；4程序在觸頭完成分斷或接通任務后，則撤消L2、L3的線圈電流，具有無功耗特性。
智能磁保持單相電位偏差保護器的主要特點與技術(shù)指標1主要特征安裝在單相用戶線路的前端(標準箱內(nèi))，利用單片機控制磁保持繼電器觸頭，作為分斷線路或接通線路等動作的執(zhí)行開關(guān)。
2主要技術(shù)特征線路電壓超過260±5V自動切斷線路，恢復至235±5V自動接通線路；線路電壓低于170±5V自動切斷線路，恢復至200±5V自動接通線路。
3消耗功率小于100MW。
4額定電流40A、63A、80A、100A。
5過載電流在規(guī)定的100ms內(nèi)，承受10倍的額定電流。
6短路電流在規(guī)定的10ms內(nèi)，承受1000A電流。
6工作電壓AC 0V-450V。
8少飛弧特性觸頭在交流電壓相位為零或電流相位過零附近發(fā)生分斷線路或接通線路的動作特性。
9反時限特性線路過、欠電壓值越大，分斷動作時間越快。
10延時特性具有準確的3分種啟動延時間。
以上所述，僅是本發(fā)明較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的形式上的限制，凡是利用單片機作為控制器，磁保持繼電器觸頭作為執(zhí)行開關(guān)，執(zhí)行開關(guān)串聯(lián)于220V單相線路的前端，對線路以及線路中的用電設備進行一種過、欠電壓保護技術(shù)，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案。
權(quán)利要求1.一種智能磁保持單相電位偏差保護器，其組成是由，降壓穩(wěn)壓、直接取樣、單片機、磁保持繼電器、磁保持繼電器觸頭、四個接線端子部分組成，其特征為，由上述九部分組成的保護器安裝在用戶220V單相線路的前端，即戶外電表箱內(nèi)或戶內(nèi)標準箱內(nèi)，其中兩個端子連接輸入線路的中性線和相線，另外兩個端子連接用戶的負載線路；與中性線相連的端子用導線直接連接，磁保持繼電器觸頭串聯(lián)在連接相線端子導線的中間；當輸入線路發(fā)生過電壓或欠電壓時，磁保持繼電器觸頭分斷線路的相線，當輸入線路電壓恢復正常時，磁保持繼電器觸頭接通線路的相線；磁保持繼電器觸頭分斷線路或接通線路或少飛弧動作特性，均有單片機對直接取樣的信號分析后控制磁保持繼電器的線圈，使磁保持繼電器觸頭而獲得的相應動作。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁保持單相電位偏差保護器，其特征是直接取樣電路由二極管連接在相線上進行半波整流再連接電阻進行分壓接到單片機的采樣輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁保持單相電位偏差保護器 ，其特征是降壓穩(wěn)壓電路由電容器一端連接在相線上，另一端連接在二極管橋式整流電路上，橋式整流電路的輸出端連接穩(wěn)壓二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磁保持單相電位偏差保護器，其技術(shù)特征為磁保持繼電器電路由兩組線圈組成，每一組線圈的一端與單片機的輸出端相接，另一端接地。
專利摘要一種智能磁保持單相電位偏差保護器(圖1)，屬于低壓電器類，主要防止由中性線故障和三相電壓不平衡等原因引起的單相線路過電壓、欠電壓的一種線路保護技術(shù)。其特征為，該保護器安裝在單相用戶線路前端，單片機作為控制器，磁保持繼電器觸頭作為執(zhí)行開關(guān)。利用單片機的程序?qū)崿F(xiàn)線路過電壓保護、欠電壓保護、少飛弧處理、低功率消耗、反時限特性、延時特性。利用觸頭技術(shù)實現(xiàn)額定電流40A、63A、80A、100A；過載電流在規(guī)定的100MS內(nèi)，承受10倍的額定電流；短路電流在規(guī)定的10MS內(nèi)，承受1000A電流。提高了在220V單相用戶線路中的使用范圍。
文檔編號H02H3/20GK2826783SQ20052000441
公開日2006年10月11日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月6日
發(fā)明者張玉良, 文堅, 王杰華, 盛潔 申請人:薛小平