專利名稱：微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電網(wǎng)保護(hù)裝置，特別是涉及一種電網(wǎng)漏電保護(hù)器。
廣大農(nóng)村現(xiàn)有應(yīng)用的三相漏電保護(hù)器，是通過檢測(cè)零序電流互感器輸出的線路漏電信號(hào)，當(dāng)其超過某一整定值時(shí)，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)線路跳閘保護(hù)。由于三相漏電電流的不平衡，其電流的矢量和不為零，其相位是不確定的。當(dāng)發(fā)生觸電時(shí)，零序互感器的輸出為線路原泄漏電流與當(dāng)前觸電電流的矢量和?；ジ衅鬏敵龅男盘?hào)幅度變化不真實(shí)反應(yīng)觸電電流的大小，其幅度有可能減小也有可能增大。一般的漏電保護(hù)器只鑒別信號(hào)的幅度，因此無法正確鑒別觸電信號(hào)的大小，即觸電保護(hù)中存在著保護(hù)死區(qū)問題。目前還有一類鑒相鑒幅型保護(hù)器(如鑒相鑒幅無聲運(yùn)行漏電保護(hù)器95217004.3)從理論上解決了觸電保護(hù)的死區(qū)問題。但從實(shí)際應(yīng)用上來看，存在一些問題。
1．重合閘性能差。從1至3重合閘線路均采用電容充放電記憶式，跳閘一次就給電容充一次電，跳閘二次后電容充電到某一閾值，電路死鎖，永久跳閘。由于電解電容性能不穩(wěn)定，經(jīng)過一段時(shí)間(遇熱或遇潮)后，電容量可能大幅度減小，無法保證國(guó)標(biāo)GB6829關(guān)于重合閘只有一次規(guī)定。4．誤動(dòng)作多，動(dòng)作時(shí)間不準(zhǔn)確。3．電路復(fù)雜，抗干擾性差。5．沒有故障記憶功能。當(dāng)發(fā)生觸電事故后，無法區(qū)分事故原因是保護(hù)器的故障還是其它原因(如接觸器被人為堵死等)，對(duì)于追究事故責(zé)任不利。6．漏電動(dòng)作值適應(yīng)性差低壓配電網(wǎng)的絕緣水平是隨氣候溫度濕度緩慢變化的，在一個(gè)時(shí)期和另一個(gè)時(shí)期線路固有泄漏電流差異很大。而一般的漏電保護(hù)器的漏電動(dòng)作值是固定不變的，這樣就造成了在一段時(shí)間(如雨季)內(nèi)漏電動(dòng)作值過小保護(hù)投運(yùn)率下降，另一段時(shí)間(如旱季)內(nèi)，漏電動(dòng)作值過大，保護(hù)的安全性下降。
本實(shí)用新型目的在于提出一種采用單片機(jī)控制的鑒相鑒幅漏電保護(hù)器，以解決目前漏電保護(hù)器存在的觸電保護(hù)死區(qū)、重合閘性能差、誤動(dòng)作多、動(dòng)作時(shí)間不準(zhǔn)確、抗干擾性能差等缺點(diǎn)。并具有故障記憶功能，記憶最后數(shù)次跳閘情況，便于事故責(zé)任分析。漏電動(dòng)作值自動(dòng)調(diào)節(jié)，使之與線路的實(shí)際漏電電流相匹配，提高投運(yùn)率和安全性。
本實(shí)用新型的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的它包括電流互感器TA、濾波放大電路1、漏電幅度比較電路2、漏電突變量鑒相鑒幅電路3、脈沖形成電路4、單片微機(jī)電路5、輸出執(zhí)行電路6、電源7。其技術(shù)要點(diǎn)在于互感器檢測(cè)漏電信號(hào)經(jīng)濾波放大電路1，送入漏電幅度比較電路2和漏電突變量鑒相鑒幅電路3進(jìn)行漏電及觸電信號(hào)檢測(cè)，此過程受單片機(jī)的控制，由單片機(jī)判斷鑒別結(jié)果，滿足一定條件后輸出信號(hào)后推動(dòng)執(zhí)行電路6實(shí)現(xiàn)跳閘。漏電幅度比較電路2的比較基準(zhǔn)受單片機(jī)的控制，在開機(jī)初始自動(dòng)調(diào)節(jié)漏電動(dòng)作值。
本實(shí)用新型由于采用單片微機(jī)控制檢測(cè)過程和執(zhí)行過程，使檢測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確，動(dòng)作更為可靠，大幅度減少了誤動(dòng)作。用單片微機(jī)代替原先的模擬電路，電路大大簡(jiǎn)化，提高了抗干擾性能。具有很高的性/價(jià)比。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型原理及實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。


圖1．是本實(shí)用新型的電路方框圖圖2．是本實(shí)用新型的電路原理圖參考圖1．本實(shí)用新型包括電流互感器TA、濾波放大電路1、漏電幅度比較電路2、漏電突變量鑒相鑒幅電路3、脈沖形成電路4、單片微機(jī)電路5、執(zhí)行電路6、電源7。
參考圖2．D1、D2、R1、R2、R3、C1、A1構(gòu)成濾波放大電路將電流互感器輸出信號(hào)進(jìn)行濾波放大，經(jīng)D3、C3整流成直流后送入漏電幅度比較電路2。漏電幅度比較電路2，由比較器A3和分壓電阻網(wǎng)絡(luò)(R8～R13)構(gòu)成。比較器的輸入一端接整流后的漏電信號(hào)，另一端(比較基準(zhǔn))接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出，比較器A3的輸出端經(jīng)R7與單片機(jī)MCU的I/O口(RBO)相連。分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入與MCU的I/O口(RA4、RA5、RA6)相連，當(dāng)單片機(jī)MCU的I/O口(A4、RA5、RA6)輸出狀態(tài)不同時(shí)，分壓電阻網(wǎng)絡(luò)輸出電壓VA不同。比較器A3輸出與單片機(jī)MCU的I/O口RA1相聯(lián)，將比較結(jié)果送入單片機(jī)。
開機(jī)初始，單片機(jī)控制RA4、RA5、RA6狀態(tài)不斷變化，使VA不斷的上升。VA與漏電信號(hào)比較后，確定漏電信號(hào)的大小。根據(jù)漏電信號(hào)的大小，單片機(jī)控制RA4、RA5、RA6的狀態(tài)使VA的值與漏電信號(hào)相匹配(比漏電信號(hào)略大)。此后VA不再變化，以VA作為漏電動(dòng)作值，完成漏電動(dòng)作值的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
R33～R41、C15、C16、A9、A10、D8、D9構(gòu)成脈沖形成電路4，其與相線(變壓器輸出)相聯(lián)。產(chǎn)生周期脈沖，送入三相漏電突變量鑒相鑒幅電路，作為采樣信號(hào)。漏電突變量鑒相鑒幅電路3由裂相電路、采樣保持電路、微分電路、比較電路構(gòu)成。運(yùn)放A4、A5及周圍的電阻、電容構(gòu)成裂相電路，將信號(hào)移相0°,120°,240°后，送入由模擬開關(guān)K1、K2、K3電容C6、C7、C8構(gòu)成的采樣保持電路，K1、K2、K3受脈沖形成電路4輸出的脈沖控制。即在脈沖形成電路4輸出正脈沖時(shí)采樣。由電容C9、C10、C11、電阻R16、R23、R27組成的微分電路，C6、C7、C8上的電壓經(jīng)C9、C10、C11、R16、R23、R27的微分后形成三個(gè)脈沖，脈沖的幅度就是ABC三相對(duì)地漏電的變化量及經(jīng)過120°,240°移相后的幅值。運(yùn)放A6、A7、A8及電阻R17、R18、R24、R25、R28、R29、R30、R31、R32、晶體管T4構(gòu)成的比較電路。該電路的比較電壓受單片機(jī)I/O口RB4的控制，當(dāng)RB4=0時(shí)比較電壓為正，反之為負(fù)。當(dāng)比較電壓為負(fù)時(shí)，比較漏電變化量的幅值。當(dāng)比較電壓為正時(shí)，鑒別變化量的相位。比較結(jié)果送入單片機(jī)I/O口RB1、RB2、RB3，只有二次比較的結(jié)果均為″+″、″+″、″-″時(shí)，表明發(fā)生觸電。此結(jié)果判斷由單片機(jī)完成，RA0口輸出信號(hào)。到執(zhí)行電路控制外部接觸器分合，實(shí)現(xiàn)跳閘。
單片微機(jī)電路由單片機(jī)MCU、串行EEPROM IC、電容C12、C13、晶振CRY構(gòu)成。電容C12、C13、晶振CRY構(gòu)成振蕩電路為單片機(jī)提供頻率信號(hào)。單片機(jī)I/O口分別與漏電幅度比較電路1、漏電突變量鑒相鑒幅電路2、執(zhí)行電路6相聯(lián)。MCU分析漏電幅度比較電路1、三相漏電突變量鑒相鑒幅電路2送入的信號(hào)，推動(dòng)執(zhí)行電路6實(shí)現(xiàn)跳合閘。串行EEPROM IC用于記憶保護(hù)器跳閘次數(shù)、時(shí)間等參數(shù)，便于進(jìn)行事故分析。
執(zhí)行電路由電阻R42、R44、電容C14、二極管D4、D5、D6三極管T1、繼電器J構(gòu)成，當(dāng)單片機(jī)MCU的I/O口RAO輸出″1″時(shí)，T1驅(qū)動(dòng)繼電器J閉合控制外部交流接觸器合閘；RAO輸出″0時(shí)，T1驅(qū)動(dòng)繼電器J釋放外部交流接觸器跳閘。電阻R44、二極管D6作用是跳閘(RAO輸出″0″)時(shí)，使脈沖形成電路無脈沖輸出，從而使漏電突變量鑒相鑒幅電路2在跳閘期間停止檢測(cè)。
B1、RR1、RR2、C17、C18、C19、C20、T3、T2、D11、D12構(gòu)成電源7為保護(hù)器提供工作電源。
權(quán)利要求1．一種微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器，它包括電流互感器、濾波放大電路、漏電幅度比較電路、漏電突變量鑒相鑒幅電路、脈沖形成電路、單片微機(jī)電路、執(zhí)行電路。其特征在于采用電流互感器穿過電網(wǎng)的A、B、C、O相線，其輸出經(jīng)濾波放大電路后，送入漏電幅度比較電路及漏電突變量鑒相鑒幅電路，脈沖形成電路輸入與電源相線相連，輸出與漏電突變量鑒相鑒幅電路相連，控制其中的采樣保持電路運(yùn)行，漏電幅度比較電路及漏電突變量鑒相鑒幅電路輸出與單片微機(jī)電路相連，由單片微機(jī)分析后輸出信號(hào)至與之相連的執(zhí)行電路控制外部接觸器實(shí)現(xiàn)跳合閘。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器，其特征在于所述的單片微機(jī)電路由單片機(jī)MCU、串行EEPROM、晶振CRY構(gòu)成。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器，其特征在于所述的漏電幅度比較電路由比較器(A3)和分壓電阻網(wǎng)絡(luò)(R8～R13)構(gòu)成，比較器的輸入一端接漏電信號(hào)，另一端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出，比較器的輸出端與單片機(jī)MCU的I/O口(RBO)相連。分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入與MCU的I/O口(RA4、RA5、RA6)相連，當(dāng)單片機(jī)MCU的I/O口(RA4、RA5、RA6)輸出狀態(tài)不同時(shí)，分壓電阻網(wǎng)絡(luò)輸出電壓不同。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器，其特征在于所述的漏電鑒相鑒幅電路由裂相電路、采樣保持電路、微分電路、比較電路構(gòu)成。
5．根據(jù)權(quán)力要求4所述的微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器，其特征在于所述的裂相電路由移相0°電路(電阻R26)、移相12°電路(運(yùn)放A4)和移相240°電路(運(yùn)放A5)，其輸出與采樣保持電路相連。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器，其特征在于所述的采樣保持電路由模擬開關(guān)(K1、K2、K3)及與之相連的電容(C6、C7、C8)構(gòu)成。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器，其特征在于所述的比較電路由比較器(A6、A7、A8)和所接基準(zhǔn)電壓電路(T4、R30、R31、R32)構(gòu)成。比較電路中的基準(zhǔn)電壓電路受單片機(jī)MCU的I/O口(RB4)的控制。
專利摘要一種微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器,它包括電流互感器、濾波放大電路、漏電幅度比較電路、漏電突變量鑒相鑒幅電路、脈沖形成電路、單片微機(jī)電路、執(zhí)行電路、電源。本實(shí)用新型目的在于提出一種采用單片機(jī)控制的鑒相鑒幅漏電保護(hù)器,以解決目前漏電保護(hù)器存在的觸電保護(hù)死區(qū),重合閘性能差,誤動(dòng)作多、動(dòng)作時(shí)間不準(zhǔn)確、抗干擾性能差等缺點(diǎn)。并具有故障記憶功能,記憶最后數(shù)次跳閘情況,便于事故責(zé)任分析。漏電動(dòng)作值自動(dòng)調(diào)節(jié),使之與線路的實(shí)際漏電電流相匹配,提高投運(yùn)率和安全性。
文檔編號(hào)H02H3/32GK2346103SQ98217990
公開日1999年10月27日 申請(qǐng)日期1998年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月7日
發(fā)明者丁文軍 申請(qǐng)人:丁文軍