CN108388176B - 复合多功能继电器系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合多功能继电器系统及其控制方法，通过继电器电路复合实施过载电流切断、电弧故障切断、漏电断电等功能，包括：交流电路，其由向工业机械等负载供应交流电源的火线和零线组成；电源控制装置，其以并联电路连接到火线；绝缘差动放大器，其分别通过电流分流器电路连接到火线和零线；微信息处理机，其连接到电源控制装置和绝缘差动放大器进行监控，并由此控制电源控制装置的供电；第一比值器，其以可对比模式连接到分流器及绝缘差动放大器并连接到微信息处理机，确认是否发生接地故障；第二比值器，其连接到分流器及绝缘差动放大器和微信息处理机之间，确认是否发生电弧故障。本发明能够在通电时始终持续确认及事先发现故障。

Description

复合多功能继电器系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种通过继电器供电给电机负载时，由多功能模拟电路和数字电路的继电器电路同时复合实施多种功能的复合多功能继电器系统及其控制方法。
背景技术
通常，从电源输入端子向电动机等负载供应交流电源时，如果电路需要控制电路工作，就使用继电器。实际上，通过继电器电路或独立的电路另行实施多种功能。
以下专利文献公开了通过漏电断电器、过载电流切断装置、电弧切断装置实现电路上控制功能的技术，但是该控制功能均单独实施，各自运行功能。
最近，虽然开发出了一些组合漏电断电器和电弧切断器等的具备单纯组合型运行电路的装置，但是其只不过简单组合了传统技术的两种功能，在提高效率方面存在局限性。因此，需要开发出依据简约结构复合实现多种功能的技术。
以下专利文献公开了通过漏电断电器、过载电流切断装置、电弧切断装置实现电路上控制功能的技术，但是该控制功能均单独实施，各自运行功能。
最近，虽然开发出了一些组合漏电断电器和电弧切断器等的具备单纯组合型运行电路的装置，但是其只不过简单组合了传统技术的两种功能，在提高效率方面存在局限性。因此，需要开发出依据简约结构复合实现多种功能的技术。
在先技术文献:
(专利文献1)KR 10-1995-0020841A 1995.7.26。
(专利文献2)KR 10-1998-0026204A 1998.7.15。
(专利文献3)KR 10-2009-0065675A 2009.6.23。
发明内容
技术问题
为了解决传统技术的上述弊端，本发明与传统技术中由分别各自实施多种功能的电路或装置组成或者简单混合起到两种功能的电路或装置的装置不同，本发明提供一种以如下内容为特征的复合多功能继电器系统及其控制方法，结合模拟电路和数字电路而实现多功能电路，通过微信息处理机在继电器电路复合实施感应负载运行、过载电流切断功能、电弧切断功能、漏电断电功能等多种功能。
与此同时，分别设置交流电路火线和零线的电流分流器，分析收集到的电流、频率信号，通过微信息处理机的编程任意操作漏电断电值、过载电流切断值、电弧切断值等的各功能设定值。
技术方案
本发明的技术方案在于：
复合多功能继电器系统及其控制方法中，
所述本发明复合多功能继电器系统在向输入端子输入交流电源而向负载供电的交流电路的火线上具备电源控制装置，该电源控制装置由通过并联电路连接的多个三端双向交流开关以及在多个三端双向交流开关之间电路连接的机械式继电器组成；
为了对比分析电流和频率信号，所述交流电路的火线和零线上分别具备第一绝缘差动放大器和第二绝缘差动放大器，该第一绝缘差动放大器和第二绝缘差动放大器由通过电流第一分流器和第二分流器电路连接的多个运算放大器组成；
具备维信息处理机，其在所述电源控制装置分别电路连接到多个三端双向交流开关，通过机械式继电器控制供电，并分别电路连接到分别设置在交流电路的火线和零线的绝缘差动放大器，从而监控火线和零线的电流及频率信号；
具备第一比值器，其以可对比模式连接到通过所述火线的第一分流器连接的第一绝缘差动放大器和通过第二分流器连接到零线的第二绝缘差动放大器，并通过微信息处理机连接，从而对比和感知火线和零线的电流，确认是否发生接地故障；
具备第二比值器，其搭载连接于通过第一分流器连接到所述火线的第一绝缘差动放大器和微信息处理机之间，对比和感知经由火线第一分流器的电压和火线第一分流器代表性信号电压振幅的近似值中间点，确认是否发生电弧故障，依据微信息处理机的编程调整各功能设定值而改变电源控制装置，进一步，在所述微信息处理机电气配线连接成对第一发光二极管和第二发光二极管，在感应负载运行时和发生过载电流、电弧及漏电时，分别各自点亮成对第一发光二极管和第二发光二极管。
如上所述，本发明的复合多功能继电器系统控制方法通过数字电路和模拟电路的组合构成三端双向交流开关和机械式继电器的并联电路，基于微信息处理机分析由交流电路火线和零线的各电流分流器收集的电流及频率信号，分别与可以预先通过编程设定的各功能设定值进行对比而控制电源控制装置的机械式继电器，从而复合实施感应负载运行、过载电流切断功能、电弧切断功能、漏电断电功能等多种功能。
有益效果
依据如上技术方案，本发明的复合多功能继电器系统及其控制方法组合数字电路和模拟电路来实现多功能继电器系统，从而复合实施多种功能。此时，持续对比事先设定而存储在微信息处理机的数值和实时检测出的数值，立即了解到该部分的当前状态是否正常还是不正常，预先防止由于过载电流、电弧故障及接地故障发生漏电等而引起的负载电机故障或者所述微信息处理机等各种电路部件的操作错误及损坏，从而提高产品功能，实现不同于其他产品的性能。
进一步，本发明主要特征在于，通过单个继电器系统复合实施感应负载运行、电机启动过载电流及运转过载电流的切断、电弧故障切断、漏电断电等多种功能，从而在通电时始终持续确认及事先发现故障，并在发现故障时，立即通过机械式继电器切断电流而迅速应对故障，从而提高产品的耐久性能，成倍增强产品的回应程度，广泛应用于使用继电器的多种工业领域。
附图说明
图1是本发明复合多功能继电器系统的电路结构图；
图2是依次示出本发明复合多功能继电器系统控制方法的流程图。
具体实施方式
以下依据图1电路结构图和图2流程图，分成系统和控制方法分别进一步具体说明所述本发明的复合多功能继电器系统及其控制方法。
首先，如图1所示，本发明的复合多功能继电器系统包括：
电源控制装置1，其为了通过输入端子10输入交流电源而供电到电机或泵或各种工业机械等的负载20，连接到由火线和零线组成的交流电路的火线和零线，以并联电路形成于火线；
绝缘差动放大器2-1、2-2，其分别通过电流分流器SH1、SH2电路连接到所述火线和零线；
微信息处理机U11，其连接到所述电源控制装置1和绝缘差动放大器2-1、2-2进行监控，并由此控制电源控制装置1的供电。
所述电源控制装置1包括并联电路连接到交流电路火线的三端双向交流开关ISO-A、电路连接到火线和零线的三端双向交流开关ISO-B以及在所述多个三端双向交流开关ISO-A、ISO-B之间连接电路时，以并联模式电路连接到一侧三端双向交流开关ISO-A的机械式继电器KC。
所述分流器SH1、SH2绝缘差动放大器2-1、2-2包括：
第一绝缘差动放大器2-1，其由为了对比分析电流及频率信号分别连接到火线的第一分流器SH1以及通过第一分流器SH1电路连接的多个运算放大器U1-U4、U5-U8组成；
第二绝缘差动放大器2-2，其由为了对比分析电流及频率信号连接到零线的第二分流器SH2以及通过第二分流器SH2电路连接的多个运算放大器U1-U4、U5-U8组成。
此时，所述微信息处理机U11更具体地，从电源控制装置1分别电路连接到多个三端双向交流开关ISO-A、ISO-B，通过机械式继电器KC控制供电，并分别电路连接到通过第一分流器SH1连接到火线的第一绝缘差动放大器2-1和通过第二分流器SH2连接到零线的第二绝缘差动放大器2-2，监控火线和零线的电流及频率信号。
所述微信息处理机U11电路连接以可对比模式连接到通过火线第一分流器SH1连接的第一绝缘差动放大器2-1和通过第二分流器SH2连接到零线的第二绝缘差动放大器2-2的第一比值器U9，从而对比和感知火线和零线的电流，确认是否发生接地故障(GROUNDFAULT)。
进一步，微信息处理机U11与通过第一分流器SH1连接到火线的第一绝缘差动放大器2-1之间电路连接搭载连接的第二比值器U10,对比和感知经由火线第一分流器SH1的电压和火线第一分流器SH1代表性信号电压振幅的近似值中间点，确认是否发生电弧故障(ARC FAULT)。
即，所述微信息处理机U11通过第一比值器U9确认是否发生接地故障，并通过第二比值器U10确认是否发生电弧故障。所述微信息处理机U11依据自身编程调整各功能设定值而改变控制电源控制装置1。
与此同时，本发明具备由供电开关组成的模拟数字转换器U15，以使通过第一分流器SH1连接到火线的第一绝缘差动放大器2-1的最终运算放大器U1-U4、U5-U8输出的交流电源转换成直流电源供应到微信息处理机U11。
并且，所述微信息处理机U11电气配线连接一对第一发光二极管CR1和第二发光二极管CR2，分别各自点亮成对第一发光二极管CR1和第二发光二极管CR2，以使其通过上述连接结构区别发生漏电、过载电流、电弧及感应负载运行时各种状态并发出通知。
如上所述，本发明的复合多功能继电器系统控制方法通过组合数字电路和模拟电路而电路连接多个三端双向交流开关ISO-A、ISO-B和机械式继电器KC，基于微信息处理机U11分析由交流电路火线和零线各个第一电流分流器SH1和第二分流器SH2收集的电流及频率信号，分别与预先通过微信息处理机U11自身编程设定而存储的各功能设定值进行对比而控制电源控制装置1的机械式继电器KC，从而复合实施感应负载运行、过载电流切断功能、电弧切断功能、漏电断电功能等多种功能。
以下更具体地说明上述本发明的复合多功能继电器系统控制方法。如图2流程图所示，在通电并设定微信息处理机U11编程的状态下确认输入接口针的状态后确认是否发生变化。由于外部控制输入信号显示为on信号时，就驱动电力三端双向交流开关ISO-A、ISO-B，所述三端双向交流开关ISO-A、ISO-B两端的电压差达到事先设定而存储的一定值时，就驱动机械式继电器KC，而电流相位为零时，就切断三端双向交流开关ISO-A、ISO-B电路。与此相反，在设定微信息处理机U11编程状态下，由于外部控制输入信号显示为off信号时，就驱动电力三端双向交流开关ISO-A、ISO-B，所述三端双向交流开关ISO-A、ISO-B两端的电压差达到事先设定而存储的一定值时，就切断机械式继电器KC，而电流相位为零时，就切断三端双向交流开关ISO-A、ISO-B电路。
如上所述，驱动机械式继电器KC开始启动负载20电机之后，确认耗时是否2秒之内。如果耗时2秒以内，就继续监控2秒接地故障和电弧故障的状态的同时，由微信息处理机U11对比事先设定而存储的电机启动性能分析文件和第一分流器SH1的火线电流值之后，微信息处理机U11发生的偏差高于给定数值时，识别为不正常而切断机械式继电器KC的电流，点亮连接到微信息处理机U11的第一发光二极管CR1，切断电机启动过载电流，点亮第一发光二极管CR1并告警。
与此相反，驱动机械式继电器KC开始启动负载20电机之后，确认耗时是否2秒之内。如果耗时2秒以上，2秒之后继续监控接地故障和电弧故障的状态的同时，由微信息处理机U11对比事先设定而存储的正常工作性能分析文件和第一分流器SH1的火线电流值之后，微信息处理机U11发生的偏差高于给定数值时，识别为不正常而切断机械式继电器KC的电流，点亮连接到微信息处理机U11的第二发光二极管CR2，切断工作过载电流，点亮第二发光二极管CR2并告警。
并且，对比所述第一分流器SH1的火线电流值和事先设定而存储在微信息处理机U11的电机启动性能分析文件之后发现偏差低于给定数值时或者与事先设定而存储在微信息处理机U11的正常工作性能分析文件进行对比之后发现偏差低于给定数值时，识别为正常。此时，火线生成第一分流器SH1和通过第一绝缘差动放大器2-1连接的第二比值器U10显示电流感应器信号频率的球形波而供应到微信息处理机U11，对比事先设定而存储在微信息处理机U11的显示电弧故障的高频和流入信号的频率之后，微信息处理机U11发生的偏差高于给定数值时，识别为不正常而切断机械式继电器KC的电流而切断电弧的发生。此时，点亮连接到微信息处理机U11的第一发光二极管CR1和第二发光二极管CR2并告警。
与此同时，对比事先设定而存储在所述微信息处理机U11的显示电弧故障的高频和流入信号的频率之后发现正常时，将通过第一分流器SH1及第一绝缘差动放大器2-1和第二分流器SH2及第二绝缘差动放大器2-2连接的第一比值器U9分别对比交流电路火线及零线电流的值传输到微信息处理机U11之后，由微信息处理机U11监督流入的信号，对比火线电流值和零线电流值的偏差值与事先设定而存储在微信息处理机U11的显示接地故障的范围值之后发现超出时，识别为不正常而切断机械式继电器KC的电流，从而防止因接地故障发生漏电。此时，点亮连接到微信息处理机U11的第一发光二极管CR1和第二发光二极管CR2并告警。发生所述电弧时点亮的第一发光二极管CR1及第二发光二极管CR2与发生漏电时点亮的第一发光二极管CR1及第二发光二极管CR2是不相同的。
并且，对比所述火线电流值和零线电流值的偏差值与事先设定而存储在微信息处理机U11的显示接地故障的范围值之后发现没有超出时，识别为正常而回复到输入接口针状态确认步骤。
如上所述，本发明的复合多功能继电器系统及其控制系统组合数字电路和模拟电路来实现多功能继电器系统，从而复合实施多种功能。持续对比事先设定而存储在微信息处理机的数值和实时检测出的数值，立即了解到该部分的当前状态是否正常还是不正常，预先防止由于过载电流、电弧故障及接地故障发生漏电等而引起的负载20电机故障或者所述微信息处理机U11等各种电路部件的操作错误及损坏，从而提高产品功能，实现不同于其他产品的性能的同时，取得增强耐久性及延长使用寿命等效果。
本发明公开的说明书详细说明了最优选的实施例。本发明所述领域技术人员应当理解，不脱离权利要求书请求的本发明的实质的情况下，可以对本发明进行各种变形。本发明权利要求书并不局限在所述实施例，而是本发明权利要求书的各种技术以及基于其技术导出的均等技术手段均涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
工业应用
本发明通过单个继电器系统复合实施过载电流切断、电弧故障切断、漏电断电等多种功能，从而在通电时始终持续确认及事先发现故障，并在发现故障时，立即通过机械式继电器切断电流而防止故障，从而提高产品的耐久性能，可广泛应用于使用继电器的多种工业领域。

Claims (9)

1.一种复合多功能继电器系统，其特征在于，包括：
电源控制装置(1)，其包括：向输入端子(10)输入交流电源而供电到负载(20)的交流电路的火线上电路连接的多个三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)以及在多个三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)之间电路连接的机械式继电器(KC)；
由为了分别对比分析交流电路火线和零线的电流及频率信号，通过电流第一分流器(SH1)电路连接的多个运算放大器(U1-U4)组成的第一绝缘差动放大器(2-1)以及由通过电流第二分流器(SH2)电路连接的多个运算放大器(U5-U8)组成的第二绝缘差动放大器(2-2)；
微信息处理机(U11)，其从电源控制装置(1)分别电路连接到多个三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)，通过机械式继电器(KC)控制供电，分别电路连接到分别设置在交流电路火线和零线的绝缘差动放大器(2-1、2-2)，监控火线和零线的电流及频率信号；
第一比值器(U9)，其以可对比模式连接到通过火线第一分流器(SH1)连接的第一绝缘差动放大器(2-1)和通过第二分流器(SH2)连接到零线的第二绝缘差动放大器(2-2)的同时，连接到微信息处理机(U11)，对比和感知火线和零线的电流而确认是否发生接地故障；
第二比值器(U10)，其搭载连接于通过第一分流器(SH1)连接到火线的第一绝缘差动放大器(2-1)和微信息处理机(U11)之间，对比和感知经由火线第一分流器(SH1)的电压和火线第一分流器(SH1)代表性信号电压振幅的近似值中间点，确认是否发生电弧故障，
并且，依据微信息处理机(U11)的编程调整各功能设定值而改变电源控制装置(1)。
2.根据权利要求1所述的复合多功能继电器系统，其特征在于，
微信息处理机(U11)电气配线连接组成一对的第一发光二极管(CR1)和第二发光二极管(CR2)，在发生漏电、过载电流、电弧以及感应负载运行时，分别各自点亮第一发光二极管(CR1)和第二发光二极管(CR2)。
3.如权利要求1或2所述的复合多功能继电器系统的控制方法，其特征在于，
复合多功能继电器系统控制方法通过数字电路和模拟电路的组合构成三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)和机械式继电器(KC)的并联电路，基于微信息处理机(U11)分析交流电路火线和零线的各电流分流器收集的电流及频率信号，分别与可以预先通过编程设定的各功能设定值进行对比而控制电源控制装置(1)的机械式继电器(KC)，从而复合实施感应负载运行、过载电流切断功能、电弧切断功能、漏电断电功能。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
电源控制装置(1)进行控制时，在设定微信息处理机(U11)编程的状态下，由于外部控制输入信号显示为on信号时，就驱动电力三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)，所述三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)两端的电压差达到事先设定而存储的一定值时，就驱动机械式继电器(KC)，而电流相位为零时，就切断三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)电路。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
电源控制装置(1)进行控制时，在设定微信息处理机(U11)编程的状态下，由于外部控制输入信号显示为off信号时，就驱动电力三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)，所述三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)两端的电压差达到事先设定而存储的一定值时，就切断机械式继电器(KC)，而电流相位为零时，就切断三端双向交流开关(ISO-A、ISO-B)电路。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，
驱动机械式继电器(KC)开始启动电机负载之后，确认耗时是否2秒之内；如果耗时2秒以内，就继续监控2秒接地故障和电弧故障的状态的同时，由微信息处理机(U11)对比事先设定而存储的电机启动性能分析文件和第一分流器(SH1)的火线电流值之后，发生的偏差高于给定数值时，识别为不正常而切断机械式继电器(KC)的电流，点亮连接到微信息处理机(U11)的第一发光二极管(CR1)，切断电机负载启动过载电流并告警。
7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，
驱动机械式继电器(KC)开始启动电机负载之后，确认耗时是否2秒之内；如果耗时2秒以上，2秒之后继续监控接地故障和电弧故障的状态的同时，由微信息处理机(U11)对比事先设定而存储的正常工作性能分析文件和第一分流器(SH1)的火线电流值，发生的偏差高于给定数值时，识别为不正常而切断机械式继电器(KC)的电流，点亮连接到微信息处理机(U11)的第二发光二极管(CR2)，切断工作过载电流并告警。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，
将第一分流器(SH1)的火线电流值与事先设定而存储在微信息处理机(U11)的电机启动性能分析文件或者预先设定而存储的正常工作文件进行对比之后发现正常时，火线生成第一分流器(SH1)和通过第一绝缘差动放大器(2-1)连接的第二比值器(U10)显示电流感应器信号频率的球形波而供应到微信息处理机(U11)，对比事先设定而存储在微信息处理机(U11)的显示电弧故障的高频和流入信号的频率之后，发生的偏差高于给定数值时，识别为不正常而切断机械式继电器(KC)的电流，点亮连接到微信息处理机(U11)的第一发光二极管(CR1)和第二发光二极管(CR2)，切断电弧的发生并告警。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，
对比事先设定而存储在所述微信息处理机(U11)的显示电弧故障的高频和流入信号的频率之后发现正常时，将通过第一分流器(SH1)及第一绝缘差动放大器(2-1)和第二分流器(SH2)及第二绝缘差动放大器(2-2)连接的第一比值器(U9)分别对比交流电路火线及零线电流的值传输到微信息处理机(U11)之后，由微信息处理机(U11)监督流入的信号，对比火线电流值和零线电流值的偏差值与事先设定而存储在微信息处理机(U11)的显示接地故障的范围值之后发现超出时，识别为不正常而切断机械式继电器(KC)的电流，点亮连接到微信息处理机(U11)的第一发光二极管(CR1)和第二发光二极管(CR2)，从而防止因接地故障发生漏电并告警。
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