CN108011348A - 低压智能配电控制保护系统及其控制保护方法 - Google Patents

低压智能配电控制保护系统及其控制保护方法 Download PDF

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CN108011348A CN201711081283.7A CN201711081283A CN108011348A CN 108011348 A CN108011348 A CN 108011348A CN 201711081283 A CN201711081283 A CN 201711081283A CN 108011348 A CN108011348 A CN 108011348A
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Abstract

一种低压智能配电控制保护系统及其控制保护方法,总回路的总电源端和总负载端之间连接有低压智能控制保护模块,总电源端经总隔离开关接至交流220V进线端,在总负载端连接有多个双支路控制保护模块的输入端,双支路控制保护模块的输出端连接各支路负载的火线和零线,双支路控制保护模块包括控制电路和保护电路,双支路控制保护模块的控制电路3个输入端分别连接保护电路的输出端、WIFI模块输出端和支路触摸开关输出端。本发明智能化程度高,控制保护功能全面,安装使用简单,维修方便,性价比很高。

Description

低压智能配电控制保护系统及其控制保护方法
技术领域
[0001]本发明属于电力配电技术领域,具体涉及一种电气终端用户实现智能控制和智能 保护的低压智能配电控制保护系统及其控制保护方法。
背景技术
[0002]现有电气终端用户的配电设备大部分都是由空气开关和漏电保护器拼装而成,剩 下的少部分中,有的增加了远程智能控制功能,有的增加了故障预检保护功能,还有的己将 远程智能控制功能和预检智能保护功能融为一体。在现有低压配电设备中,由空气开关和 漏电保护器拼装而成的配电箱安装麻烦,保护功能单一,很容易引发电气安全事故和电气 火灾;增加了远程监控功能的智能配电箱,只是增加了远程智能控制功能,没有智能保护功 能,保护功能单一,同样容易引发电气安全事故和电气火灾;已将远程智能控制功能和故障 预检智能保护功能融为一体的智能配电安全系统,由于没有无故障自动重合闸功能,在故 障跳闸断电后,导至在很多情况下不能正常用电(在实际用电过程中,有一些电气故障是可 以自行清除的);故障预检保护容易产生误报警,引响正常使用,同时,产品为了美观,内部 采用了一体化灌胶结构,只要产品的一个支路或是一个零部件出故障,就必须要更换整个 产品,维修很不方便,而且维修成本太高,所谓的维修,实际上就是报废一整台完整的产品, 再更换一台完整的新产品;所有的低压智能配电箱都没有总路隔离开关(总路断路器),这 完全不符合国家认证委对配电箱的强制性标准要求;这些智能配电设备都是采用按键开关 或轻触开关间接控制各个支路的通断,多个按键开关或轻触开关凸出机体面板,很不美观, 上不了档次,同时装配工艺麻烦。
发明内容
[0003]本发明所要解决的技术问题是:解决上述现有技术存在的问题,而提供一种低压 智能配电控制保护系统及其控制保护方法,该系统和方法一路输入,多路输出,在总负载接 通总电源之前,对总回路存在的过电压,欠电压,逆功,过载,短路,漏电等故障进行全方位 的预检保护,如总回路存在任一故障,则将总负载与总电源锁定在断开状态,当故障排除 后,无需人工任何操作,可自动将总负载接通总电源,在总负载通电运行后,分别对总回路 发生的过电压,欠电压故障,各支路发生的过载,短路,漏电等故障进行全方位的在线检保 护,总回路发生故障时,则切断总负载的电源,哪一个支路发生故障,则切断哪一个支路的 电源;在预检保护锁定总电源或在线检保护切断电源的同时,不仅现场声光报警,指示告知 故障内容,还可异地通过手机报警,告知故障内容;各个支路电源的通断即可实行现场触摸 控制,又可实行异地手机控制,本发明智能化程度高,控制保护功能全面,安装使用简单,维 修方便,性价比很高。
[0004]本发明采用的技术方案是:一种低压智能配电控制保护系统,总回路的总电源端 和总负载端之间连接有低压智能控制保护模块,总电源端经总隔离开关接入交流220V总进 线端,在总负载端连接有多个双支路控制保护模块的输入端,双支路控制保护模块的输出 端连接各支路负载的火线和零线,双支路控制保护模块包括控制电路和保护电路,双支路 控制保护模块的控制电路3个输入端分别连接保护电路输出端,WIFI模块输出端和各支路 触摸开关输出端。
[0005]上述技术方案中,所述的低压智能控制保护模块包括电源电路、无故障自动重合 闸电路、故障信号处理电路、过、欠电压检测电路、过载、短路、漏电检测电路、逆功预检电 路,电源电路的输入端接至总回路的总电源端,电源电路输出端不仅为低压智能控制保护 模块内部的各个电路提供直流工作电源,还为外部的各个双支路控制保护模块、WIFI模块 和各支路触摸开关电路提供直流工作电源;无故障自动重合闸电路输入的一端接至电源电 路,另一端接至故障信号处理电路,无故障自动重合闸电路输出端接至驱动控制电路;过、 欠电压检测电路的输入端接至电源电路,过、欠电压检测电路输出的一端接至故障信号处 理电路,另一端接至WIFI模块;过载、短路、漏电检测电路和逆功预检电路的输入端都接至 总负载端,两者的输出端都接至故障信号处理电路,逆功预检电路还有一个输出端接至外 部的WIFI模块;故障信号处理电路的两个输出端分别接至无故障自动重合闸电路和外部的 WIFI模块;驱动控制电路的输入端接至无故障自动重合闸电路,驱动控制电路的输出端接 至磁保持继电器,磁保持继电器串接在总回路的总电源端和总负载端之间。
[0006]上述技术方案中,所述的双支路控制保护模块由两个完全相同的单支路控制保护 电路构成,而每一个单支路控制保护电路包括一个控制电路和一个保护电路;其中,第一控 制电路由电阻lRi至1R4、电容lCi至1C4、二极管lDi至1D7,可控硅lTjPm、继电器lJiSlJs、 集成电路IIC1-1、IIC1-2和IIC2构成;第一保护电路由电阻IR5、电容IC5、可调电阻lWi、集成电 路1IC3-L1IC4、零序电流互感器1BU和电流互感器1BL2构成,继电器1J2的一组触点1J2—i的 中心触点经插件?2-1接至11?1模块控制第一负载支路通断的输出端,继电器1J3的一组触点 1J3-1的中心触点经插件P3-1接至各支路触摸开关电路控制第一负载支路通断的输出端,磁 保持继电器ljl的一对触点ljl-l串接在总负载端火线1/与第一支路负载端火线11/中间,第 一支路负载端的火线11/和零线1N/同时穿过零序电流互感器1BU,第一支路负载端的火线 11/穿过电流互感器1BL2;第二控制电路由电阻2Ri至2R4、电容2Ci至2C4、二极管2D1至2D7、可 控硅2T^2T2、继电器集成电路2IC2和IIChIICh构成;第二保护电路由电阻 2R5、电容2Ch可调电阻观、集成电路1IC3-2、2IC4、零序电流互感器2BU和电流互感器2BL2构 成;继电器2J2的一组触点2J2-i的中心触点经插件P2-2接至WIFI模块控制第二负载支路通断 的输出端,继电器2J3的一组触点2JW的中心触点经插件P3-2接至各支路触摸开关电路控制 第二负载支路通断的输出端;磁保持继电器2Ji的一对触点串接在总负载端火线1/与第二 支路负载端火线21/中间,第二支路负载端的火线2L/和零线2V同时穿过零序电流互感器 2BL1,第二支路负载端的火线21/穿过电流互感器2BL2。
[0007] 上述技术方案中,所述的触摸开关电路由电阻R47至R58、电容(:115至&5、复位指示灯 FD9、发光二极管iro至10FD、触摸开关片K2、1K至10K、集成电路IC9构成,一个触摸开关电路 可控制十个负载支路的通断,每个触摸开关片1K至10K、K2在触摸板制作时就已固化在印板 上;以控制第一负载支路通断的触摸开关电路为例,它由11(、1?0、1?47、(:15、1(:9第1脚和第24脚 连接构成,触摸片1K的触摸信号经共用的触摸集成电路IC9第24脚,电阻R4?接至双支路控制 保护模块的第一个单支路控制保护电路第三个继电器1J3的中心触点U3-1,而1J3可配合触 摸开关电路控制第一负载支路的通断,同时IC9第24脚还接至发光二极管1FD;控制各个负 载支路通断的触摸开关电路都和上述控制第一负载支路通断的触摸开关电路完全相同。
[0008] 上述技术方案中,所述的WIFI模块,包括主控单片机、WIFI收发器、低压智能配电 控制保护系统开关状态输入接口及处理电路、低压智能配电控制保护系统告警状态输入接 口及处理电路、主控单片机输出控制接口及处理电路和WIFI通讯模块工作电源电路;WIFI 收发器同时连接主控单片机和服务器,并且负责主控单片机与服务器之间的通讯,WIFI收 发器接收并解析服务器传过来的指令,发给主控单片机;主控单片机输出的控制信号通过 主控单片机输出控制接口及处理电路连接控制低压智能配电控制保护系统的各个双支路 控制保护模块电路,而低压智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号分别通 过开关状态输入接口及处理电路和告警状态输入接口及处理电路连接至主控单片机,主控 单片机再将这些采集的低压智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号打包 通过WIFI收发器上传给服务器。
[0009] 低压智能控制保护模块的电路组成是:电源电路由变压器B、整流二极管Di-Dh电 容G、C2、C3、C4、三端稳压IQ、IC2构成,无故障自动重合闸电路由电阻R5、可调电阻Wi、闪光二 极管ro2、可控硅t2、蜂鸣器y、集成电路ic3、ic4和继电器^2构成;故障信号处理电路由可 调电阻W4、W5,漏电故障指示灯FD5、过载、短路故障指示灯H)4和集成电路IC7构成,其中的漏 电故障指示灯FD5、过载、短路故障指示灯FD4都和各支路负载的漏电故障指示、过载、短路故 障指示共用;过、欠电压检测电路由可调电阻W2、w3、欠电压故障指示灯FD6、过电压故障指示 灯H)7、集成电路I 构成;逆功预检电路由逆功故障指示灯FD3和集成电路IC5构成;过载、短 路、漏电检测电路由电阻仏、心、1?7、1?9继电器乃、_14、三极管¥1、¥2、¥3、零序电流互感器31^和电 流互感器BL2构成。
[0010]上述技术方案中,所述的集成电路ICl、IC2、IC4为现有技术集成电路,IG型号为 78112,比2型号为78105,1〇4型号卩11:16?505;1〇3、1(:5、1(:6、1(:7、1〇8为本发明研制的芯片,具 体结构如下:
[0011] 1C3:即本发明研制的自动重合阐芯片,企业型号DQ001,该自动重合闸芯片将电阻 Rio至R14、电容&至Cs、二极管Ds、三极管V4、可控硅T3和555电路集成在一个芯片内;芯片第1 脚通过二极管DS、电阻R1Q连接可控娃t3控制极,可控硅12阳极连接芯片第8脚即工作电源正 端,可控娃T3阴极连接5¾电路4、8脚,可控硅T3控制极和阴极还跨接有电容C5,芯片第2、第7 脚也同时连接555电路第4脚和第8脚,555电路的第6脚和第7脚既连接芯片第3脚又通过电 容=连接芯2第4脚,555电路第1脚和三极管V4发射极也连接芯片第4脚,555电路第5脚通过 电容&连接芯片第4脚,娜电路第2脚通过并联的电阻r12、电容c8后连接芯片第4脚,555电 路第2脚还通过电阻Rn连接芯片第7脚,芯片第7脚与555电路第4、8脚及芯片第2脚连接,555 电路第3脚通过^阻心3连接三极管%基极,三极管%集电极连接芯片第6脚,芯片第7脚还通 过电阻Rw连接芯片第5脚,芯片第s脚和第4脚分别连接工作电源正端Vdd和工作电源负端 Vss;
[0012] IC5:即本发明研制的单相交流逆功故障预检电路芯片,企业型号DQ002,该单相交 流逆功^障预检电路芯片,将三个全波整流电路、一个光电耦合电路和一个控制电路集成 在:个^片内,二个全波整流电路的输入端分别连接芯片的第U2、3脚,三个全波整流电路 的输出端并^后连接至光电耦合电路的输入端,光电耦合电路的输出端连接控制电路,控 制电路连接芯片的第4、5、6、7、8脚;所述三个全波整流电路由二极管加至!^构成,光电耦合 电路由发光管FD8和光敏晶体管V5构成,控制电路由电阻Rn至R2〇、二极管Di2至Di3、可控桂T4 和三极管V6构成,三个全波整流电路的三个输入端分别连接芯片的第1、2、3脚,而芯片的第 1、2、3脚分别连接负载端的火线I/、零线V和电源端零线N,三个全波整流电路的输出端并 联后连接至光电耦合电路的输入端发光管FD8正负极,光电耦合电路的光敏晶体管V5输出端 串联在控制电路的可控硅T4阴极和二极管Di2正端之间,可控硅T4控制极经电阻R19接至芯片 第7脚,可控硅T4的阳极接至芯片第5脚和经电阻R21接至三极管V6基极,三极管V6集电极经二 极管D13和电阻R2Q接至芯片第6脚,直流工作电源的正端VDD接至芯片第8脚,直流工作电源的 负端Vss接至芯片第4脚;
[0013] IC6:即本发明研制的过、欠电压检测芯片,企业型号DQ003,该过、欠电压检测芯 片,将电阻R22至R27、两个电压检测器U2、U3、非门U4、与门U5集成在一个芯片内;所述电压检测 器U2输入端连接两路:一路与芯片第2脚连接,另一路通过电阻R23与芯片第8脚连接;电压检 测器U2输出端连接三路:第一路和与门U5 —个输入端相连,第二路通过电阻R24与芯片第1脚 相连,第三路通过电阻R25与芯片第8脚相连;所述电压检测器U3输入端连接两路:一路与芯 片第3脚相连,另一路通过电阻R22与芯片第8脚相连;电压检测器U3输出端连两路:一路和非 门U4的输入端相连,另一路通过电阻R26与芯片第8脚相连;电压检测器U2、U3的电源负端均与 芯片第4脚相连,非门U4的输出端连两路:一路和与门1]5的另一个输入端相连,另一路通过电 阻R27与芯片第6脚相连;与门U5的输出端与芯片第7脚相连;
[0014] IC7:即本发明研制的故障信号处理电路芯片,企业型号DQ004,该故障信号处理电 路芯片,将电阻R28至R4q、电容&至(:13、二极管D14至D23、可控硅T^T7、四输入与非门U6集成在 一个芯片上;其中芯片第1脚和第2脚分别连接四输入与非门U6的第1输入端和第2输入端; 芯片第3脚通过电阻R28、二极管D14连接可控硅T5阳极,芯片第4脚通过电阻R29、二极管D15连 接可控硅T6阳极,芯片第5脚通过二极管D16连接可控硅T5控制极,芯片第6脚通过二极管D22、 电阻R39连接可控硅T6控制极,芯片第8脚连接可控硅T6控制极,芯片第9脚连接可控硅T7控制 极,芯片第10脚通过电阻R37、R38连接可控硅T7控制极,与此同时,芯片第10脚通过电阻R37、 R1R35连接可控硅T7阳极,芯片第11脚连接四输入与非门U6的输出端第5脚,芯片第13脚通 过电阻R35连接可控硅T7阳极,芯片第7脚和第14脚分别连接工作电源负端和正端,可控gT5 阳极通过二极管01§连接四输入与非门U6的第3输入端,可控硅T6阳极通过二极管D19连接四 输入与非门Us的第4输入端,可控制T7阳极还通过二极管D21、电阻R33连接可控硅T6控制极; [0015] ICs:即本发明研制的驱动控制电路芯片,企业型号Dq005,该驱动控制电路芯片, 将电阻至R46、二极管D24至D28、稳压二极管DWi SDW2、三极管V7至Vu、可控硅T8集成在一个 芯片内;其中三极管V7集电极与三极管V9集电极相连,三极管V8集电极与三极管VU集电极相 连,三极管V7发射极和三极管%发射极连接芯片第8脚工作电源正端Vdd,三极管%发射极和 三极管Vii发射极连接芯片第4脚工作电源负端VSS;三极管V7、V9集电极一路连接芯片第2脚, 另一路通过电阻R44、稳压二极管DW2连接三极管Vs基极;三极管V8、Vu集电极一路连接芯片 第7脚,另一路通过稳压二极管DA、电阻R43连接三极管V?基极;芯片第3脚一路通过二极管 D26、电阻R42连接三极管Vs基极,另一路通过电阻—、二极管D25连接可控硅Ts控制极及三极 。集电极,可控硅Ts阳极连接芯片第s脚,可控硅了8阴极通过二极管D24连接芯片第丨脚,三 极管V1Q基极通过电阻R46、二极管Dm连接芯片第5脚,三极管Vu基极通过电阻R45、二极管〇27 连接芯片第6脚,二极管D27、D28的负端相连。
[0016] —种基于上述低压智能配电控制保护系统的控制方法,在总回路隔离开关后面由 一个低压智能控制保护模块控制总回路的通断,每一个双支路控制保护模块分别控制两个 负载支回路的通断,用一个WIFI模块和一个触摸开关电路分别控制各个双支路控制保护模 ±夬;总回路因低压智能控制保护模块的磁保持继电器串接在中间而分为总回路的总电源端 和总负载端,总电源端经总隔离开关接至交流220V电源进线端,总负载端经各个双支路控 制模块接至各个负载支路;电压电流表接至总电源端。
[0017]上述技术方案中,所述总回路因低压智能控制保护模块的磁保持继电器串接在中 间而分为总回路的总电源端和总负载端,总电源端经总隔离开关接至交流220V进线端,各 个双支路控制保护模块的输入端都接至总负载端,其输出端分别接至各个支路的负载端, 电源电路的输入端接至总回路的总电源端,过、欠电压检测电路的采样端接至电源电路,输 出端接至故障信号处理电路,过载、短路、漏电检测电路和逆功预检电路的采样端都接至总 负载端,输出端都接至故障信号处理电路,逆功预检电路的另一个输出端,过、欠电压检测 电路的另一个输出端和故障信号处理电路的一个输出端都接至WIFI模块,故障信号处理电 路的另一个输出端接至无故障自动重合闸电路,无故障重合闸电路的输出端接至驱动控制 电路,驱动控制电路的输出端接至控制总回路通断的磁保持继电器;每个双支路控制保护 模块通断控制信号的输入端和通断状态信号的输出端接至WIFI模块;各个支路触摸开关的 输出端接至各个双支路控制保护模块,电压、电流表接至主电路的总电源端。
[0018]上述技术方案中,所述双支路控制保护模块的控制保护方法为:首次接通直流电 源时,双支路控制保护电路中控制第1负载支路通断的磁保持继电器IJi和控制第2负载支 路通断的磁保持继电器2J:的初始状态都为闭合状态,双支路控制保护模块由两个完全相 同的支路控制保护电路构成,以第1支路控制保护电路为例,本发明在接通总回路的总电源 端时,触摸开关电路和WIFI模块控制各支路通断的输出端都为低电平,继电器U2和1J3都处 于断电状态,1J2和1J3的两组触点Ij2-l、lj3-l的常闭触点都处于闭合状态,将WIFI模块控制 第1负载支路的输出端接至二极管1D3的正端,将触摸开关电路控制第1负载支路的输出端 接至二极管1D4的正端。当WIFI模块或触摸开关电路发出断开第1负载支路的指令时,WIFI 模块或触摸开关电路控制第1负载支路通断的输出端由低电平变为高电平,驱动控制电路 1IC2第6脚也都由低电平变为高电平,第7脚和第2脚之间输出1个负电压,磁保持继电器Ui 转换状态,丨^的一组触IJi-i由闭合状态变为断开状态,将第1负载支路与总回路的总负载 端断开,在WIFI模块或触摸开关电路发出断开第1负载支路的指令时,经短暂延时后,可控 硅lTl或1T2导通,继电器1J2或1J3通电吸合,1J2或1J3的触点1J2_1或1J3_1转换,1J2-1的常闭触 点断开,常开触闭合,将控制第1支路的输出端与二极管D3断开,而与非门1ICl_1接通, 或lj3-j^常闭触点断开,常开触点闭合,将触摸开关控制电路控制第1负载支路的输出端与 D4断开,而与非门1 ICl-2接通,IC6第6脚由高电平变为低电平,IJi断电进入磁保持断开状态, 完成第1负载支路的断开操作;当WIFI模块或触摸开关电路发出接通第1负载支路的指令 时,它们控制第1负载支路通断的输出端由高电平变为低电平,1IC1_1第1脚或1IC1_2第3脚也 由高电平变为低电平,lICi-1第2脚或llCi-2第4脚由低电平变为高电平,1IC2第3脚由低电平 变为高电平,第7脚和第2脚之间输出1个正电压,1 J1转换状态,1 J1的一组触点1 J1-1由断开状 态转换为闭合状态,将第1支路负载与总负载端接通,同时,ITi或1T2截止,1J2或1J3经短暂 延时后断电释放,1J2或1J3的触点1J2_1或1 J3-1转换,U2-1的常开触点断开,常闭触点闭合,将 WIFI控制第1负载支路通断的输出端与IICh第1脚断开,而与D3正端接通,或lj3-j^常开触 点断开,常闭触点闭合,将触摸开关电路控制第1负载支路通断的输出端与1IG-2第3脚断 开,而与D4正端接通,IC6第3脚由高电平变为低电平,lji断电进入磁保持闭合状态,完成第1 负载支路的接通操作,其它各负载支路控制通断的工作原理和第1负载支路相同;双支路控 制保护模块有两个相同的漏电保护电路和两个相同的过载、短路保护电路,1个支路控制保 护电路有1个漏电保护电路和1个过载短路保护电路;其工作原理是:以第1支路为例,第1支 路的漏电保护电路和过载、短路保护电路由电阻1R5、电容1C5、二极管lDhllC^lICs-ulWi、 lBLi和1BL2构成,当第1负载支路在通电运行中发生漏电故障时,零序电流互感器IBLi的次 级IBLh产生的感应电流就会增加到动作值,故障信号处理电路1IC4第5脚就会多1V、1IC4第 3脚由高电平变为低电平,漏电故障指示灯ro5通电变亮,1IC4第11脚由低电平变为高电平, 1IC3_^4脚也由低电平变为高电平,IICh被触发进入单稳态,第6脚由低电平变为高电平, 1IC2第6脚也由低电平变为高电平,第7脚与第2脚之间输出负电压,磁保持继电器lji转换状 态,11的一组触lji-i由闭合状态变为断开状态,将第1负载支路与总负载端断开, 暂稳态结束进入稳态,11(:3-1第6脚由高电平变为低电平,1IC2第6脚也由高电平变为低电 平,第7脚与第2脚之间的电压为0,lji进入磁保持断开状态,在漏电故障排出后,触摸一下 触摸开关电路的复位触摸开关片K2,IC9第12脚由低电平变为高电平,复位指示灯FD8熄灭, 低压智能控制保护模块的Ti导通,J6通电吸合,J6的常闭触点JfW断开,漏电故障指示灯FDs 断电熄灭,IIC^IICm的电源同时被切断,再触摸一下开关片K2,IC9第12脚由高电平变为低 电平,FDdt电变亮截止,J6断电释放,J6的常闭触点闭合,为各故障指示灯和IIC^IICm 提供电源,1IC4第11脚和丨^^第*脚都回到低电平,为下一次的故障断路保护作好准备,其 它各负载支路和第1负载支路的漏电保护工作原理相同;当第1负载支路在通电运行中发生 过载、短路故障时,电流互感器1BL2次级lBL2-2产生的感应电流就会增加到动作值,故障信 号处理电路1IC4第6脚电压就会多IV,1IC4第4脚由高电平变为低电平,过载、短路故障指示 灯FD4通电变亮,1IC4第11脚由低电平变为高电平,IIC3-1第4脚同样由低电平变为高电平,第 6脚由低电平变为高电平,1IC2第6脚也由低电平变为高电平,1IC2第7脚与第2脚之间输出负 电压,磁保持继电器lji的一组触点IJi-i由闭合状态变为断开状态,将第1负载支路与总负 载端断开,IICh由暂稳态变为稳态,第6脚回到低电平,11(:2第7脚与第2脚之间的电压为〇, 口:保持在断开状态,在过载、短路故障排除后,触摸一下触摸开关电路的复位开关片k,切 断故障指示灯和1IC4、1IC3-i的电源,再触摸一下复位开关片K2,将故障指示灯和1IC4、IC3-1 的电源重新接通,为下一次的故障断路保护作好准备,其它各负载支路和第1负载支路的过 载、短路保护电路的工作原理相同。
[0019]上述技术方案中,所述的各支路触摸开关的控制保护方法为:一个各支路触摸开 关电路可控制10个负载支路的通断,另外还可控制故障报警指示复位,以第1负载支路为 例,当触摸第1负载支路的开关片1K时,IC9第24脚输由低电平变为高电平,指示第1负载支 路触摸开关接通状态的指示灯1FD断电熄灭,双支路控制保护模块1D4正端由低电平变为高 电平,1IC2第6脚由低电平变为高电平,第7输出脚与第2输出脚之间输出1个负电压,磁保持 继电器lji因加上负电压而转换状态,Ui的触点lji-i由闭合状态变为断开状态,将第1负载 支路断开;当下次触摸开关片1K时,IC9第24脚由高电平变为低电平,1H)通电变亮,双支路 控制保护模块lICi-2第3脚由高电平变为低电平,第4脚由低电平变为高电平,1IC2第3输入 脚也由低电平变为高电平,第7输出与第2输出脚之间输出1个正电压,1_11因加上正电压而 转换状态,lji的触点lji-i由断开状态变为闭合状态,将第1负载支路接通,每触摸一次开关 片1K,磁保持继电器1_^就会改变一次工作状态,其它各负载支路的触摸开关电路和第1负 载支路的触摸开关电路的工作原理相同。在故障排除后,触摸开关片K2、IC9第12脚由低电平 变为高电平,复位指示灯FD9断电熄灭,低压智能控制保护模块的可控硅Ti导通,第6继电器 J6通电吸合,J6的常闭触点J6-i断开,切断所有故障指示灯、触发器1IC3和1IC4的电源,原通 电发光指示故障的指示灯断电熄灭,再触摸开关片K2、IC9第12脚由高电平变为低电平,复位 指示灯FD8通电变亮,Ti载止,J6断电释放,J6的常闭触点Jw闭合,接通所有故障指示灯和触 发器1IC3、1IC4的电源,为下一次故障断路报警作好准备,故障指示复位结束。
[0020] 上述技术方案中,所述的WIFI模块的控制保护方法为:WIFI模块包括主控单片机、 WIFI收发器、低压智能配电控制保护系统开关状态输入接口及处理电路、低压智能配电控 制保护系统告警状态输入接口及处理电路、主控单片机输出控制接口及处理电路和WIFI通 讯模块工作电源电路;WIFI收发器同时连接主控单片机和服务器,并且负责主控单片机与 服务器之间的通信,WIFI收发器接收并解析服务器传过来的指令,并发给主控单片机;主控 单片机输出的控制信号通过主控单片机输出控制接口及处理电路连接控制低压智能配电 控制保护系统的开关电路,而低压智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号 分别通过开关状态输入接口及处理电路和告警状态输入接口及处理电路连接至主控单片 机,主控单片机再将这些采集的低压智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信 号打包通过WIFI收发器上传给服务器。所述的WIFI收发器通过自身的UART 口与主控单片机 的UART 口连接,进行数据通讯,所述的主控单片机输出的控制信号共有10路,经主控单片机 输出控制接口及处理电路、数据线和输出接线端子?2-1至内-1。连接至低压智能配电控制保 护系统的双支路控制保护模块,所述的主控单片机输出控制接口及处理电路包括集成电路 74HC573和电阻、二极管Q〇至Q9,其中,处理电路为两块集成电路74HC573,所述的低压智能配 电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号首先连接至输入接线端子?1-3至?1-17,其 中,开关状态信号10路,告警状态信号5路,输入接线端子?1-3至?1-17的开关状态信号和告警 状态信号分别经各自的排阻、三极管连接至主控单片机的输入端,使主控单片机获得低压 智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号,主控单片机再将这些采集的低压 智能配电控制保护系统开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器, 所述的服务器与智能终端设备通信;WIFI通讯模块的指令执行和数据采集都由单片机1]2 (STClf5W404S)完成,WIFI收发器U6(ESP-12E)负责与服务器之间的通信,解析服务器传过来 的指令并送给Us执行和打包采集到的数据并上传到服务器。U6通过UART口(Pin7、Pinl6)与 U2的UART 口(Pin24、Pin25)进行数据通讯;
[0021] WIFI通讯模块的输出控制共有1〇路,Us接收指令后传给Us,经电路传输,最后由端 子输出。其信号传输过程以第一路为例,U2解析指令后,发现要断开第一路开关, 则U2的Pin40输出高电平,U4的Pin9输入高电平,U2的Pin6输出低电平,U4的Pinl2由高阻态 变为高电平,再经过电阻R29,输出高电平到输出端子P2的Pinl,第一路开关断开,然后出的 Pine输出高电平,Ik的Pinl2恢复高阻态,第一路开关断开操作完成。若u2解析指令后,发现 要闭合第一路开关,则出的Pin40输出低电平,U4的Pin9输入低电平,U2的Pin6输出低电平, Ik的Pinl2由高阻态变为低电平,通过二极管D1S拉低输出端子PS的Pinl为低电平,第一路开 关闭合,然后U2的Pin6输出高电平,U4的Pinl2恢复高阻态,第一路开关闭合操作完成。其它 的9路输出控制参照第一路;通讯模块的开关状态输入共有1〇路,由模块的输入端子P1的 Pin3至Pinl2输入,最后由U2打包传给U6,再发送至服务器。输入信号传输过程以第一路为 例,当P^Pin3为高电平时,通过排阻R18,使三极管Q6导通,Q6集电极为低电平,US的Pin4为 低电平,1)2得到第一路开关状态为断开;同理当PiWPin3为低电平时,可使得US的Pin4为高 电平,U2可得到第一路开关状态为闭合。其它9路开关状态输入参照第一路;WIFI通讯模块 的告警状态输入共有5路,由模块的输入端子P^Pinl2-Pin 16输入,最后由U2打包传给Us, 再发送至服务器。告警输入信号传输过程以第一路为例,当Pi的Pinl2为高电平时,通过二 极管D4、排阻R4,使三极管&导通,Qi集电极为低电平,U2的Pin34为低电平,U2得到第一路告 警状态为正常;同理当Pi的Pinl2为低电平时,可使得U2的PinM为高电平,U2可得到第一路 告警状态为出现故障。其它4路告警状态输入参照第一路。
[0022]优点及效果
[0023]本发明在给总负载端合闸送电前,对总回路进行过、欠电压预检保护、过载、短路 预检保护、逆功预检保护,漏电预检保护,在总负载通电运行后,对总回路发生的过、欠电压 故障、各负载支路发生的过载、短路、漏电故障进行在线检保护,不仅预检保护能锁定存在 故障的总负载端的电源、在线检保护能切断发生故障的支路负载的电源或发生故障的总负 载端的电源,而且在故障排除后,无需人工手动合闸,就能自动给总负载端合闸送电。在锁 定或切断总负载端电源,或切断发生故障的负载支路电源的同时,现场声光报警,告知故障 内容,异地手机微信报警,告知故障内容,自动合闸送电后,现场报警指示和手机微信都自 动恢复原状态;各个负载支路的通断完全实行触摸控制。本发明电路设计逻辑性强、智能化 程度高、控制和保护功能齐全、使用和维修都很方便,性价比很高、值得大力推广应用。
附图说明
[0024]图1为本发明电气原理方框图;
[0025]图2为本发明箱体面板图;
[0026]图3为本发明箱体内部装配图;
[0027]图4为本发明低压智能控制保护模块内部装配图;
[0028]图5为本发明低压智能控制保护模块电气原理图;
[0029]图6为本发明集成电路IC3的内部电气原理图;
[0030]图7为本发明集成电路IC5的内部电气原理图;
[0031]图8为本发明集成电路IC6的内部电气原理图;
[0032]图9为本发明集成电路IC7、1IC4、2IC4的内部电气原理图;
[0033]图10为本发明集成电路IC8、1IC2、2IC2的内部电气原理图;
[0034]图11为本发明双支路控制保护模块内部装配图;
[0035]图12为本发明双支路控制保护模块电气原理图;
[0036]图I3为本发明的触摸开关电气原理图;
[0037]图14为本发明wIFI模块电原理框图;
[0038]图丨5为本发明win模块内部装配图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图,对本发明的具体实施作进一步说明:
[0040]参见图1,总回路因低压智能控制保护模块的磁保持继电器串接在中间而分为总 回路的总电源端和总负载端,总电源端经总隔离开关接至交流220V进线端,各个双支路控 制保护模块的输入端都接至总负载端,其输出端分别接至各个支路的负载端,电源电路的 输入端接至总回路的总电源端,过、欠电压检测电路的采样端接至电源电路,输出端接至故 障信号处理电路,过载、短路、漏电检测电路和逆功预检电路的采样端都接至总负载端,输 出端都接至故障信号处理电路,逆功预检电路的另一个输出端,过、欠电压检测电路的另一 个输出端和故障信号处理电路的一个输出端都接至WIFI模块,故障信号处理电路的另一个 输出端接至无故障自动重合闸电路,无故障重合闸电路的输出端接至驱动控制电路,驱动 控制电路的输出端接至控制总回路通断的磁保持继电器;每个双支路控制保护模块通断控 制信号的输入端和通断状态信号的输出端接至WIFI模块;各个支路触摸开关的输出端接至 各个双支路控制保护模块,电压、电流表接至主电路的总电源端。
[0041 ]参见图2、图3,本发明是一种在总负载端接通总电源端之前,对总回路(包括各个 负载支路)进行预检保护,在总负载接通总电源之后,对总回路(包括各个负载支路)进行在 线检保护,不仅预检保护能锁定存在故障的总负载端的电源,在线检保护能切断发生故障 的支路负载电源或发生故障的总负载端的电源,而且在故障排除后能自动重合闸接通总负 载端的电源,在锁定或切断总负载端电源时,不仅现场声光报警,告知故障内容,而且异地 手机微信报警,显示故障内容,各个支路负载的通断既可现场触摸控制,也可异地手机控 制,全部采用模块式装配的低压智能配电控制保护系统。它主要由箱体,箱体内的总隔离开 关,低压智能控制保护模块,WIFI模块,多个双支路控制保护模块,触摸开关电控板、电压、 电流表、峰鸣器电联接构成。它的特点是:箱体面板1内面设有电压电流表6,触摸开关电控 板12,触摸开关电控板I2上设有总电源指示灯3,过电压故障指示灯4,欠电压故障指示灯5, 报警闪光灯7,漏电故障指示灯8,过载、短路故障指示灯9,逆功故障指示灯10,触摸复位开 关片11,控制各负载支路通断的触摸开关片13,指示各支路触摸开关处于接通状态的指示 灯2,隔离总开关的操作板矶14凸出在面板1的外面,箱体底座15设有地线排20,蜂鸣器21, 导轨22,导轨22上设有隔离总开关16,低压智能控制保护模块17,ffIFI模块18,双支路控制 保护模块19。
[0042]参见图4,低压智能控制保护模块主要由壳体,壳体内的总回路进出线接线端子, 磁保持继电器,电流互感器,零序电流互感器,智能电控板电联接构成。它的特点是:壳体23 内设有总回路出线端子24,变压器25,进线端子%,磁保持继电器27,电流互感器28,零序电 流互感器29,智能电控板30,智能电控板3〇上设有电源电路,过、欠电压检测电路,过载,短 路,漏电检测电路,逆功预检电路,故障信号处理电路,无故障自动重合闸电路,驱动控制电 路。
[0043]参见图11,双支路控制模块主要由壳体,壳体内的支路进出线接线端子,磁保持继 电器,电流互感器,零序电流互感,电控板电联接构成。它的特点是:壳体31内设有第1支路 和第2支路进线接线端子33,出线接线端子38,电流互感器34,磁保持继电器35,零序电流互 感器36,电控板37,电控板37上设有电阻lRi至1Rs,2Ri至2fc,可调电阻UWi,电容瓜至 瓜,2(:1至205,二极管1〇1至107,2〇1至2〇7,可控硅11'1、1?2,27'1、21'2,集成电路11(:1、11〇2、11〇3、 1IC4、2IC2,2IC4继电器lji至1J3、2Ji至2J3,磁保持继电器lji的一对触点IJh串接在总负载 端的火线1/和第1支路负载端的火线11/之间,第1负载支路的火线11/穿过电流互感器 1BL2,第1负载支路的火线11/和零线1N7同时穿过零序电流互感1BU,1BL^次级1BU-2跨接 在1IC4第5脚与电源负端之间,1BL2的次级1BL2-2跨接在1IC4第6脚与电源负端之间,磁保持 继电器2J!的一对触点2JH串接在总负载端的火线V和第2负载支路的火线21/之间,第2负 载支路的火线21/穿过电流互感器2BL2,第2负载支路的火线21/和零线2V同时穿过零序电 流互感器2BU,2BU的次级2BU-2跨接在2IC4第5脚与电源负端之间,2BL2的次级2BL2-2跨接 在2IC4第6脚与电源负端之间,电控板37上设有的插座32负责将低压智能控制保护模块, WIFI模块和触摸开关电路的电源线和信号线接至电控板37,插座32凸出壳体外表面。
[0044] 参照图14、15,WIFI模块主要由壳体39,壳体39内的WIFI板40构成,WIFI板40上设 有主控单片,WIFI收发器,输入信号及其处理电路,输出信号及其处理电路,Win板40上设 有的WIFI信号指示灯41,WIFI初始绑定开关42,信号线插座43和电源插座44都凸出在壳体 39的外表面,低压智能控制保护模块的直流电源线经电源插座44接至WIFI板,低压智能控 制保护模块和双支路控制保护模块的信号线都经信号线插座43接至WIFI板。
[0045] 本发明实施例的电路组成是:
[0046] 参见图5,低压智能控制保护模块的电路组成是:
[0047] 电源电路由变压器B、整流二极管Di_D4、电容Ci、C2、C3、C4、三端稳压IQ、IC2构成,无 故障自动重合闸电路由电阻R5、可调电阻Wi、闪光二极管FD2、可控硅T2、蜂鸣器Y、集成电路 IC3、IC4和继电器Ji、J2构成;故障信号处理电路由可调电阻W4、W5,漏电故障指示灯FDs、过 载、短路故障指示灯FD4和集成电路IC7构成,其中的漏电故障指示灯FD5、过载、短路故障指 示灯FD4都和各支路负载的漏电故障指示、过载、短路故障指示共用;过、欠电压检测电路由 可调电阻w2、w3、欠电压故障指示灯ro6、过电压故障指示灯n)?、集成电路ic6构成;逆功预检 电路由逆功故障指示灯FD3和集成电路IC5构成;过载、短路、漏电检测电路由电阻、R6、R7、 R9继电器J3、J4、三极管Vi、V2、V3、零序电流互感器BU和电流互感器BL2构成。
[0048] 合上总隔离开关心后,电源电路通电工作,为本发明提供直流工作电源,如总回路 电源不存在过、欠电压故障,则过、欠电压检测电路IC6第7输出脚为高电平。在逆功预检电 路和过载、短路、漏电检测电路还未按程序工作之前,故障信号处理电路IC7第11输出脚为 低电平,无故障自动重合阐电路中IC3第1输入脚为低电平,第1继电器Ji处于断电释放状态、 的常闭触点Jl-1闭合、集成电路IC4上电复位开始按程序工作,IC4第10脚由低电平变为高 电平并保持一段时间,驱动控制电路IC8第5输入脚也为高电平并保持一段时间,IC8第7输出 脚与第2输出脚之间有一个负脉冲电压输出,此脉冲电压的宽度就等于IC8第5输入脚高电 平的保持时间、完全能满足磁保持继电器转换工作状态的要求,当磁保持继电器J5在此之 前已处于断开状态(正常情况),那么此负脉冲电压将使其继续保持在断开状态,当磁保持 继电器上在此之前处于闭合状态(非正常情况),那么此负脉冲电压将使其由闭合状态转换 为断开状态,确保本发明在进行故障预检时,总回路的总电源端和总负载端都处于断开状 态,从而杜绝故障预检误报警;IC4继续按程序工作、IC4第10脚回到低电平,第9输出脚由低 电平变为高电平并保持一段时间,逆功预检电路1(:5第7也同样由低电平变为高电平,开始 对总回路总负载端进行逆功故障预检,如总回路总负载端不存在逆功故障,IC5第5输出脚 继续保持高电平、IC7、IC3、IC8继续保持原工作状态;IC4继续按程序工作,IC4第9脚回到低电 平,本发明完成逆功预检任务,IC4第8输出脚由低电平变为高电平并保持一段时间,第二个 三极管V2导通、J4电吸合,J4的一组常开触Jw闭合,开始对总回路总负载端进行漏电故障预 检,如总回路总负载端不存在漏电故障,则故障信号处理电路IC7第5输入脚电压<1V、IC7、 IC3、IC8继续保持在原工作状态,IC4继续按程序工作,IC4第8脚回到低电平,V2截至,J4断电 释放,完成对总回路总负载端漏电故障的预检任务;IC4继续按程序工作,IC4第7脚由低电平 变为高电平并保持一段时间,第一个三极管W导通,第三个继电器J3通电吸合,J3的两组常 开触点J3+J3-2闭合,第三个三极管V3导通,IC7第13和电源正端导通,开始对总回路总负载 端进行过载、短路故障预检,如总回路总负载端不存在过载、短路故障,故障信号处理电路 IC7第10输入脚电压将继续保持多IV的状态,IC7、IC8、IC3继续保持原工作状态,IC4继续按程 序工作,IC4第7脚回到低电平,VJPV3截止,J3断电释放,完成对总回路总负载端过载、短路 故障预检任务;IC4继续按程序工作,IC4第6输出脚由低电平变为高电平并保持一段时间,驱 动控制电路IC8第3输入脚也由低电平变为高电平并保持一段时间,IC8第7脚与第2脚之间有 一个正脉冲电压输出,此正脉冲电压使磁保持继电器J5由断开状态转换为闭合状态,将总 回路的总电源端和总负载端接通。IC4继续按程序工作、IC4第6脚回到低电平,IC4第5脚由低 电平变为高电平,第二个可控硅!^导通,J2通电吸合,J2的常闭触点断开,切断了集成电 路IC4和继电器J3、J4的工作电源,以保证在总回路的总负载端和总电源端接通运行后,本发 明对总回路不进行预检,只进行在线检。
[0049] 参见图12,双支路控制保护模块的电路组成是:电阻1心至11?5,21^至21?5,可调电阻 1A 和 2Wi,电容 1&amp;至1(:5,2(:1至2(:5,二极管101至1〇7,201至2〇7,可控硅11'1、11'2、21'1、21'2,集成 电路 11&amp;、11(:2、11(:3、11〇4、21(:2、2瓜、继电器1_11至1】3、2_11至2_13,磁保持继电器1111和2_11,电 流互感器1BL2和2BL2,零序电流互感器1BU和28^。
[0050]当总回路的总负载端首次接通总电源端后,双支路控制保护模块在没有收到触摸 开关电路和WIFI模块发出的第1、第2负载支路的断开指令之前,1IC2和2IC2第6脚都为低电 平,第7脚与第2脚之间都没有电压输出,控制第1,第2两个负载支路通断的磁保持继电器 lji和2心仍保持初始状态(触点闭合状态),第1、第2两个负载支路通电运行,其它各个负载 支路和第1、第2负载支路的工作原理相同:
[0051] 具体的电路工作原理如下:
[0052] 无故障自动重合闸电路:其工作原理是:本发明接通总回路总电源端后,无故障自 动重合闸电路开始工作,如总回路的总电源端或总负载端存在过电压故障或欠电压故障, 或逆功故障,或过载、短路故障,或漏电故障,IC7第11脚都将由低电平变为高电平,IC3第1输 入脚也都将由低电平变为高电平,1C3,触发运行,IC3第5脚为高电平,闪光报警二极管FD;ai 电闪光报警,第7脚为高电平,蜂鸣器Y通电发出报警声,第6脚为低电平(只保持低电平一段 时间,保持低电平的时间长短通过调整可调电阻Wi来确定),第一继电器Ji通电吸合,1的一 组触点Jl-1转换,其常闭触点断开,切断集成电路IC4、IC7继电器J2、J3、J4的工作电源,IC4第6 脚没有机会输出高电平,1心第3脚、第1脚,第2脚,第7脚都保持原有的状态不变,磁保持继 电器保持在初始的断开状态,总回路的总电源端和总负载端继续锁定在断开状态。的常 开触点闭合,将IC3第7脚和第8脚短路,为下一次触发IC3运行作好准备。IC3第6脚保持低电 平一段时间后回到高电平,继电器Ji断电释放,Ji的一组触点转换,的常闭触点闭合、 接通集成电路IC4、IC7和继电器J2、J3、J4的工作电源,开始对总回路进行故障预检工作,如总 回路存在的故障没有排除,本发明将循环重复上述的工作过程,直到总回路存在的故障排 除后,当断电释放,JH的常开触点断开,IC3停止工作,JH的常闭触点闭合,接通IC4、IC7、 J2、J3、J4的工作电源,IC7第11脚保持低电平不变,ic3不被触发工作,IC4才能按正常的程序 工作,当IC4按程序工作到IC4第6脚由低电平变为高电平并保持一段时间,驱动控制电路IC8 第3脚也由低电平变为高电平,IC8第7脚对第2脚产生一个正脉冲电压,磁保持继电器J5转换 状态,J5的两组触点J5-dPJ5-2由断开状态变为闭合状态,将总回路的总电源端和总负载端 接通,IC4第6脚回到低电平后,IC4第5脚由低电平变为高电平,第二个可控硅T2导通,第二继 电器J2通电吸合,J2的常闭触点断开,切断集成电路IC4和继电器J3、J4的工作电源,以保 证在总回路的总负载端接通总电源端运行情况下,本发明对总回路不进行预检,只进行在 线检。
[0053]过、欠电压检测保护电路:当总回路总电源端的电压升高时,连接总回路总电源端 的电源电路的直流输出电压也跟着升高,过、欠电压检测电路IC6第3脚电压同样跟随升高, 在总回路总电源端电压升高至过电压动作值时,IC6第6脚由高电平变为低电平,过电压故 障指示灯ro7通电发光,IC6第7脚由高电平变为低电平,故障信号处理电路IC7第1脚也由高 电平变为低电平,第11脚由低电平变为高电平,此高电平一路使驱动控制电路ICs第6脚由 低电平变为高电平,另一路使无故障自动重合闸电路中的IC3第1脚由低电平变为高电平, IC8第6脚变为高电平后,IC8第7脚与第2脚之间有一个负脉冲电压输出,磁保持继电器心加 上负脉冲电压,如果在此之前,总负载端还没有接通总电源端,则J5继续将总回路的总电源 端和总负载端锁定在断开状态,如果在此之前,总负载端已接通总电源端,在通电运行中, 贝1JJ5转换状态,J5的两组触点J5+J5-2由闭合状态变为断开状态,将总回路的总电负载端与 总电源端断开,IC3第1脚变为高电平后,IC3第5脚变为高电平,发光二极管FD2闪光报警,IC3 第7脚变为高电平,蜂鸣器Y通电发出报警声,IC3第6脚变为低电平并保持一段时间,在此期 间,继电器1通电吸合,Ji的一组触点转换状态,Ji-i的常闭触点断开,切断集成电路IC4、 IC7,继电器J2、J3、J4的工作电源,终上预检工作,Ji-1的常开触点闭合,IC3第7脚和第8短路, 为无故障自动重合闸作好准备。当总回路总电源端电压下降时,电源电路的直流输出电压 也跟着下降,IC6第2脚电压同样跟着下降,在总回路电源电压下降至欠电压动作值时,IC6第 1脚由高电平变为低电平,欠电压故障指示灯FD6通电发光,IC6第7脚由高电平变为低电平, IC7第11脚也由低电平变为高电平,此高电平一路使驱动控制电路IC8第6脚由低电平变为高 电平,另一路使无故障自动重合闸电路中的IC3第1脚由低电平变为高电平,IC8第6脚变为高 电平后,IC8第7脚与第2脚之间有一个负脉冲电压输出,使控制主电路通断的磁保持继电器 J5将总回路的总电源端和总负载端锁定在(或变为)断开状态,IC3第1脚变为高电平后,IC3 第5脚由低电平变为高电平,发光二极管FD2闪光报警,IC3第7脚由低电平变为高电平,蜂鸣 器Y通电发出报警声,IC3第6脚由高电平变为低电平并保持一段时间,在此期间,继电器心通 电吸合,Jl的一组触点Jl-l转换状态,Ji-l的常闭触点断开,切断集成电路IC4、IC7,继电器J2、 J3、J4的工作电源,终上预检工作,的常开触点闭合,为无故障自动重合闸作好准备。 [0054] 逆功顶检电路,当电源电路接通总回路总电源端后,集成电路IC4上电复位开始工 作,在总回路总电源端无过、欠电压故障的情况下,IC4第10脚由低电平变为高电平并保持 一段时间,驱动控制电路IC8第5脚也由低电平变为高电平,IC8第7脚和第2脚之间产生一个 负脉冲电压,控制总回路通断的磁保持继电器J5在正常情况下,当总回路总电源端断电时, 欠压保护功能就会使J5将总回路的总电源端和总负载端切断,在此正常情况下,1&amp;第7脚和 第2脚之间产生一个负脉冲电压只能是将总回路继续锁定在断开状态,为了防止万一总回 路总电源端在断电时总负载端和总电源端没有切断,在这种万一的情况下,IC8就会使J5将 总回路的总负载端和总电源端切断,确保在故障预检期间,总回路的总负载端和总电源端 处于断开状态。以防逆功预检误报警;IC4第10脚输出高电平并保持一段时间后回到低电 平,第9脚由低电平变为高电平并保持一段时间,此高电平的保持时间就是对主电路负载端 进行逆功预检的时间,逆功预检电路IC5第7脚同样由低电平变为高电平并保持一段时间, 1(:5触发运行,如主电路负载端的火线L/或零线N'误接入了其它供配电系统的火线,那么L/ 与N之间或V与N之间就会有交流电压,IC5第5脚由高电平变为低电平,逆功故障指示灯FD3 通电变亮,故障信号处理电路IC7第2脚同样由高电平变为低电平,第11脚由低电平变为高 电平,此高电平一路使IC8第6脚变为高电平,第7脚与第2脚之间输出一个负脉冲电压,使控 制总回路通断的磁保持继电器心将总回路的总电源端和总负载端继续锁定在断开状态;另 一路使IC3第1脚由低电平变为高电平,IC3触发运行,FD2闪光报警,蜂鸣器Y发出报警声, 通电吸合,的一组触点转换状态,其常闭触点断开,终止预检工作,其常开触点闭合, 为无故障自动重合闸作好准备,完成对总回路进行逆功预检的任务。
[0055] 过载、短路、漏电检测电路:漏电预检保护的工作原理是:本发明接通总回路的总 电源端后,如总回路不存在过、欠电压故障,IC4就将会按程序工作,IC4第10脚输出高电平并 保持一段时间后回到低电平,第9脚出高电平并保持一段时间,在此期间,如主电路负载端 不存在逆功故障,第9脚回到低电平,第8脚输出高电平并保持一段时间,第二个三极管V2导 通,第四继电器J4通电吸合,J4的常开触点闭合,将总负载端的火线!/、零序电流互感器 BU的初级线圈BLh和电源变压B的次级线圈接通,变压器B次级输出的安全低压交流电由B 次级的上端总负载端火线L/—大地—总回路电源端零线N—B次级的下 端,如负载端火线L /存在接地电阻、零序电流互感BU的初级BLw就有电流通过,且接地电 阻越小,流经BLh的电流就越大,零序电流互感器BU的次级BU-2产生的感应电流也就越 大,当接电阻小到漏电动作值时,故障信号处理电路IC7第5脚就会大于1V,IC7第3脚由高电 平变为低电平,漏电故障指示灯FD5,通电发光,IC7第11脚就由低电平变为高电平,此高电平 一路经IC8工作后使控制总回路通断的磁保持继电器J5将总回路的总负载端和总电源端继 续锁定在断开状态,另一路经IC3工作后发出声光报警信号,同时终止故障预检工作,为无 故障自动重合闸作好准备,完成对总负载端的漏电故障进行预检保护的任务。漏电在线检 保护的工作原理是:在总回路总负载端和总电源端接通运行后,如总负载端发生漏电故障 时,由于总负载端的火线1/和零线M穿过零序电流互感BLi,BLi的次级BU-2产生的感应电流 就会达到动作值,故障信号处理电路IC7第5脚就会>1V,IC7第3脚由高电平变为低电平,漏电 故障指示灯FDdi电发光,IC7第11脚就会由低电平变为高电平,此高电平一路经IC8工作后 使控制总回路的磁保持继电器心将总回路的总负载端和总电源端切断,另一路经IC3工作后 发出声光报警信号,同时为无故障自动重合闸作好准备;过载、短路预检保护的工作原理 是:本发明接通总回路总电源端后,如总回路不存在过、欠电压故障,IC4就会按程序工作, IC4第10脚输出高电平并保持一段时间后回到低电平,第9脚出高电平并保持一段时间,如 总回路总负载端不存在逆功故障,第9脚回到低电平,第8脚输出高电平并保持一段时间,如 总回路总负载不存在漏电故障,第8脚回到低电平,第7脚输出高电平并保持一段时间,第一 个三极管心导通,第三个继电器J3通电吸合,J3的两组常开触点J3-dPJ3-2闭合,将总回路总 负载端的火线1/接入故障信号处理电路IC7第10脚,将总负载端的零线V接入直流电源的 负端,同时,第三个三极管V3导通,将1〇第13脚和电源正端接通,如主电路负载端存在过载、 短路故障,故障信号处理电路IC7第10脚就会〈IV,电流由IC7第10脚—J3-1—总负载端火线1/ 4总负载端零线屮―地(直流工作电源负端),过载越严重,IC7第10脚电压就越低,当负载 端1/和屮短路时。IC7第10脚压就为〇,调整可调电w4的阻值,就可以改变总负载端预检过载、 短路的动作值,当IC7第10脚〈IV时,IC7第4脚由高电平变为低电平,过载短路故障指示灯FD4 通电发光,IC7第11脚就会由低电平变为高电平,此高电平一路经IC8工作后使控制总回路通 断的磁保持继电器J5继续将总回路的总负载端和总电源端锁定在断开状态,另一路经IC3工 作后发出声光报警信号,同时终止故障预检工作,为无故障自动重合闸作好准备,完成对总 回路总负载端过载、短路故障进行预检保护的任务。过载、短路在线检保护的工作原理:在 总回路的总负载端和总电源端接通运行后,如总回路负载端发生过载、短路故障,安装在总 回路负载端火线1/上的电流互感器BL2的次级BL2-2的感应电流就会增大到过载、短路故障 的动作值,故障信号处理电路IC7第6脚电压就会>1V,调整可调电阻W5的阻值就可以改变总 回路总负载端过载、短路故障在线检的动作值,IC7第4脚由高电平变为低电平,过载、短路 故障指示灯ro4通电变亮,IC7第11脚就会由低电平变为高电平,此高电平一路经IC8工作后 使控制总回路通断的磁保持继电器J5将总回路的总负载端和总电源端切断,另一路经1C3工 作后发出声光报警信号,同时为无故障自动重合闸作好准备。
[0056] 故障信号处理电路:故障信号处理电路IC7第1脚、第2脚、第5脚、第6脚和第10脚这 五个信号输入端同时控制第11脚输出端,另外第5输入脚还控制第3输出脚,第6和第10输入 脚还控制4输出脚。IC7只有在第1脚和第2脚都为高电平,第5脚和第6脚部<1V,第10脚>1V 时,第11脚才为低电平,当五个信号输入脚(1、2、5、6、10)任意一脚的信号改变状态,如第1 脚由高电平变为低电平或第2脚由高电平变为低电平,或第5脚>1V,或第6脚>1V,或第10 脚<1V时,IC7第11输出脚都会由低电平变为高电平,当第5信号输入脚>1V时,第3输出会 由高电平变为低电平,当第5输入脚SIV时,第3输出脚由低电平变为高电平,当第6输入脚 > IV时,或第10输〈IV时,第4输出脚会由高电平变为低电平。当第6脚< IV,或第10脚多IV 时,第4脚由低电平变为高电平。IC7第13脚和电源正端之间串接第三个三极管V3,V3只有在 进行过载、短路故障预检时才导通,IC7第8脚经可调电阻W5接地,调整W5的阻值可改变在线 检时过载、短路电流的动作。IC7第9脚经可调电阻W4接地,调整W4的阻值,可改变预检时过 载、短路电流的动作值。
[0057] 驱动控制电路:当驱动控制电路IC8第3输入脚由低电平变为高电平时,第7输出脚 和第2输出脚之间有一个正电压输出、第7脚接通电源正端,第2脚接通电源负端,此正电压 可驱动磁保持继电器的触点由断开状态转换为闭合状态,当IC8第6输入脚或第5输入脚由 低电平变为高电平时,第7输出脚和第2输出脚之间有一个负电压(第7脚接通电源负端,第2 脚接通电源正端)输出,此负电压可驱动磁保持继电器的触点由闭合状态转换为断开状态。 [0058] 双支路控制保护模块电路:首次接通直流电源时,双支路控制保护电路中控制第1 负载支路通断的磁保持继电器11和控制第2负载支路通断的磁保持继电器2Ji的初始状态 都为闭合状态,双支路控制保护模块由两个完全相同的支路控制保护电路构成,以第1支路 控制保护电路为例,本发明在接通总回路的总电源端时,触摸开关电路和WIFI模块控制各 支路通断的输出都为低电平,继电器1J2和1J3都处于断电释放状态,1J2和1J3的两组触点 IJhUJh的常闭触点都处于闭合状态,将WIFI模块控制第1负载支路的输出端接至二极管 1D3的正端,将触摸开关电路控制第1负载支路的输出端接至二极管1D4的正端。当WIFI模块 或触摸开关电路发出断开第1负载支路的指令时,WFI模块或触摸开关电路控制第1负载支 路通断的输出端由低电平变为高电平,驱动控制电路1IC2第6脚也都由低电平变为高电平, 第7脚和第2脚之间输出1个负电压,磁保持继电器lji转换状态,lji的一组触lji-i由闭合状 态变为断开状态,将第1负载支路与总回路的总负载端断开,在WIFI模块或触摸开关电路发 出断开第1负载支路的指令时,经短暂延时后,可控硅1T^1T2导通,继电器1J2或1J3通电吸 合,1J2或1J3的触点IJh或lj3-:i转换,1J2-^常闭触点断开,常开触闭合,将WIFI模块控制第 1支路的输出端与二极管D3断开,而与非门IICh接通,或1J3-^常闭触点断开,常开触点闭 合,将触摸开关控制电路控制第1负载支路的输出端与D4断开,而与非门IICh接通,IC6第6 脚由高电平变为低电平,lji断电进入磁保持断开状态,完成第1负载支路的断开操作;当 WIFI模块或触摸开关电路发出接通第1负载支路的指令时,它们控制第1负载支路通断的输 出端由高电平变为低电平,IICk第1脚或11&amp;-2第3脚也由高电平变为低电平,IICk第2脚 或lICl_2第4脚由低电平变为高电平,1IC2第3脚由低电平变为高电平,第7脚和第2脚之间输 出1个正电压,lji转换状态,lji的一组触点IJh由断开状态转换为闭合状态,将第1支路负 载与总负载端接通,同时,mSlT2截止,1J2或1J3经短暂延时后断电释放,1J2或1J3的触点 1 了^或1 J3-i转换,1 J2-i的常开触点断开,常闭触点闭合,将WIFI模块控制第1负载支路通断 的输出端与11 Ck第1脚断开,而与D3正端接通,或1 Jw的常开触点断开,常闭触点闭合,将 触摸开关电路控制第1负载支路通断的输出端与IICk第3脚断开,而与D4正端接通,IC6第3 脚由高电平变为低电平,11断电进入磁保持闭合状态,完成第1负载支路的接通操作,其它 各负载支路控制通断的工作原理和第1负载支路相同;双支路控制保护模块有两个相同的 漏电保护电路和两个相同的过载、短路保护电路,1个支路控制保护电路有1个漏电保护电 路和1个过载短路保护电路;其工作原理是:以第1支路为例,第1支路的漏电保护电路和过 载、短路保护电路由电阻1R5、电容1C5、二极管1〇5、11〇4、1103-1、1化1、181^和181^构成,当第1 负载支路在通电运行中发生漏电故障时,零序电流互感器1BU的次级1BU-2产生的感应电 流就会增加到动作值,故障信号处理电路1IC4第5脚就会> IV、1IC4第3脚由高电平变为低电 平,漏电故障指示灯FDs通电变亮,1IC4第11脚由低电平变为高电平,^^^第*脚也由低电平 变为高电平,IICh被触发进入单稳态,第6脚由低电平变为高电平,11(:2第6脚也由低电平 变为高电平,第7脚与第2脚之间输出负电压,磁保持继电器lji转换状态,1上的一组触IJh 由闭合状态变为断开状态,将第1负载支路与总负载端断开,IICh的暂稳态结束进入稳态, lJC3-^6脚由高电平变为低电平,1IC2第6脚也由高电平变为低电平,第7脚与第2脚之间的 电压为0, lji进入磁保持断开状态,在漏电故障排除后,触摸一下触摸开关电路的复位触摸 开关片K2,IC9第12脚由低电平变为高电平,复位指示灯FD9媳灭,低压智能控制保护模块的 Ti导通,J6通电吸合,J6的常闭触点JH断开,漏电故障指示灯ro5断电熄灭,Iic4、iic3-^i 源同时被切断,再触摸一下开关片K2,IC9第12脚由高电平变为低电平,FD9通电变亮,Ti截 止,J6断电释放,J6的常闭触点闭合,为各故障指示灯和IIC^IICh提供电源,1IC4第11脚和 11(:3-1第4脚都回到低电平,为下一次的故障断路保护作好准备,其它各负载支路和第1负载 支路的漏电保护工作原理相同;当第1负载支路在通电运行中发生过载、短路故障时,电流 互感器1BL2次级IBL2-2产生的感应电流就会增力P到动作值,故障信号处理电路1IC4第6脚电 压就会>1V,1IC4第4脚由高电平变为低电平,过载、短路故障指示灯FD4通电变亮,IIC4第11 脚由低电平变为高电平,IIC3-1第4脚同样由低电平变为高电平,第6脚由低电平变为高电 平,1IC2第6脚也由低电平变为高电平,1IC2第7脚与第2脚之间输出负电压,磁保持继电器 lji的一组触点lji-i由闭合状态变为断开状态,将第1负载支路与总负载端断开,UC3-1由暂 稳态变为稳态,第6脚回到低电平,1IC2第7脚与第2脚之间的电压为〇,1_11磁保持在断开状 态,在过载、短路故障排除后,触摸一下触摸开关电路的复位开关片K2,切断故障指示灯和 11C4、11C3-1的电源,再触摸一下复位开关片K2,将故障指示灯和11C4、IC3-1的电源重新接通, 为下一次的故障断路保护作好准备,其它各负载支路和第1负载支路的过载、短路保护电路 的工作原理相同。
[0059] 各支路触摸开关电路:一个各支路触摸开关电路可控制1〇个负载支路的通断,另 外还可控制故障报警指示复位,以第1负载支路为例,当触摸第1负载支路的开关片1K时, IC9第24脚输由低电平变为高电平,指示第1负载支路触摸开关接通状态的指示灯1FD断电 熄灭,双支路控制保护模块1D4正端由低电平变为高电平,1IC2第6脚由低电平变为高电平, 第7输出脚与第2输出脚之间输出1个负电压,磁保持继电器lJi因加上负电压而转换状态, lji的触点lji-i由闭合状态变为断开状态,将第1负载支路断开;当下次触摸开关片1K时, IC9第24脚由高电平变为低电平,1FD通电变亮,双支路控制保护模块IICm第3脚由高电平 变为低电平,第4脚由低电平变为高电平,1IC2第3输入脚也由低电平变为高电平,第7输出 与第2输出脚之间输出1个正电压,lji因加上正电压而转换状态,lJi的触点Ui-i由断开状 态变为闭合状态,将第1负载支路接通,每触摸一次开关片1K,磁保持继电器lji就会改变一 次工作状态,其它各负载支路的触摸开关电路和第1负载支路的触摸开关电路的工作原理 相同。在故障排除后,触摸开关片K2、IC9第12脚由低电平变为高电平,复位指示灯FD9断电熄 灭,低压智能控制保护模块的可控硅Ti导通,第6继电器J6通电吸合,J6的常闭触点J6-i断开, 切断所有故障指示灯和触发器1IC3、1IC4的电源,原通电发光指示故障的指示灯断电熄灭, 再触摸开关片K2、IC9第12脚由高电平变为低电平,复位指示灯ro9通电变亮,Ti载止,J6断电 释放,J6的常闭触点J6-1闭合,接通所有故障指示灯和触发器1IC3、1IC4的电源,为下一次故 障断路报警作好准备,故障指示复位结束。
[0060] 参见图14,本发明的WIFI通讯模块,包括主控单片机、WIFI收发器、低压智能配电 控制保护系统开关状态输入接口及处理电路、低压智能配电控制保护系统告警状态输入接 口及处理电路、主控单片机输出控制接口及处理电路和WFI通讯模块工作电源电路;WIFI 收发器同时连接主控单片机和服务器,并且负责主控单片机与服务器之间的通信,WIFI收 发器接收并解析服务器传过来的指令,并发给主控单片机;主控单片机输出的控制信号通 过主控单片机输出控制接口及处理电路连接控制低压智能配电控制保护系统的开关电路, 而低压智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号分别通过开关状态输入接 口及处理电路和告警状态输入接口及处理电路连接至主控单片机,主控单片机再将这些采 集的低压智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上 传给服务器。所述的WIFI收发器通过自身的UART 口与主控单片机的UART 口连接,进行数据 通讯,所述的主控单片机输出的控制信号共有10路,经主控单片机输出控制接口及处理电 路、数据线和输出接线端子至P2_1Q连接至低压智能配电控制保护系统的双支路控制保 护模块,所述的主控单片机输出控制接口及处理电路包括集成电路74HC573和电阻、二极管 Qo至Q9,其中,处理电路为两块集成电路74HC573,所述的低压智能配电控制保护系统的开关 状态信号和告警状态信号首先连接至输入接线端子?1-3至?1-17,其中,开关状态信号10路, 告警状态信号5路,输入接线端子?1_3至?1_17的开关状态信号和告警状态信号分别经各自的 排阻、三极管连接至主控单片机的输入端,使主控单片机获得低压智能配电控制保护系统 的开关状态信号和告警状态信号,主控单片机再将这些采集的低压智能配电控制保护系统 开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器,所述的服务器与智能终 端设备通信。
[0061] 本发明的WIFI模块的指令执行和数据采集都由单片机1)2 (STC15W404S)完成,WIFI 收g器U6 (ESP-12E)负责与服务器之间的通信,解析服务器传过来的指令并送给U2执行和打 包采集到的数据并上传到服务器。Ue通过UART口(Pin7、Pinl6)与U2的!JART口(Pin24、Pin25) 进行数据通讯。
[0062] WIFI通讯模块的输出控制共有1〇路,U6接收指令后传给U2,经电路传输,最后由端 子Ps-iSPs-u)输出。其信号传输过程以第一路为例,U2解析指令后,发现要断开第一路开关, 则U2的Pin40输出高电平,U4的Pin9输入高电平,U2的Pin6输出低电平,U4的Pinl2由高阻态 变为高电平,再经过电阻R29,输出高电平到输出端子P2的Pinl,第一路开关断开,然后U2的 Pin6输出高电平,U4的Pinl2恢复高阻态,第一路开关断开操作完成。若U2解析指令后,发现 要闭合第一路开关,则U2的Pin40输出低电平,U4的Pin9输入低电平,U2的Pin6输出低电平, U4的Pinl2由高阻态变为低电平,通过二极管Dl8拉低输出端子?2的?^1为低电平,第一路开 关闭合,然后U49Pin6输出高电平,U4的Pinl2恢复高阻态,第一路开关闭合操作完成。其它 的9路输出控制参照第一路。
[0063] WIFI通讯模块的开关状态输入共有1〇路,由模块的输入端子P1的Pin3至Pinl2输 入,最后由1]2打包传给U6,再发送至服务器。输入信号传输过程以第一路为例,当P^Pin3为 高电平时,通过排阻R18,使三极管Q6导通,Q6集电极为低电平,U2的Pin4为低电平,U2得到第 一路开关状态为断开;同理当Pj9Pin3为低电平时,可使得U2的Pin4为高电平,U2可得到第 一路开关状态为闭合。其它9路开关状态输入参照第一路。
[0064] WIFI通讯模块的告警状态输入共有5路,由模块的输入端子Pi的Pinl2-Pinl6输 入,最后由1]2打包传给u6,再发送至服务器。告警输入信号传输过程以第一路为例,当 Pinl2为高电平时,通过二极管D4、排阻R4,使三极管&amp;导通,Qi集电极为低电平,U2的Pin34为 低电平,U2得到第一路告警状态为正常;同理当?1的?化12为低电平时,可使得Ud^Pin34为 高电平,U2可得到第一路告警状态为出现故障。其它4路告警状态输入参照第一路。

Claims (12)

1.一种低压智能配电控制保护系统,其特征在于:总回路的总电源端和总负载端之间 连接有低压智能控制保护模块,总电源端经总隔离开关接入220V总进线端,在总负载端连 接有多个双支路控制保护模块的输入端,双支路控制保护模块的输出端连接各支路负载的 火线和零线,双支路控制保护模块包括控制电路和保护电路,双支路控制保护模块的控制 电路3个输入端分别连接保护电路输出端,WIFI模块输出端和各支路触摸开关输出端。
2. 根据权利要求1所述的低压智能配电控制保护系统,其特征在于:所述的低压智能控 制保护模块包括电源电路、无故障自动重合闸电路、故障信号处理电路、过、欠电压检测电 路、过载、短路、漏电检测电路、逆功预检电路,电源电路的输入端接至总回路的总电源端, 电源电路输出端不仅为低压智能控制保护模块内部的各个电路提供直流工作电源,还为外 部的各个双支路控制保护模块、WIFI模块和各支路触摸开关电路提供直流工作电源;无故 障自动重合闸电路输入的一端接至电源电路,另一端接至故障信号处理电路,无故障自动 重合闸电路输出端接至驱动控制电路;过、欠电压检测电路的输入端接至电源电路,过、欠 电压检测电路输出的一端接至故障信号处理电路,另一端接至WIFI模块;过载、短路、漏电 检测电路和逆功预检电路的输入端都接至总负载端,两者的输出端都接至故障信号处理电 路,逆功预检电路还有一个输出端接至外部的WIFI模块;故障信号处理电路的两个输出端 分别接至无故障自动重合闸电路和外部的WIFI模块;驱动控制电路的输入端接至无故障自 动重合闸电路,驱动控制电路的输出端接至磁保持继电器,磁保持继电器串接在总回路的 总电源端和总负载端之间。
3. 根据权利要求1所述的低压智能配电控制保护系统,其特征在于:所述的双支路控制 保护模块由两个完全相同的单支路控制保护电路构成,而每一个单支路控制保护电路包括 一个控制电路和一个保护电路;其中,第一控制电路由电阻1R1至1R4、电容瓜至瓜、二极管 lDi至1D7,可控硅lTi和1T2、继电器11至1_13、集成电路lICnlIG-2和1IC2构成;第一保护电 路由电阻服、电容1C5、可调电阻lWi、集成电路1IC3-i、1IC4、零序电流互感器lBLi和电流互感 器1BL2构成,继电器1J2的一组触点1J2-X的中心触点经插件P2-:接至…正〗模块控制第一负载 支路通断的输出端,继电器U3的一组触点ljw的中心触点经插件P3-1接至各支路触摸开关 电路控制第一负载支路通断的输出端,磁保持继电器IJl的一对触点IJl-l串接在总负载端 火线1/与第一支路负载端火线11/中间,第一支路负载端的火线11/和零线If同时穿过零 序电流互感器lBLi,第一支路负载端的火线11/穿过电流互感器1BL2;第二控制电路由电阻 2R^2R4、电容2(^至2〇4、二极管2D1至2D7、可控硅2TdP2T2、继电器2JiS2J3、集成电路2IC2 和IIChIICh构成;第二保护电路由电阻2R5、电容2C5、可调电阻2ffi、集成电路lIC3-2、 2IC4、零序电流互感器2BU和电流互感器2BL2构成;继电器2J2的一组触点2JH的中心触点 经插件P2-2接至WIFI模块控制第二负载支路通断的输出端,继电器2J3的一组触点2J3-1的中 心触点经插件P3-2接至各支路触摸开关电路控制第二负载支路通断的输出端;磁保持继电 器2Ji的一对触点串接在总负载端火线1/与第二支路负载端火线21/中间,第二支路负载端 的火线21/和零线2#同时穿过零序电流互感器2BL1,第二支路负载端的火线21/穿过电流 互感器2BL2。
4. 根据权利要求1所述的低压智能配电控制保护系统,其特征在于:所述的触摸开关电 路由电阻R47至R58、电容Ci5至C25、复位指示灯FD9、发光二极管1FD至10FD、触摸开关片K2、1K 至10K、集成电路IC9构成,一个触摸开关电路可控制十个负载支路的通断,每个触摸开关片 1K至10K、K2在触摸板制作时就已固化在印板上;以控制第一负载支路通断的触摸开关电路 为例,它由11^0、1^47、(:15、1(:9第1脚和第24脚连接构成,触摸片11(的触摸信号经共用的触摸 集成电路IC9第24脚,电阻R47接至双支路控制保护模块的第一个单支路控制保护电路第三 个继电器1J3的中心触点1J3-1,而1J3可配合触摸开关电路控制第一负载支路的通断,同时 IC9第24脚还接至发光二极管1FD;控制各个负载支路通断的触摸开关电路都和上述控制第 一负载支路通断的触摸开关电路完全相同。
5. 根据权利要求1所述的低压智能配电控制保护系统,其特征在于:所述的WIFI模块, 包括主控单片机、WIFI收发器、低压智能配电控制保护系统开关状态输入接口及处理电路、 低压智能配电控制保护系统告警状态输入接口及处理电路、主控单片机输出控制接口及处 理电路和WIFI通讯模块工作电源电路;WIFI收发器同时连接主控单片机和服务器,并且负 责主控单片机与服务器之间的通讯,WIFI收发器接收并解析服务器传过来的指令,发给主 控单片机;主控单片机输出的控制信号通过主控单片机输出控制接口及处理电路连接控制 低压智能配电控制保护系统的各个双支路控制保护模块电路,而低压智能配电控制保护系 统的开关状态信号和告警状态信号分别通过开关状态输入接口及处理电路和告警状态输 入接口及处理电路连接至主控单片机,主控单片机再将这些采集的低压智能配电控制保护 系统的开关状态信号和告警状态信号打包通过win收发器上传给服务器。
6. 根据权利要求2所述的低压智能配电控制保护系统,所述低压智能控制保护模块的 电路组成是:电源电路由变压器B、整流二极管Dl-D4、电容(:1、〇2、〇3、〇4、三端稳压1(:1、:^2构 成,无故障自动重合闸电路由电阻R5、可调电阻1、闪光二极管FD2、可控硅T2、蜂鸣器Y、集成 电路IC3、IC4和继电器J^J/2构成;故障信号处理电路由可调电阻W4、W5,漏电故障指示灯FD5、 过载、短路故障指示灯ro4和集成电路IC7构成,其中的漏电故障指示灯fd5、过载、短路故障 指示灯n)4都和各支路负载的漏电故障指示、过载、短路故障指示共用;过、欠电压检测电路 由可调电阻W2、W3、欠电压故障指示灯FD6、过电压故障指示灯n)7、集成电路IC6构成;逆功预 检电路由逆功故障指示灯FD3和集成电路ic5构成;过载、短路、漏电检测电路由电阻Ri、R6、 R7、R9继电器J3、J4、三极管^^零序电流互感器^和电流互感器^构成。
7. 根据权利要求6所述的低压智能配电控制保护系统,其特征在于:所述的集成电路 ICi、IC2、1C4为现有技术集成电路,IG型号为78L12,IC2型号为78L05,IC4型号PLC16F505; 1(:3、1(:5、1(:6、1〇7、1€8为本发明研制的芯片,具体结构如下: 1C3:即本发明研制的自动重合闸芯片,企业型号DQ0〇i,该自动重合闸芯片将电阻R10至 Ri4、电容G至Cs、二极管D5、三极管V4、可控硅T3和555电路集成在一个芯片内;芯片第1脚通 过二极管D5、电阻R1Q连接可控硅t3控制极,可控硅加日极连接芯片第8脚即工作电源正端,可 控硅T3阴极连接555电路4、8脚,可控硅T3控制极和阴极还跨接有电容C5,芯片第2、第7脚也 同时连接555电路第4脚和第S脚,555电路的第6脚和第7脚既连接芯片第3脚又通过电容C6 连接芯片第4脚,555电路第1脚和三极管V4发射极也连接芯片第4脚,555电路第5脚通过电 容&amp;连接芯片第4脚,5阳电路第2脚通过并联的电阻R8、电容C8后连接芯片第4脚,555电路第 2脚还通过电阻Rn连接芯片第7脚,芯片第7脚与555电路第4、8脚及芯片第2脚连接,555电路 第3脚通过电阻Ru连接三极管V4基极,三极管%集电极连接芯片第6脚,芯片第7脚还通过电 阻Rm连接芯片第5脚,芯片第8脚和第4脚分别连接工作电源正端VDD和工作电源负端VSS; IC5:即本发明研制的单相交流逆功故障预检电路芯片,企业型号DQ002,该单相交流逆 功故障预检电路芯片,将三个全波整流电路、一个光电耦合电路和一个控制电路集成在一 个芯片内,三个全波整流电路的输入端分别连接芯片的第1、2、3脚,三个全波整流电路的输 出端并联后连接至光电耦合电路的输入端,光电耦合电路的输出端连接控制电路,控制电 路连接芯片的第4、5、6、7、8脚;所述三个全波整流电路由二极管加至仏!构成,光电耦合电路 由发光管FDs和光敏晶体管W构成,控制电路由电阻r17至r2q、二极管此至如、可控硅T4和三 极管V6构成,三个全波整流电路的三个输入端分别连接芯片的第1、2、3脚,而芯片的第1、2、 3脚分别连接负载端的火线零线屮和电源端零线N,三个全波整流电路的输出端并联后 连接至光电耦合电路的输入端发光管K)8正负极,光电耦合电路的光敏晶体管%输出端串联 在控制电路的可控硅T4阴极和二极管D12正端之间,可控硅T4控制极经电阻R19接至芯片第7 脚,可控硅T4的阳极接至芯片第5脚和经电阻R21接至三极管V6基极,三极管V6集电极经二极 管D13和电阻R2〇接至芯片第6脚,直流工作电源的正端VDD接至芯片第8脚,直流工作电源的负 端Vss接至芯片第4脚; IC6:即本发明研制的过、欠电压检测芯片,企业型号DQ003,该过、欠电压检测芯片,将电 阻R22至R27、两个电压检测器U2、U3、非门U4、与门U5集成在一个芯片内;所述电压检测器U2输 入端连接两路:一路与芯片第2脚连接,另一路通过电阻R23与芯片第8脚连接;电压检测器U2 输出端连接三路:第一路和与门1]5—个输入端相连,第二路通过电阻R24与芯片第1脚相连, 第三路通过电阻R25与芯片第8脚相连;所述电压检测器1]3输入端连接两路:一路与芯片第3 脚相连,另一路通过电阻R22与芯片第8脚相连;电压检测器U3输出端连两路:一路和非门U4 的输入端相连,另一路通过电阻R26与芯片第8脚相连;电压检测器U2、U3的电源负端均与芯 片第4脚相连,非门U4的输出端连两路:一路和与门1]5的另一个输入端相连,另一路通过电阻 R27与芯片第6脚相连;与门U5的输出端与芯片第7脚相连; IC7:即本发明研制的故障信号处理电路芯片,企业型号DQ004,该故障信号处理电路芯 片,将电阻R28至R4Q、电容C9至Cl3、二极管Dl4至D23、可控硅Ts至T7、四输入与非门U6集成在一个 芯片上;其中芯片第1脚和第2脚分别连接四输入与非门U6的第1输入端和第2输入端;芯片 第3脚通过电阻R28、二极管D14连接可控硅T5阳极,芯片第4脚通过电阻R29、二极管D15连接可 控硅T6阳极,芯片第5脚通过二极管D16连接可控硅T5控制极,芯片第6脚通过二极管D22、电阻 R39连接可控硅T6控制极,芯片第8脚连接可控硅T6控制极,芯片第9脚连接可控硅T7控制极, 芯片第10脚通过电阻R37、R38连接可控硅T7控制极,与此同时,芯片第10脚通过电阻R37、R36、 R35连接可控硅T7阳极,芯片第11脚连接四输入与非门U6的输出端第5脚,芯片第13脚通过电 阻R35连接可控硅T7阳极,芯片第7脚和第14脚分别连接工作电源负端和正端,可控硅T5阳极 通过二极管D18连接四输入与非门U6的第3输入端,可控硅T6阳极通过二极管D19连接四输入 与非门Us的第4输入端,可控制T7阳极还通过二极管D21、电阻R33连接可控硅T6控制极; ICs:即本发明研制的驱动控制电路芯片,企业型号DQ005,该驱动控制电路芯片,将电阻 尺似至^6、二极管D24至D28、稳压二极管011至0\^2、三极管V7至Vu、可控硅T8集成在一个芯片内; 其中三极管V7集电极与三极管%集电极相连,三极管V8集电极与三极管VU集电极相连,三极 管W发射极和三极管V8发射极连接芯片第8脚工作电源正端VDD,三极管V9发射极和三极管 Vn发射极连接芯片第4脚工作电源负端VSS;三极管V7、V9集电极一路连接芯片第2脚,另一路 通过电阻R44、稳压二极管DW2连接三极管Vs基极;三极管V8、Vu集电极一路连接芯片第7脚, 另一路通过稳压二极管DWi、电阻R43连接三极管V7基极;芯片第3脚一路通过二极管D26、电阻 R42连接三极管v9基极,另一路通过电阻r41、二极管D25连接可控硅T8控制极及三极管V1Q集电 极,可控硅T8阳极连接芯片第8脚,可控硅T8阴极通过二极管D24连接芯片第1脚,三极管V10基 极通过电阻1?46、二极管D28连接芯片第5脚,三极管Vu基极通过电阻R45、二极管D27连接芯片 第6脚,二极管〇27、〇28的负端相连。
8.—种基于上述权利要求1至7中的任一项低压智能配电控制保护系统的控制方法,其 特征在于:在总回路隔离开关后面由一个低压智能控制保护模块控制总回路的通断,每一 个双支路控制保护模块分别控制两个负载支回路的通断,用一个WIFI模块和一个触摸开关 电路分别控制各个双支路控制保护模块;总回路因低压智能控制保护模块的磁保持继电器 串接在中间而分为总回路的总电源端和总负载端,总电源端经总隔离开关接至交流220V电 源进线端,总负载端经各个双支路控制模块接至各个负载支路;电压电流表接至总电源端。
9. 根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于:所述总回路因低压智能控制保护模块 的磁保持继电器串接在中间而分为总回路的总电源端和总负载端,总电源端经总隔离开关 接至交流220V进线端,各个双支路控制保护模块的输入端都接至总负载端,其输出端分别 接至各个支路的负载端,电源电路的输入端接至总回路的总电源端,过、欠电压检测电路的 采样端接至电源电路,输出端接至故障信号处理电路,过载、短路、漏电检测电路和逆功预 检电路的采样端都接至总负载端,输出端都接至故障信号处理电路,逆功预检电路的另一 个输出端,过、欠电压检测电路的另一个输出端和故障信号处理电路的一个输出端都接至 WIFI模块,故障信号处理电路的另一个输出端接至无故障自动重合闸电路,无故障重合闸 电路的输出端接至驱动控制电路,驱动控制电路的输出端接至控制总回路通断的磁保持继 电器;每个双支路控制保护模块通断控制信号的输入端和通断状态信号的输出端接至WIFI 模块;各个支路触摸开关的输出端接至各个双支路控制保护模块,电压、电流表接至主电路 的总电源端。
10. 根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于:双支路控制保护模块的控制保护方 法为:首次接通直流电源时,双支路控制保护电路中控制第1负载支路通断的磁保持继电器 lji和控制第2负载支路通断的磁保持继电器21的初始状态都为闭合状态,双支路控制保护 模块由两个完全相同的支路控制保护电路构成,以第1支路控制保护电路为例,本发明在接 通总回路的总电源端时,触摸开关电路和WIFI模块控制各支路通断的输出端都为低电平, 继电器1J2和1J3都处于断电释放状态,1J2和1J3的两组触点1J2-hljH的常闭触点都处于闭 合状态,将WIFI模块控制第1负载支路的输出端接至二极管1D3的正端,将触摸开关电路控 制第1负载支路的输出端接至二极管1D4的正端。当WIFI模块或触摸开关电路发出断开第1 负载支路的指令时,WIFI模块或触摸开关电路控制第1负载支路通断的输出端由低电平变 为高电平,驱动控制电路1IC2第6脚也都由低电平变为高电平,第7脚和第2脚之间输出1个 负电压,磁保持继电器lji转换状态,11的一组触IJh由闭合状态变为断开状态,将第1负载 支路与总回路的总负载端断开,在WIFI模块或触摸开关电路发出断开第1负载支路的指令 时,经短暂延时后,可控硅1T^1T2导通,继电器1J2或1J3通电吸合,1J2或1J3的触点^-:或 1J3-1转换,1J2-1的常闭触点断开,常开触闭合,将WIFI控制第1支路的输出端与二极管D3断 开,而与非门1 ICi-i接通,或1J3-^常闭触点断开,常开触点闭合,将触摸开关控制电路控制 第1负载支路的输出端与D4断开,而与非门1IQ-2接通,IC6第6脚由高电平变为低电平,⑶断 电进入磁保持断开状态,完成第1负载支路的断开操作;当WIFI模块或触摸开关电路发出接 通第1负载支路的指令时,它们控制第1负载支路通断的输出端由高电平变为低电平,new 第1脚或1IQ-2第3脚也由高电平变为低电平,llCi—i第2脚或lICi-2第4脚由低电平变为高电 平,1IC2第3脚由低电平变为高电平,第7脚和第2脚之间输出1个正电压,lji转换状态,让的 一组触点lji-i由断开状态转换为闭合状态,将第1支路负载与总负载端接通,同时,mSlT2 截止,1J2S1J3经短暂延时后断电释放,1J2或1J3的触点IJhSIJw转换,ljw的常开触点 断开,常闭触点闭合,将WIFI控制第1负载支路通断的输出端与IICh第1脚断开,而与D3正 端接通,或1J3-J^常开触点断开,常闭触点闭合,将触摸开关电路控制第1负载支路通断的 输出端与1IQ-2第3脚断开,而与D4正端接通,IC6第3脚由高电平变为低电平,lji断电进入磁 保持闭合状态,完成第1负载支路的接通操作,其它各负载支路控制通断的工作原理和第1 负载支路相同;双支路控制保护模块有两个相同的漏电保护电路和两个相同的过载、短路 保护电路,1个支路控制保护电路有1个漏电保护电路和1个过载短路保护电路;其工作原理 是:以第1支路为例,第1支路的漏电保护电路和过载、短路保护电路由电阻1R5、电容1C5、二 极管1〇5、11〇4、11〇3-1、1\^1、181^和181^构成,当第1负载支路在通电运行中发生漏电故障时, 零序电流互感器1BU的次级1BU-2产生的感应电流就会增加到动作值,故障信号处理电路 1IC4第5脚就会>1V、1IC4第3脚由高电平变为低电平,漏电故障指示灯FDs通电变亮,1IC4第 11脚由低电平变为高电平,1IC3-1第4脚也由低电平变为高电平,1IC3-1被触发进入单稳态, 第6脚由低电平变为高电平,1IC2第6脚也由低电平变为高电平,第7脚与第2脚之间输出负 电压,磁保持继电器lji转换状态,lji的一组触IJi-i由闭合状态变为断开状态,将第1负载支 路与总负载端断开,1IC3-1的暂稳态结束进入稳态,11(:3-1第6脚由高电平变为低电平,1IC2 第6脚也由高电平变为低电平,第7脚与第2脚之间的电压为0,lji进入磁保持断开状态,在 漏电故障排出后,触摸一下触摸开关电路的复位触摸开关片K2,IC9第12脚由低电平变为高 电平,复位指示灯n)9媳灭,低压智能控制保护模块的h导通,J6通电吸合,J6的常闭触点Jh 断开,漏电故障指示灯FD5断电熄灭,1IC4、1 IC3-i的电源同时被切断,再触摸一下开关片K2, IC9第12脚由高电平变为低电平,FD9通电变亮,Ti截止,J6断电释放,J6的常闭触点闭合,为各 故障指示灯和1IC4UIC34提供电源,1IC4第11脚和1IC3-1第4脚都回到低电平,为下一次的故 障断路保护作好准备,其它各负载支路和第1负载支路的漏电保护工作原理相同;当第1负 载支路在通电运行中发生过载、短路故障时,电流互感器1BL2次级lBL2-2产生的感应电流就 会增加到动作值,故障信号处理电路1IC4第6脚电压就会>1V,1IC4第4脚由高电平变为低电 平,过载、短路故障指示灯ro4通电变亮,iic4第11脚由低电平变为高电平,^^^第*脚同样 由低电平变为高电平,第6脚由低电平变为高电平,1IC2第6脚也由低电平变为高电平,1IC2 第7脚与第2脚之间输出负电压,磁保持继电器lji的一组触点IJi-i由闭合状态变为断开状 态,将第1负载支路与总负载端断开,IICh由暂稳态变为稳态,第6脚回到低电平,11(:2第7 脚与第2脚之间的电压为0,lji保持在断开状态,在过载、短路故障排除后,触摸一下触摸开 关电路的复位开关片K2,切断故障指示灯和1IC4、1IC3-1的电源,再触摸一下复位开关片K2, 将故障指示灯和1IC4、IC3-J^电源重新接通,为下一次的故障断路保护作好准备,其它各负 载支路和第1负载支路的过载、短路保护电路的工作原理相同。
11.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于:各支路触摸开关的控制保护方法为: 一个各支路触摸开关电路可控制1〇个负载支路的通断,另外还可控制故障报警指示复位, 以第1负载支路为例,当触摸第1负载支路的开关片1K时,IC9第24脚输由低电平变为高电 平,指示第1负载支路触摸开关接通状态的指示灯1FD断电熄灭,双支路控制保护模块1D4正 端由低电平变为高电平,1IC2第6脚由低电平变为高电平,第7输出脚与第2输出脚之间输出 1个负电压,磁保持继电器IJi因加上负电压而转换状态,IJi的触点IJi-i由闭合状态变为断 开状态,将第1负载支路断开;当下次触摸开关片ik时,ic9第24脚由高电平变为低电平,iro 通电变亮,双支路控制保护模块11&amp;-2第3脚由高电平变为低电平,第4脚由低电平变为高电 平,11&amp;第3输入脚也由低电平变为高电平,第7输出与第2输出脚之间输出1个正电压,1心因 加上正电压而转换状态,IJi的触点IJi-i由断开状态变为闭合状态,将第1负载支路接通,每 触摸一次开关片1K,磁保持继电器lji就会改变一次工作状态,其它各负载支路的触摸开关 电路和第1负载支路的触摸开关电路的工作原理相同。在故障排除后,触摸开关片K2、IC9第 12脚由低电平变为高电平,复位指示灯ro9断电熄灭,低压智能控制保护模块的可控硅。导 通,第6继电器J6通电吸合,J6的常闭触点断开,切断所有故障指示灯和触发器1IC3、1IC4 的电源,原通电发光指示故障的指示灯断电熄灭,再触摸开关片K2、IC9第12脚由高电平变为 低电平,复位指示灯FD9通电变亮,Ti载止,J6断电释放,J6的常闭触点Jh闭合,接通所有故 障指示灯和触发器1IC3、1IC4的电源,为下一次故障断路报警作好准备,故障指示复位结束。
12.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于:所述的WIFI模块的控制保护方法为: WIFI模块包括主控单片机、WIFI收发器、低压智能配电控制保护系统开关状态输入接口及 处理电路、低压智能配电控制保护系统告警状态输入接口及处理电路、主控单片机输出控 制接口及处理电路和WIFI通讯模块工作电源电路;WIFI收发器同时连接主控单片机和服务 器,并且负责主控单片机与服务器之间的通信,WIFI收发器接收并解析服务器传过来的指 令,并发给主控单片机;主控单片机输出的控制信号通过主控单片机输出控制接口及处理 电路连接控制低压智能配电控制保护系统的开关电路,而低压智能配电控制保护系统的开 关状态信号和告警状态信号分别通过开关状态输入接口及处理电路和告警状态输入接口 及处理电路连接至主控单片机,主控单片机再将这些采集的低压智能配电控制保护系统的 开关状态信号和告警状态信号打包通过WIFI收发器上传给服务器。所述的WIFI收发器通过 自身的UART 口与主控单片机的UART 口连接,进行数据通讯,所述的主控单片机输出的控制 信号共有10路,经主控单片机输出控制接口及处理电路、数据线和输出接线端子?2-1至?2-1〇 连接至低压智能配电控制保护系统的双支路控制保护模块,所述的主控单片机输出控制接 口及处理电路包括集成电路74HC573和电阻、二极管Qo至Q9,其中,处理电路为两块集成电路 74HC573,所述的低压智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号首先连接至 输入接线端子Ph至Ph?,其中,开关状态信号10路,告警状态信号5路,输入接线端子卩^至 Pm的开关状态信号和告警状态信号分别经各自的排阻、三极管连接至主控单片机的输入 端,使主控单片机获得低压智能配电控制保护系统的开关状态信号和告警状态信号,主控 单片机再将这些采集的低压智能配电控制保护系统开关状态信号和告警状态信号打包通 过WIFI收发器上传给服务器,所述的服务器与智能终端设备通信;WIFI通讯模块的指令执 行和数据采集都由单片机U2 (STC15W404S)完成,WIFI收发器U6 (ESP-12E)负责与服务器之间 的通信,解析服务器传过来的指令并送给1]2执行和打包采集到的数据并上传到服务器。U6通 过UART口(Pin7、Pinl6)与U2的UART口(Pin24、Pin25)进行数据通讯; WIFI通讯模块的输出控制共有10路,U6接收指令后传给U2,经电路传输,最后由端子P2-1 至P2-1Q输出。其信号传输过程以第一路为例,U2解析指令后,发现要断开第一路开关,则1]2的 PmfOftu出咼电肀,Ik的Ping输入高电平,U2的pin6输出低电平,u4^pinl2*高阻态变为高 电^,再红过电阻R29,输出咼电平到输出端子P2的Pinl,第一路开关断开,然后U2的Pin6输 出闻电平,U4的Pinl2恢复高阻态,第一路开关断开操作完成。若U2解析指令后,发现要闭合 第一路开关,则Us的Pin4〇输出低电平,U4的pin9输人低电平,u_pin6输出低电平,山的 Pinl2由高阻态变为低电平,通过二极管Dl8拉低输出端子p^pinl为低电平,第一路开关闭 合,然后U2的Pin6输出高电平,u4的Pinl2恢复高阻态,第一路开关闭合操作完成。其它的9路 输出控制参照第一路;通讯模块的开关状态输入共有1〇路,由模块的输入端子P1的?1113至 Pinl2输入,最后由打包传给U6,再发送至服务器。输入信号传输过程以第一路为例,当Pi 的Pin3为高电平时,通过排阻R18,使三极管QS导通,Qs集电极为低电平,u^Pin4为低电平, U2得到第一路开关状态为断开;同理当Pd9Pin3为低电平时,可使得U2的Pin4为高电平,U2 可得到第一路开关状态为闭合。其它9路开关状态输入参照第一路;WIFI通讯模块的告警状 态输入共有5路,由模块的输入端子Pj^Pinl2-Pinl6输入,最后由U2打包传给U6,再发送至 服务器。告警输入信号传输过程以第一路为例,当?1的?^12为高电平时,通过二极管D4、排 阻R4,使三极管Qi导通,Qi集电极为低电平,U2的Pin34为低电平,U2得到第一路告警状态为正 常;同理当Pi的Pinl2为低电平时,可使得1]2的?匕34为高电平,U2可得到第一路告警状态为 出现故障。其它4路告警状态输入参照第一路。
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