CN200959326Y - 多功能漏电保安器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能漏电保安器，它是将外部零序电流连接的I/V变换电路通过脉冲形成回路连接在微控制器上；交流电源输入端子包括A相线和零线，交流电源输入端子通过输出回路与输出端连接，交流电源输入端子还通过弱电电源回路接到微控制器，在I/V变换电路上还连接有一试验回路；在微控制器上还连接有一复位电路；功能键连接到微控制器上；微控制器还连接有液晶显示器，在微控制器上还连接有两路控制回路，两路控制回路分别与两继电器连接。本实用新型实现了智能控制、液晶显示、运行参数可以整定、整定范围宽、可设定的合闸方式、供电信息查询、统计功能、节能控制、无声运行、低功耗、长寿命。

Description

多功能漏电保安器

技术领域：

本实用新型涉及一种电器装置，尤其涉及一种在电力系统用作配电线路的总漏电保护、实现低压配电的接地故障保护的多功能漏电保安器。

背景技术：

在农村电力系统低压配电台区，普遍使用漏电保安装器即剩余电流动作保护继电器作为配电线路的总漏电保护装置，漏电保安器与低压断路器或交流接触器配合，组成低压配电的综合漏电保护装置，实现低压配电的接地故障保护。

目前，电力供电部门大量使用的是常规的漏电保安器，其内部主电路为模拟电路，工作原理是：把漏电电流突变量进行放大，作为触电信号，当其电平超过门槛电平时动作跳闸，其不动作电流为动作电流的二分之一。这种电路对漏电电流突变变量和稳态量的检测会相互影响；要提高触电信号的灵敏度，就必须增加放大倍数，稳态量的范围就会减小；增加汛电电流稳态量的工作范围，则必须以牺牲灵敏度为代价；因此，目前市场上这种类型的产品，有的灵敏度较高，漏电电流工作范围小；有的漏电电流工作范围较大，灵敏度低；有的采用一个拨动开关，在二者之间转换，其性能及在实际应用中存在着误差大、灵敏度低、漏电电流工作范围小，实际应用中运行率低等问题，无故障分析、统计功能不能满足低压配电安全、持续、可靠运行的要求。

发明内容：

为了克服目前市场上诸多漏电保安器存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种运行参数设定范转宽、级差小、显示精确、自动控制、合闸方式可设定；具供电信息查询、统计功能；节能控制、无声运行、低功耗、长寿命的多功能漏电保安器。

本实用新型的技术方案是以下述方式实现的：

一种多功能漏电保安器，它包括壳体，壳体面板上设有接线端子、试验按钮、功能键、显示窗口，其特征在于：外部零序电流连接的I/V变换电路通过脉冲形成回路连接在微控制器上；交流电源输入端子为A相线和零线，交流电源输入端子通过输出回路与输出端连接，交流电源输入端子还通过弱电电源回路接到微控制器，在I/V变换电路上还连接有一试验回路；在微控制器上还连接有一复位电路；功能键连接到微控制器上；微控制器还连接有液晶显示器，在微控制器上还连接有两路控制回路，两路控制回路分别与两继电器连接。

所述的I/V变换电路由零序互感器、二极管、电阻组成，外部零序电流连接到I/V变换电路的K、X端，I/V变换电路在二极管正极性端分两路输出，一路连接到主要由运算放大器、反向缓冲器组成的脉冲形成回路，另一路连接到低通滤波回路的电阻，脉冲形成回路输出端电阻连接到微控制器的相位捕获端；低通滤波回路的输出端为运算放大器输出端且连接到主要由运算放大器组成的比例放大回路的输入端电阻；比例放大回路的输出端连接到微控制器的A/D转换输入端。

所述的交流电源输入装置端子，一路连接到继电器接点及整流桥进入输出回路；输出回路通过二极管连接到输出端；交流电源另一路经过高频扼流圈、压敏电阻、抗干扰电容与交流电源变压器连接，变压器输出通过二极管连接到弱电电源回路；弱电电源的输出连接到微控制器的电源输入端；交流电源变压器输出通过电阻连接到脉冲形成回路，脉冲形成回路输出连接到微控制器的频率捕获端。

所述的试验回路主要由运算放大器组成，试验回路通过按钮开关的公共端连接到I/V变换电路；复位电路由二极管、电阻、电容组成，复位电路连接到微控制器的复位端；功能键由按钮开关、电阻组成，功能键连接到微控制器的I/O端；微控制器(MCU)的I/O(连接到液晶显示器的端子。

所述的微控制器的I/O端连接到保持控制回路，保持控制回路由反向缓冲器、三极管、继电器、发光二极管、电阻、二极管组成，反向缓冲器控制继电器和发光二极管；微控制器的I/O端连接到启动控制回路，启动控制回路由反向缓冲器、三极管、继电器、电阻、二极管组成，反向缓冲器控制继电器。

所述的控制回路通过继电器接点连接到由电容、电阻、整流桥(BG)、二极管组成的输出回路。

本实用新型的工作原理是：本保安器是应用微机技术、继电保护技术研制的数字式漏电保安器。

正常工作时，装置连续采样零序互感器的漏电电流信号，经十六位微控制器AD转换、数字运算、计算出漏电电流的大小及方向，之后进行判别，控制交流接触器的分闸与合闸。

其动作条件如下：

1.当A相、B相、C相任一相的漏电电流突变增量大于突变动作电流整定值时，动作跳闸，经延时，装置重合。

2.当综合漏电电流大于漏电电流整定值时，初始值为600mA，装置动作跳闸，经延时，装置重合一次。

3.接触器是否重合由合闸方式决定。

本实用新型的积极效果是：

1.智能控制、液晶显示：

装置核心采用美国德州高性能工业级十六位微控制器，实现漏电数据的高速运算及对接触器的程序控制；装置显示采用汉字液晶显示器，能精确显示当前综合漏电电流幅值，显示跳闸突变漏电电流即触电电流幅值及相别；

2.运行参数可以整定，整定范围宽：

运行参数包括综合漏电电流、突变动作电流及动作时间，均可设定，具有较宽的定值整定范围和较小的整定级差。根据实际情况设置灵敏度，可保证配电系统持续、安全、可靠运行。

3.可设定的合闸方式：

装置可设定接触器的合闸方式。在配电设备性能允许的情况下，选用安全级别较高的合闸方式可以提高用电的安全性。

4.供电信息查询、统计功能：

在运行过程中，操作人员能够通过装置查询、记录配电信息，包括历史信息和当前信息。装置能够提供上次故障跳闸动作情况，显示其动作电流及相别；显示A、B、C各相及超限跳闸次数；分析并显示当前漏电电流主要相别；显示当前运行参数的设定情况；显示当前采用的合闸方式。

5.节能控制、无声运行、低功耗、长寿命：

装置芯片均采用微功耗工业级产品，接触器驱动回路采用智能控制，无发热，抗短路，不烧毁，装置功耗低，可靠性高，使用寿命长。

附图说明：

图1为本实用新型原理方框图

图2为本实用新型电路中的MCU及控制回路原理图

图3为本实用新型电路中的放大及脉冲回路原理图

图4本实用新型电路中的电源及输出回路原理图

图5为本实用新型的安装接线图

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明

由图1可以看出：本实用新型的外部零序电流I₀连接的I/V变换电路通过脉冲形成回路连接在型号为MSP430的微控制器MCU上；交流电源输入端子为A相线和零线N，交流电源输入端子(A、N)通过输出回路与输出端(OUT1、OUT2)连接，交流电源输入端子(A、N)还通过弱电电源回路接到微控制器MCU，在I/V变换电路上还连接有一试验回路；在微控制器MCU上还连接有一复位电路；功能键连接到微控制器MCU上；微控制器MCU还连接有液晶显示器LCD，在微控制器MCU上还连接有两路控制回路，两路控制回路分别与两继电器(J1、J2)连接。

由图2、图3、图4可以看出：I/V变换电路由零序互感器LB、二极管(D1、D2)、电阻R43组成，外部零序电流I0连接到I/V变换电路的K、X端，I/V变换电路在二极管D1正极性端分两路输出，一路连接到主要由运算放大器U1A、反向缓冲器U3D组成的脉冲形成回路，另一路连接到低通滤波回路的电阻R1，脉冲形成回路输出端电阻R6连接到微控制器MCU的相位捕获端Pin14；低通滤波回路的输出端为运算放大器U1C输出端Pin8且连接到主要由运算放大器U1D组成的比例放大回路的输入端电阻R10；比例放大回路的输出端C2连接到微控制器MCU的A/D转换输入端Pin59。

由图2、图4还可以看出：交流电源输入装置端子(A、N)，一路连接到继电器接点(J1、J2)及整流桥BG进入输出回路；输出回路通过二极管D4连接到输出端(OUT1、OUT2)；交流电源另一路经过高频扼流圈L1、压敏电阻MZ、抗干扰电容MPX与交流电源变压器YB连接，变压器输出通过二极管(D11、D12)连接到弱电电源回路；弱电电源的输出连接到微控制器MCU的电源输入端(Pin-1、64、Pin-62、63)；交流电源变压器输出通过电阻R23连接到脉冲形成回路，脉冲形成回路输出连接到微控制器MCU的频率捕获端Pin-13。

由图2、图3还可以看出：试验回路主要由运算放大器(U2A、U2B、U2C)组成，试验回路通过按钮开关(S1、S2、S3)的公共端连接到I/V变换电路；复位电路由二极管D7、电阻(R14、R15)、电容C3组成，复位电路连接到微控制器MCU的复位端Pin-58；功能键由按钮开关S4、电阻R16组成，功能键连接到微控制器MCU的I/O端(Pin-49)；微控制器MCU的I/O端(Pin-20～32)连接到液晶显示器LCD的端子Pin-3～14。

图2还可以看出：微控制器MCU的I/O端Pin-2连接到保持控制回路，保持控制回路由反向缓冲器(U3F、U3A)、三极管Q1、继电器J1、发光二极管Dfg、电阻(R22、R40)、二极管D6组成，反向缓冲器U3F控制继电器J1和发光二极管Dfg；微控制器MCU的I/O端Pin-4连接到启动控制回路，启动控制回路由反向缓冲器U3C、三极管Q2、继电器J2、电阻R11、二极管D5组成，反向缓冲器U3C控制继电器J2。

图2还可以看出：控制回路通过继电器接点(J1、J2)连接到由电容(C21、C22)、电阻R39、整流桥BG、二极管D4组成的输出回路。

本实用新型所达到的技术参数如下：

1.额定电压：                AC 220V/380V，50Hz；

2.负载电流范围：            63～400A；

3.漏电电流整定范围：        300～1500mA，级差100mA；

4.突变动作电流整定范围：    30～80mA，级差5mA；

5.动作时间整定范围：        0.2～1.0S，级差0.1S；

6.精确度：                  ±3％；

7.运行方式：                4种

由图5可以看出：本实用新型的安装连接线为：端子(①、②)接于配电柜交流接触器(JC)的进线端，不经过零序互感器，分别连接于零线(N)、A相线，端子(④⑤)接交流接触器的线圈，配电柜交流接触器的出线端主回路穿过零序互感器。

本实用新型的交流输入电源按注明相序连接，提供电源和相位基准。

本实用新型操作程序如下：

以下均按出厂设置的参数进行说明，出厂参数为：漏电电流定值600mA；突变动作电流定值50mA；动作时间0.2S；运行方式2。

按照安装接线图连接装置，确认接线无误，断开装置电源开关，电源按钮凸起，可以给装置通电，通电后，检查端子①②电压正常，按下电源按钮开关，装置上电，这时，装置 跳闸 指示灯亮，液晶显示当前突变动作电流整定值：

              d：050mA·

经2S延时后，配电柜交流接触器吸合后又立即断开，延时30S后接触器吸合，装置 跳闸 指示灯灭，配电柜开始正常供电。装置液晶显示器内闪烁的黑点指示装置正在运行。

1.正常运行情况下，装置液晶显示：

              L：XXX mA·

其中，L：表示综合漏电流；XXX mA表示综合漏电流的大小。

2.跳闸情况下(例如按下装置面板的 试验A 时跳闸)，跳闸 指示灯亮，装置液晶显示为：

             A：XXX mA·相 跳闸

其中：

A：表示突变漏电流的相别为A相，(当为B、C时为B、C相)；

XXX mA表示突变漏电流的大小。

跳闸后，延时30S自动重合。

3.跳闸情况下，跳闸指示灯亮，当装置液晶显示为

          L超限跳闸：XXX mA·

时，其中，L：表示综合泄漏电流；

XXX mA表示综合漏电流的大小。

跳闸后，延时30S自动重合一次。

4.按下装置面板的 试验A、试验B、试验C按钮时，装置会跳闸，跳闸 指示灯亮，液晶会有相应的跳闸指示。

信息查询

装置记录的故障及定值信息，可通过 查询 按钮查询，信息查询采用固定顺序，逐一显示。查询过程如下：

正常工作情况下，按下装置面板的 查询 按钮时，液晶首先显示：

(1)上次跳闸时跳闸相别及电流，如A相80mA跳闸；

             A相跳闸：080mA·

(2)再按，显示A相突变漏电跳闸次数，如1次；

             A相跳闸次数：001·

(3)再按，显示B相突变漏电跳闸次数，如0次；

             b相跳闸次数：000·

(4)再按，显示C相突变漏电跳闸次数，如0次；

             C相跳闸次数：000·

(5)再按，显示综合漏电流超限跳闸次数，如0次；

              L超限跳闸次数：000·

(6)再按，显示当前漏电流的主要相别，如按下装置面板的 试验A；

              A相漏电

(7)再按，显示突变动作电流整定值；

              d：050mA

d：表示定值。

(8)再按，显示漏电电流整定值，如当前为600mA；

              d：600mA

d：表示定值。

(9)再按，显示动作时间整定值，如当前为0.2S；

              y：0.20S

Y：表示延时。

(10)再按，显示合闸方式，如当前为方式2。

              h：002

h：表示合闸方式。

任一条内容显示时间超过5S后，自动返回到工作显示状态，查询期间，不影响装置的保护功能。

定值整定

定值整定只能在装置上电时进行，四个定值采用固定顺序，逐一整定方式。每个定值的整定为单键递增循环方式。整定过程如下：

首先按下 查询 按钮，然后给装置上电，装置显示当前突变动作电流整定值，以装置出厂设置为例：

              d：050mA·

一直等到显示闪烁时，装置进入定值整定状态，这时松开查询 按钮，可以对装置进行定值整定。

1.松开查询 按钮，再连续按下3次 查询 按钮；

2.当再次按下 查询 按钮时，050增加为055，再按再增加，增加到080时再按则返回到030，整定到所需的定值时，如065，停止按按钮，显示闪烁5秒后，突变动作电流整定值整定结束。

3.当上一项整定结束时，进入第二项，漏电电流定值整定，液晶显示为：

              d：600mA·

按下 查询 按钮，600增加为700，再按再增加，增加到1500时再按返回到300，整定到所需的定值时，如700，停止按按钮，显示闪烁5秒后，该项整定结束。

4.当上一项整定结束时，进入第三项，动作时间整定，液晶显示为：

              y：0.20s

按下 查询 按钮，0.20增加为0.30，再按再增加，增加到1.00时再按返回到0.20，整定到所需的定值时，如0.50，停止按按钮，显示闪烁5秒后，该项整定结束。

5.当上一项整定结束时，进入第四项，合闸方式整定，液晶显示为：

               h：002

按下 查询 按钮，002增加为003再按再增加，增加到004时再按返回到001，整定到所需的定值时，如003，停止按按钮，显示闪烁5秒后，该项整定结束。

6.当上一项整定结束时，整定过程完成，装置显示新的定值；

              d：065mA·

其中：d为定值标志，065为新突变动作电流整定值；

显示5S后，液晶显示第二个定值：

              d：700mA

其中：d为定值标志，700为新漏电电流整定值；

显示5S后，液晶显示第三个定值：

              y：0.50s

其中：y为延时标志，0.5S为新动作时间整定值；

显示5S后，液晶显示第四个定值：

                 h：003

其中：h为合闸方式，003为新设定的合闸方式；

延时5S后，装置进入主工作程序。

合闸方式

装置提供了四种合闸方式，在配电设备性能允许的情况下，选用级别较高的合闸方式能够提高用电的安全性。内容如下表：

合闸方式	安全级别
			1	普通	送电时直接合闸，故障跳闸后30S重合闸。
2	标准	送电时试送一次，30S后合闸，故障跳闸后30S重合闸。
			3	高级	送电时试送一次，30S后合闸，故障跳闸20S后试送一次，试送20S后重合闸。
4	最高	送电时试送一次，30S后合闸，无重合闸。

(试送：合闸送电0.5S，断电，经20～30S延时后合闸送电。)

Claims (10)

1、一种多功能漏电保安器，它包括壳体，壳体面板上设有接线端子(①、②、③、④)、⑤)、试验按钮、功能键、显示窗口，其特征在于：外部零序电流(I₀)连接的I/V变换电路通过脉冲形成回路连接在微控制器(MCU)上；交流电源输入端子为A相线和零线(N)，交流电源输入端子(A、N)通过输出回路与输出端(OUT1、OUT2)连接，交流电源输入端子(A、N)还通过弱电电源回路接到微控制器(MCU)，在I/V变换电路上还连接有一试验回路；在微控制器(MCU)上还连接有一复位电路；功能键连接到微控制器(MCU)上；微控制器(MCU)还连接有液晶显示器(LCD)，在微控制器(MCU)上还连接有两路控制回路，两路控制回路分别与两继电器(J1、J2)连接。

2、根据权利要求1所述的多功能漏电保安器，其特征在于：I/V变换电路由零序互感器(LB)、二极管(D1、D2)、电阻(R43)组成，外部零序电流(I0)连接到I/V变换电路的K、X端，I/V变换电路在二极管(D1)正极性端分两路输出，一路连接到主要由运算放大器(U1A)、反向缓冲器(U3D)组成的脉冲形成回路，另一路连接到低通滤波回路的电阻(R1)，脉冲形成回路输出端电阻(R6)连接到微控制器(MCU)的相位捕获端(Pin14)；低通滤波回路的输出端为运算放大器(U1C)输出端(Pin8)且连接到主要由运算放大器(U1D)组成的比例放大回路的输入端电阻(R10)；比例放大回路的输出端(C2)连接到微控制器(MCU)的A/D转换输入端(Pin59)。

3、根据权利要求1所述的多功能漏电保安器，其特征在于：交流电源输入装置端子(A、N)，一路连接到继电器接点(J1、J2)及整流桥(BG)进入输出回路；输出回路通过二极管(D4)连接到输出端(OUT1、OUT2)；交流电源另一路经过高频扼流圈(L1)、压敏电阻(MZ)、抗干扰电容(MPX)与交流电源变压器(YB)连接，变压器输出通过二极管(D11、D12)连接到弱电电源回路；弱电电源的输出连接到微控制器(MCU)的电源输入端(Pin-1、64、Pin-62、63)；交流电源变压器输出通过电阻(R23)连接到脉冲形成回路，脉冲形成回路输出连接到微控制器(MCU)的频率捕获端(Pin-13)。

4、根据权利要求1所述的多功能漏电保安器，其特征在于：试验回路主要由运算放大器(U2A、U2B、U2C)组成，试验回路通过按钮开关(S1、S2、S3)的公共端连接到I/V变换电路；复位电路由二极管(D7)、电阻(R14、R15)、电容(C3)组成，复位电路连接到微控制器(MCU)的复位端(Pin-58)；功能键由按钮开关(S4)、电阻(R16)组成，功能键连接到微控制器(MCU)的I/O端(Pin-49)；微控制器(MCU)的I/O端(Pin-20～32)连接到液晶显示器(LCD)的端子(Pin-3～14)。

5、根据权利要求1所述的多功能漏电保安器，其特征在于：微控制器(MCU)的I/O端(Pin-2)连接到保持控制回路，保持控制回路由反向缓冲器(U3F、U3A)、三极管(Q1)、继电器(J1)、发光二极管(Dfg)、电阻(R22、R40)、二极管(D6)组成，反向缓冲器(U3F)控制继电器(J1)和发光二极管(Dfg)；微控制器(MCU)的I/O端(Pin-4)连接到启动控制回路，启动控制回路由反向缓冲器(U3C)、三极管(Q2)、继电器(J2)、电阻(R11)、二极管(D5)组成，反向缓冲器(U3C)控制继电器(J2)。

6、根据权利要求1所述的多功能漏电保安器，其特征在于：控制回路通过继电器接点(J1、J2)连接到由电容(C21、C22)、电阻(R39)、整流桥(BG)、二极管(D4)组成的输出回路。

7、根据权利要求2所述的多功能漏电保安器，其特征在于：交流电源输入装置端子(A、N)，一路连接到继电器接点(J1、J2)及整流桥(BG)进入输出回路；输出回路通过二极管(D4)连接到输出端(OUT1、OUT2)；交流电源另一路经过高频扼流圈(L1)、压敏电阻(MZ)、抗干扰电容(MPX)与交流电源变压器(YB)连接，变压器输出通过二极管(D11、D12)连接到弱电电源回路；弱电电源的输出连接到微控制器(MCU)的电源输入端(Pin-1、64、Pin-62、63)；交流电源变压器输出通过电阻(R23)连接到脉冲形成回路，脉冲形成回路输出连接到微控制器(MCU)的频率捕获端(Pin-13)。

8、根据权利要求7所述的多功能漏电保安器，其特征在于：试验回路主要由运算放大器(U2A、U2B、U2C)组成，试验回路通过按钮开关(S1、S2、S3)的公共端连接到I/V变换电路；复位电路由二极管(D7)、电阻(R14、R15)、电容(C3)组成，复位电路连接到微控制(MCU)的复位端(Pin-58)；功能键由按钮开关(S4)、电阻(R16)组成，功能键连接到微控制器(MCU)的I/O端(Pin-49)；微控制器(MCU)的I/O端(Pin-20～32)连接到液晶显示器(LCD)的端子(Pin-3～14)。

9、根据权利要求8所述的多功能漏电保安器，其特征在于：微控制器(MCU)的I/O端(Pin-2)连接到保持控制回路，保持控制回路由反向缓冲器(U3F、U3A)、三极管(Q1)、继电器(J1)、发光二极管(Dfg)、电阻(R22、R40)、二极管(D6)组成，反向缓冲器(U3F)控制继电器(J1)和发光二极管(Dfg)；微控制器(MCU)的I/O端(Pin-4)连接到启动控制回路，启动控制回路由反向缓冲器(U3C)、三极管(Q2)、继电器(J2)、电阻(R11)、二极管(D5)组成，反向缓冲器(U3C)控制继电器(J2)。

10、根据权利要求9所述的多功能漏电保安器，其特征在于：控制回路通过继电器接点(J1、J2)连接到由电容(C21、C22)、电阻(R39)、整流桥(BG)、二极管(D4)组成的输出回路。

Images