專利名稱：三相單相多功能智能電源保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源保護(hù)裝置，特別涉及三相單相多功能智能電源保護(hù)器。
背景技術(shù)：
電源保護(hù)裝置是由多個(gè)電源保護(hù)元器件組成的自動(dòng)裝置，用來保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器及輸電線路和配電線路等重要電氣設(shè)備，使之免遭損害，通常成為繼電保護(hù)。甚基本任務(wù)是:當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在—可能實(shí)現(xiàn)的量短吐虹
和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響?，F(xiàn)有電源保護(hù)裝置的缺點(diǎn)是過載保護(hù)器、漏電保護(hù)器、過壓保護(hù)器、電壓電流監(jiān)控儀表及相序保護(hù)器等多個(gè)裝置無法分開設(shè)置，使得用電設(shè)備的保護(hù)和測控設(shè)計(jì)較為復(fù)雜；三相保護(hù)器不能在單相供電時(shí)正常工作；適用范圍較小，只能對大功率或小功率設(shè)備實(shí)施保護(hù)。漏電保護(hù)器無法對不同環(huán)境提供最佳的保護(hù)；無法記錄故障，翻查故障原因不易，無法實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種具備防雷、過欠壓保護(hù)、電流保護(hù)、漏電保護(hù)、缺相錯(cuò)相三相電壓不平衡保護(hù)、故障記錄功能的三相單相多功能智能電源保護(hù)器。
為解決該技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
三相單相多功能智能電源保護(hù)器，其特征在于包括由控制軟件和微處理器組成的控制中心，分別與控制中心相連接的顯示及告警模塊、按鍵模塊、主丌關(guān)模塊、電壓取樣模塊、電流取樣模塊、漏電取樣模塊和相位檢測模塊，所述控制軟件包括主程序模塊、與主程序模塊相連接的設(shè)置及檢測模塊、定時(shí)器中斷模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和智能處理模塊。
進(jìn)一步地，該保護(hù)器還包括與所述控制中心相連接的防雷及浪涌模塊。進(jìn)一步地，還包括與所述控制中心相連接的通信模塊，所述控制軟件還包括與主程序模塊相連接的串行中斷模塊。
再進(jìn)一步地，所述控制軟件還包括與主程序模塊相連接的LCD顯示驅(qū)動(dòng)模塊。
所述設(shè)置及檢測模塊檢測設(shè)置狀態(tài)、輸入電壓、輸入相序、電流、漏電流。所述定時(shí)器中斷模塊可以分為三種，第一種是用于實(shí)時(shí)處理中斷用于數(shù)據(jù)采集，每5毫秒循環(huán)一遍，以保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新。第二種用于程序的延時(shí)處理，比如按鍵防抖動(dòng)及初始化等；第三種用于智能重合閘，根據(jù)不同的狀態(tài)，設(shè)定不同的定時(shí)時(shí)間。
所述串行中斷模塊對微機(jī)和系統(tǒng)的串行口進(jìn)行中斷處理管理及調(diào)節(jié)。所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)檢測到的設(shè)置狀態(tài)，對輸入電壓、電流、漏電流值進(jìn)行處理?！?br> 所述LCD顯示驅(qū)動(dòng)模塊對各種狀態(tài)進(jìn)行顯示及告警，與此同時(shí)，對故障進(jìn)行蜂鳴器告警及通過232串口進(jìn)行上傳故障信號(hào)告警。LCD為英文Liquid CrystalDisplay的縮寫，即液晶顯示器，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象。
所述智能處理模塊由數(shù)據(jù)處理或微處理中心的EEP內(nèi)存得到相關(guān)的信息，發(fā)出合閘或斷閘信號(hào)，以及將相關(guān)的信息保存到EEP內(nèi)存。
采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明的保護(hù)器具有參數(shù)設(shè)置功能、單相三相模式切換功能、繼電保護(hù)功能、用高性能的單片機(jī)構(gòu)成保護(hù)測控智能合閘功能、中文液晶顯示功能和通信功能。
1、參數(shù)設(shè)置功能通過參數(shù)設(shè)置，可使本保護(hù)器適用于不同的使用環(huán)境，拓展其應(yīng)用環(huán)境的適用范圍。參數(shù)設(shè)置過程為
a、 通過按鍵模塊進(jìn)行按鍵動(dòng)作；
b、 設(shè)置及監(jiān)測模塊監(jiān)測到按鍵動(dòng)作；
c、 定時(shí)器中斷模塊和顯示及告警模塊對按鍵動(dòng)作進(jìn)行分析，發(fā)出
不同的指令；
d、 控制中心的微處理器依據(jù)指令，實(shí)現(xiàn)對參數(shù)的設(shè)置，并將參數(shù)值存儲(chǔ)在
微處理器的EEP中。
具體的參數(shù)設(shè)置功能包括漏電保護(hù)設(shè)置功能、電流保護(hù)設(shè)置功能、過欠壓
保護(hù)設(shè)置功能。漏電保護(hù)設(shè)置通過漏電保護(hù)參數(shù)設(shè)置，設(shè)置預(yù)定的漏電保護(hù)值。能針對不同的環(huán)境可靈活設(shè)置適當(dāng)?shù)穆╇姳Ｗo(hù)值，在潮濕和鹽份含量高的沿海可設(shè)置超過150毫安，對市區(qū)空調(diào)房內(nèi)濕度不高的地方，可設(shè)置低于100毫安。后級(jí)帶的設(shè)
備功率大于30KVA，則可設(shè)置電流保護(hù)值為80-100A;后級(jí)帶的設(shè)備在10-30KVA，則可設(shè)置電流保護(hù)值為60-80A; IOKVA以下，可以設(shè)置電流保護(hù)值在60A以下。
電流保護(hù)設(shè)置功能電流保護(hù)參數(shù)設(shè)置不同的過流保護(hù)值即電流設(shè)定值?？蛇m合不同功率，對0-100A范圍的負(fù)載提供最佳的過載保護(hù)。
過欠壓保護(hù)設(shè)置功能:通過電壓保護(hù)參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的過欠壓保護(hù)值即過欠壓設(shè)定值。傳統(tǒng)電源保護(hù)器對電壓的保護(hù)值是固定的，因此只能用于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境{溫度范圍-25°C +85°C;相對濕度0~98%，不結(jié)露}，本發(fā)明的電源保護(hù)器，能針對不同的—環(huán)境設(shè)置不同的過—莊和欠壓值。在市區(qū)及用—電環(huán)境比較好的地方，可以將過壓值設(shè)低一些，欠壓值設(shè)高一些;反之在山區(qū)或用電環(huán)境比較惡烈的地方，過壓值可以設(shè)高一些，欠壓值設(shè)低一些。
2、 單相三相模式切換功能
在只在單相供電的情況下，可以將單三相模式選定為單相模式，以適應(yīng)單相供電保護(hù)。當(dāng)置于單相模式時(shí)，程序內(nèi)部的單相和三相模式指示位設(shè)置成單相標(biāo)志，此時(shí)，程序中自動(dòng)屏蔽相序檢測，缺相處理；而三相模式時(shí)，程序內(nèi)部的單
相和三相模式指示位設(shè)置成三相標(biāo)志，則程序進(jìn)行全功能檢測以實(shí)三相模式功能。
3、 繼電保護(hù)功能
防雷及浪涌吸收模塊、電壓取樣模塊、相位檢測模塊、電流取樣模塊及漏電取樣模塊等硬件部分將信號(hào)采樣，經(jīng)過軟件的設(shè)置及檢測模塊進(jìn)行信號(hào)處理，在數(shù)據(jù)處理模塊的支持下，經(jīng)過智能處理模塊，輸出閉合或關(guān)斷指令給主開關(guān)模塊，
實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。具體繼電保護(hù)功能為
1)防雷功能
a、 當(dāng)發(fā)生雷電襲擊時(shí)，防雷浪涌吸收模塊產(chǎn)生雷電發(fā)生信號(hào)；
b、 雷電信號(hào)經(jīng)過設(shè)置及檢測模塊模塊的處理，發(fā)送到智能處理模塊；C、智能處理模塊將實(shí)時(shí)發(fā)出關(guān)斷指令給主開關(guān)模塊；
d、當(dāng)雷電信號(hào)消除，并且所有參數(shù)在設(shè)置范圍內(nèi)，在定時(shí)器中斷模塊的支持下，智能處理模塊發(fā)送閉合指令給主開關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。2) 過欠壓保護(hù)功能
a、 電壓取樣模塊獲得各相的電壓取樣信號(hào)，與預(yù)先設(shè)定的過欠壓參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生過欠壓；
b、 當(dāng)電壓發(fā)生過欠壓時(shí)，電壓取樣模塊產(chǎn)生過欠壓信號(hào)；
C、過欠壓經(jīng)過設(shè)置及檢測模塊的處理，發(fā)送到智能處理模塊；
d、 智能處理模塊將發(fā)出關(guān)斷指令給主開關(guān)模塊；
e、 當(dāng)過欠壓信號(hào)消除，并且所有參數(shù)在設(shè)置范圍內(nèi)，在定時(shí)器中斷模塊的支持下，智能處理模塊發(fā)送閉合指令給主丌關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。
3) 電流保護(hù)功能
a、 電流取樣模塊獲得各相電流取樣信號(hào)，與預(yù)先設(shè)定的過流參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生過流；
b、 當(dāng)過流時(shí)，電流取樣模塊產(chǎn)生過流信號(hào)；
c、 過流信號(hào)經(jīng)過設(shè)置及檢測模塊模塊的處理，發(fā)送到智能處理模塊；
d、 智能處理模塊將發(fā)出關(guān)斷指令給主開關(guān)模塊；
e、 當(dāng)過流信號(hào)消除，并且所有參數(shù)在設(shè)置范圍內(nèi)，在定時(shí)器中斷模塊的支持下，智能處理模塊發(fā)送閉合指令給主開關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。
4、 用高性能的單片機(jī)構(gòu)成保護(hù)測控智能合閘功能
智能處理模塊根據(jù)預(yù)先在微處理器內(nèi)部EEP預(yù)先設(shè)定的漏電流保護(hù)值、過欠壓保護(hù)值、過電流保護(hù)值等參數(shù)實(shí)現(xiàn)電源的斷開。并在定時(shí)器中斷模塊輔助下，在延時(shí)結(jié)束后，智能處理發(fā)出合閘指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)器的自動(dòng)開合閘。為了避免保護(hù)器的無限制次的斷開閉合操作，同時(shí)在微處理器EEP內(nèi)設(shè)置了"開合閘次數(shù)"參數(shù)，以控制開合閘的次數(shù)。在連續(xù)自動(dòng)開合閘達(dá)到此次數(shù)后，保護(hù)器不再進(jìn)行合閘操作。
特別是，定時(shí)器中斷模塊可根據(jù)開合閘的不同次數(shù)，產(chǎn)生不同時(shí)長的延時(shí)信號(hào)。
5、 中文液晶顯示功能
根據(jù)主程序的調(diào)度情況，發(fā)送不同的指令給LCD顯示模塊，LCD顯示模塊根據(jù)不同的指令，顯示相應(yīng)的信息。
本保護(hù)器具有中文液晶實(shí)時(shí)顯示電流、電壓、狀態(tài)等功能。并用中文記錄事故報(bào)告、告警信息、遙信信息。漢字樹形菜單，提示明顯的文字和符號(hào)標(biāo)注，供保護(hù)人員投退保護(hù)，設(shè)定保護(hù)定值，不需要配合其它技術(shù)資料，可直接在裝置面板上操作。定值整定及各種操作簡單、易理解。
6、 通信功能
由通信模塊接收PC或外部設(shè)置發(fā)送的指令，軟件部分將接收到的指令，由串行中斷模塊進(jìn)行處理，在數(shù)據(jù)處理模塊和智能處理模塊的支持下，執(zhí)行收到的外部指令，或者向通信模塊發(fā)送信息。
本電源保護(hù)器采用RS232構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)，用于遠(yuǎn)供程接口或電腦監(jiān)控。使整個(gè)系統(tǒng)通訊快速可靠。
7、 故障記錄功能
本電源保護(hù)器具有故障記錄功能，依次記錄所發(fā)生的故障，即便是停電后，上電后然可查看。當(dāng)智能處理模塊發(fā)送合閘和斷閘信號(hào)的同時(shí)，將產(chǎn)生動(dòng)作的原因經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊的處理，將原因轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)，由微處理器內(nèi)部的EEP保存。當(dāng)查看時(shí)，由按鍵模塊產(chǎn)生查詢指令，經(jīng)過主程序調(diào)度EEP內(nèi)存信息在LCD上顯示。
本發(fā)明的三相單相多功能智能電源保護(hù)器將傳統(tǒng)的過載保護(hù)器，漏電保護(hù)器，過壓保護(hù)器電壓電流監(jiān)控儀表及相序保護(hù)器等設(shè)獨(dú)立的保護(hù)測控單元，全部整合在一起，使得用電設(shè)備的保護(hù)和測控設(shè)計(jì)清晰簡潔，安裝、維護(hù)方便。不僅能對三相用電設(shè)備提供完善的保護(hù)，也可對單相用電設(shè)備提供完善的保護(hù)。適用性能廣。


圖1:三相單相多功能智能電源保護(hù)器使用連接示意圖。
圖2:三相單相多功能智能電源保護(hù)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3:三相單相多功能智能電源保護(hù)器的控制軟件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖l、圖2、圖3。本實(shí)施例涉及三相單相多功能智能電源保護(hù)器，
該電源保護(hù)器設(shè)在三相或者單相電源與用電設(shè)備之間。該電源保護(hù)器，包括
用于控制及處理的控制軟件1和微處理器20組成的控制中心3，防雷及浪涌吸收模塊21、顯示及告警模塊22、通信模塊23、電壓取樣模塊24、相位檢測模塊25、電流取樣模塊26、漏電取樣模塊27、按鍵模塊28、主開關(guān)模塊29分別與控制中心3相連接，控制軟件1包括主程序模塊11和由主程序模塊11綜合調(diào)度的設(shè)置及檢測模塊12、定時(shí)器中斷模塊13、串行中斷模塊14、數(shù)據(jù)處理模塊15、LCD顯示驅(qū)動(dòng)模塊16、智能處理模塊17。智能能電源保護(hù)器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置過程為
a、 通過按鍵模塊進(jìn)行按鍵動(dòng)作；
b、 設(shè)置及監(jiān)測模塊監(jiān)測到按鍵動(dòng)作；
c、 定時(shí)器中斷模塊和顯示及告警模塊對按鍵動(dòng)作進(jìn)行分析，發(fā)出不同的指令；
d、 控制中心的微處理器依據(jù)指令，實(shí)現(xiàn)對參數(shù)的設(shè)置，并將參數(shù)值存儲(chǔ)在微處理器的EEP中。
通過以上歩驟進(jìn)行漏電保護(hù)參數(shù)設(shè)置、電流保護(hù)參數(shù)設(shè)置和過欠壓保護(hù)設(shè)置。
通過漏電保護(hù)參數(shù)設(shè)置，設(shè)置預(yù)定的漏電保護(hù)值。能針對不同的環(huán)境可靈活設(shè)置適當(dāng)?shù)穆╇姳Ｗo(hù)值，在潮濕和鹽份含量高的沿海可設(shè)置超過150毫安，對市區(qū)空調(diào)房內(nèi)濕度不高的地方，可設(shè)置低于100毫安。后級(jí)帶的設(shè)備功率大于30KVA，則可設(shè)置電流保護(hù)值為80-100A;后級(jí)帶的設(shè)備在10-30KVA，則可設(shè)置電流保護(hù)值為60-80A; IOKVA以下，可以設(shè)置電流保護(hù)值在60A以下。
電流保護(hù)參數(shù)設(shè)置不同的過流保護(hù)值即電流設(shè)定值?？蛇m合不同功率，對0-100A范圍的負(fù)載提供最佳的過載保護(hù)。
通過電壓保護(hù)參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的過欠壓保護(hù)值即過欠壓設(shè)定值。傳統(tǒng)電源保護(hù)器對電壓的保護(hù)值是固定的，因此只能用于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(溫度范圍-25°C~+85°C;相對濕度0 98%，不結(jié)露}。在市區(qū)及用電環(huán)境比較好的地方，可以將過壓值設(shè)低一些，欠壓值設(shè)高一些；反之在山區(qū)或用電環(huán)境比較惡烈的地方，過壓值可以設(shè)高一些，欠壓值設(shè)低一些。
該電源保護(hù)器工作時(shí)，當(dāng)發(fā)生雷電襲擊，防雷浪涌吸收模塊產(chǎn)生雷電發(fā)生信號(hào)，雷電信號(hào)經(jīng)過設(shè)置及檢測模塊模塊的處理，發(fā)送到智能處理模塊，智能處理模塊將實(shí)時(shí)發(fā)出關(guān)斷指令給主開關(guān)模塊；當(dāng)雷電信號(hào)消除，并且所有參數(shù)在設(shè)置范圍內(nèi)，在定時(shí)器中斷模塊的支持下，智能處理模塊發(fā)送閉合指令給主開關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。相線對零線的標(biāo)稱放電電流為8/20us》20KA，相線對地線的標(biāo)稱放電電流為8/20us^20KA，零線對地線的標(biāo)稱放電電流為8/20us》20KA，確保直擊雷和感應(yīng)雷能安全引入地下，保護(hù)用戶電源的安全。
該電源保護(hù)器工作時(shí)，電壓取樣模塊獲得各相的電壓取樣信號(hào)，與預(yù)先設(shè)定的過欠壓參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生過欠壓；當(dāng)電壓發(fā)生過欠壓時(shí)，電壓取樣模塊產(chǎn)生過欠壓信號(hào);過欠壓經(jīng)過設(shè)置及檢測模塊的處理，發(fā)送到智能處理模塊；智能處理模塊將發(fā)出關(guān)斷指令給主開關(guān)模塊；當(dāng)過欠壓信號(hào)消除，并且所有參數(shù)在設(shè)置范圍內(nèi)，在定時(shí)器中斷模塊的支持下，智能處理模塊發(fā)送閉合指令給主開關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。
特別是，過壓信號(hào)處理方法合閘前為設(shè)定值，合閘后過壓信號(hào)要大于設(shè)定值5V以上才產(chǎn)生過壓保護(hù)，避免頻繁重啟。欠壓信號(hào)，合閘前為設(shè)定值，合閘后要低于設(shè)定值5V以上才產(chǎn)生欠壓保護(hù)，避免頻重啟；電壓保護(hù)參數(shù)設(shè)置有過壓保護(hù)值和欠壓保護(hù)值，其調(diào)節(jié)幅度是IV，不但可以對用電要求高的室內(nèi)設(shè)備提供保護(hù)，也可用于山區(qū)等供電環(huán)境差的地區(qū)，避免頻繁中斷動(dòng)作。
該電源保護(hù)器工作時(shí)，電流取樣模塊獲得各相電流取樣信號(hào)，與預(yù)先設(shè)定的過流參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生過流；當(dāng)過流時(shí)，電流取樣模塊產(chǎn)生過流信號(hào)；過流信號(hào)經(jīng)過設(shè)置及檢測模塊模塊的處理，發(fā)送到智能處理模塊；智能處理模塊將發(fā)出關(guān)斷指令給主開關(guān)模塊；當(dāng)過流信號(hào)消除，并且所有參數(shù)在設(shè)置范圍內(nèi)，在定時(shí)器中斷模塊的支持下，智能處理模塊發(fā)送閉合指令給主開關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能。
特別是，本裝置中，電流測量值要大于設(shè)定值6A以上才產(chǎn)生過流信號(hào)，避免頻繁重啟。
權(quán)利要求1、三相單相多功能智能電源保護(hù)器，其特征在于包括由控制軟件和微處理器組成的控制中心，分別與控制中心相連接的顯示及告警模塊、按鍵模塊、主開關(guān)模塊、電壓取樣模塊、電流取樣模塊、漏電取樣模塊和相位檢測模塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相單相多功能智能電源保護(hù)器，其特征在于-還包括與所述控制中心相連接的防雷及浪涌模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相單相多功能智能電源保護(hù)器，其特征在于還包括與所述控制中心相連接的通信模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及三相單相多功能智能電源保護(hù)器，該電源保護(hù)器，包括用于控制及處理的控制軟件和微處理器組成的控制中心、分別與控制中心相連接的防雷及浪涌吸收模塊、顯示及告警模塊、通信模塊、電壓取樣模塊、相位檢測模塊、電流取樣模塊、漏電取樣模塊、按鍵模塊、主開關(guān)模塊，控制軟件包括主程序模塊和由主程序模塊綜合調(diào)度的設(shè)置及檢測模塊、定時(shí)器中斷模塊、串行中斷模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、LCD顯示驅(qū)動(dòng)模塊、智能處理模塊。本實(shí)用新型的電源保護(hù)器具備防雷、過欠壓保護(hù)、電流保護(hù)、漏電保護(hù)、缺相錯(cuò)相三相電壓不平衡保護(hù)、故障記錄功能，適用性能廣。
文檔編號(hào)H02H9/04GK201352703SQ20082017086
公開日2009年11月25日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者俞龍?jiān)? 盧卓君, 吳為民, 徐葉芳, 毛松苗, 陳文環(huán) 申請人:中國移動(dòng)通信集團(tuán)浙江有限公司