CN201051649Y - Ai电力终端保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种AI电力终端保护器，包括微处理器，与微处理器相连的电源调整电路、开启驱动电路、关断驱动电路、延时驱动电路、负荷动态识别电路、短路触发关闭电路、过压及欠压采样电路、漏电采样电路、漏电诊断电路、短路诊断电路、负荷约定电路、操作控制电路和状态提示及报警电路；本实用新型采用双向主动防护模式，实施对负荷设备开/关的安全切换及防护与节电；对运行中的负荷设备在电力传输网络突发的过载及短路、漏电、过压、欠压、缺相、感应雷电串入运行网络构成破坏时能够自动识别和防护，为负荷用电设备提供安全屏障；对于动态负荷设备进入睡眠待机后自动切断电源，堵截能源浪费，避免电网突发高压袭击损坏设备与延长寿命。

Description

AI电力终端保护器

技术领域

本实用新型涉及一种电力终端保护器。尤其是一种电力领域使用的AI电力终端保护器。

背景技术

在所有的电力传输应用终端连接负荷设备的最后一道窗口，大多数是通过相匹配的插座、闸刀、交/直流继电器、接触器、机电启动器、漏电开关、断路开关等进行对负荷开/关的控制，在担负频繁的开/关切换重要一环过程中，由于其功能所限，对连接运行电力及负荷的设备发生异常情况时不能自动识别、时常发生电气事故；同时对相当一部份的动态负荷设备不能捕捉工作状态，进入睡眠待机后不能自动切断电源造成能源浪费与设备寿命加速。这些因素严重制约着相匹配的插座、闸刀、交/直流继电器、接触器、机电启动器、漏电开关、断路开关等进行对控制负荷运行的安全保障与节能的有效性及可靠性。

电力乃是多重杀手，短路/漏电/过压/欠压/过载/缺相/雷电串入随时在向传输中的网络、运行中的电气设备袭来，日趋增多的动态负荷设备进入电力终端，能源浪费与设备寿命加速的问题也在引人关注，在担负开/关切换的插座、闸刀、交/直流继电器、接触器、机电启动器、漏电开关、断路开关对连接于网络中及末闭合而带故障的设备存在隐患时不能双向识别，起不到安全保障运行及防护作用，长期以来应用中以充分证实；这些潜在性、突发性防不胜防的电气隐患及电能浪费日趋严重已成为一大危害。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种安全可靠、防护功能全面的AI电力终端保护器，将开/关功能、防护功能、待机自动断电功能集于一体，实施对负荷设备开/关的安全切换及防护与节电；对运行中的负荷设备在电力传输网络突发的过载及短路、漏电、过压、欠压、缺相、感应雷电串入运行网络构成破坏时能够自动识别，自动进入防护，同时还具有故障自动诊断，避免电网突发高压袭击损坏设备与延长寿命。

本实用新型是这样来实现上述目的的：

AI电力终端保护器，其特征在于包括微处理器IC1，与微处理器IC1相连的电源调整电路、开启驱动电路、关断驱动电路、延时驱动电路、负荷动态识别电路、短路触发关闭电路、过压及欠压采样电路、漏电采样电路、漏电诊断电路、短路诊断电路、负荷约定电路、操作控制电路和状态提示及报警电路；

电源调整电路供给各电路工作所需的电压；

开启驱动电路根据微处理器IC1输出的控制信号驱动主开关CF-K1的电磁阀吸合绕组线圈控制主开关CF-K触头吸合接通负载；

关断驱动电路根据微处理器IC1输出的控制信号驱动主开关CF-K1的电磁阀释放绕组线圈控制主开关CF-K触头释放断开负载；

延时驱动电路根据微处理器IC1输出的控制信号驱动方式开关CF-K2促使主开关CF-K触头延时接通负载检测电路；

负荷动态识别电路通过电流互感器捕捉负荷动态变化的过载及空载信号电压，输出端连接微处理器IC1的输入端；

短路触发关闭电路的输出端连接至微处理器IC1的输入端；

过压及欠压采样电路输入端连接电源调整电路对电压采样，输出端连接微处理器IC1的输入端；

漏电采样电路通过零序电流互感器从电源输入线中采样，输出端连接微处理器IC1的输入端；

漏电诊断电路输入端与连接到负载的电源线路相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；

短路诊断电路输入端与连接到负载的电源线路相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；

负荷约定电路输入端与连接到负载的电源线路相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；

操作控制电路向微处理器IC1发出开关以及控制模式指令；

状态提示及报警电路的输入端与微处理器IC1的输出端相连及电源输入及输出相连；

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用双向主动防护模式，将开/关功能、防护功能、待机自动断电功能集于一体，实施对负荷设备开/关的安全切换及防护与节电；对运行中的负荷设备在电力传输网络突发的过载及短路、漏电、过压、欠压、感应雷电串入运行网络构成破坏时能够自动识别，自动进入防护，同时还具有故障自动诊断，对输入的电源及负载用电安全状态先进行检测判别，若输入的电源出现异常不安全时、负载设备有故障隐患时，不论是自动/遥控/手动自动拒绝接通，并作出故障提示及报警，只有排除故障后才可自动/遥控/手动接通电源，从而为负荷用电设备安全运行必经的窗口提供安全屏障；对于动态负荷设备进入睡眠待机后自动切断电源，堵截能源浪费，避免电网突发高压袭击损坏设备与延长寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型的方框原理图；

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

参照图1，AI电力终端保护器，包括微处理器IC1，与微处理器IC1相连的电源调整电路1、开启驱动电路2、关断驱动电路3、延时驱动电路4、负荷动态识别电路5、短路触发关闭电路6、过压及欠压采样电路7、漏电采样电路8、漏电诊断电路9、短路诊断电路10、负荷约定电路11、操作控制电路12和状态提示及报警电路13。

电源调整电路1供给各电路工作所需的电压；开启驱动电路2根据微处理器IC1输出的控制信号驱动主开关CF-K1的电磁阀吸合绕组线圈控制主开关触头吸合接通负载；关断驱动电路3根据微处理器IC1输出的控制信号驱动主开关CF-K1的电磁阀释放绕组线圈控制主开关触头释放断开负载；延时驱动电路4根据微处理器IC1输出的控制信号驱动方式CF-K2的电磁阀线圈，控制CF-K1触头延时接通负载检测电路；负荷动态识别电路5通过电流互感器从电源输入线中采样，输出端连接微处理器IC1的输入端；短路触发关闭电路6通过电流互感器内置磁吸开关开启输入信号电压，输出端连接微处理器IC1的输入端；过压及欠压采样电路7输入端连接电源调整电路对电压采样，输出端连接微处理器IC1的输入端；漏电采样电路8通过零序电流互感器BL1从电源输入线中采样，输出端连接微处理器IC1的输入端；漏电诊断电路9输入端与连接到负载的电源线路相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；短路诊断电路10输入端与连接到负载的电源线路相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；负荷约定电路11输入端与连接到负载的电源线路相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；操作控制电路12向微处理器IC1发出开关以及控制模式指令；状态提示及报警电路14的输入端与微处理器IC1的输出端相连及输入输出的线路相连。

根据电路原理图附图2对本实用新型中各个电路的结构及其功能作详细的描述：

A.电源调整电路1由保险丝FUS，压敏电阻VR，桥式整流器DZ，电阻R1、R2、R3，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6，三极管Q1、Q2，二极管D1，稳压二极管D2、D3连接组成，输入的电源经整流、降压、滤波、稳压后获得稳定的直流电压后提供各电路工作所需的电压。

B.开启驱动电路2由电阻R14、电容C16、三极管Q4、Q5、二极管D12和主开关CF-K1的电磁阀吸合绕组线圈连接组成。在需要将主开关CF-K1闭合时，微处理器IC1的13脚输出高电平经电阻R14到三极管Q4基极，使得三极管Q4、Q5导通，主开关CF-K1的电磁阀吸合绕组线圈有电流通过产生吸合磁场驱动电磁阀将触点接通负载。

C.关断驱动电路3由电阻R15、电容C17、三极管Q6、Q7、二极管D13和主开关CF-K1的电磁阀释放绕组线圈连接组成。在主开关断开时，微处理器IC1的12脚输出高电平经电阻R15到三极管Q4基极，使得三极管Q6、Q7导通，主开关的电磁阀释放绕组线圈有电流通过产生反向力释放磁场驱动电磁阀将触点断开负载。

D.延时驱动电路4由电阻R16、电容C18、三极管Q8、Q9和方式开关CF-K2连接组成。在主开关断开后由微处理器IC1的24脚延时输出高电平经电阻R16到三极管Q8基极，使得三极管Q8、Q9导通，驱动方式开关的电磁阀控制主开关CF-K1触头延时接通负载检测电路。

E.负荷动态识别电路5由电流互感器BL2、电阻R9、WR、R10、R11、R12电容C11、C12、C13、C14、C15、三极管Q3和二极管D6、D7、D8、D9、D10连接组成；当电源线路有负载时，在副边感应获得相应的电压信号，该信号经可调电阻WR(通过改变其阻值实现不同负载功率选择)，然后经电容C12耦合到三极管Q3，三极管Q3受信号电压幅度激励进行导通或截止，输出高或低电平到微处理器IC1的25脚，负荷变化电流至使BL2产生的激励信号变化电平，由微处理器IC1作出维持运行或关断指令，低电平时关断驱动电路3工作，主开关CF-K1释放切断负载的供电，也就是说如果负载处于待机状态下，相应的电流会减少，那么微处理器IC1通过25脚，输出关断指令切断负载的供电，一方面可以达到节约电器在待机耗电，另一方面也解除了负载在待机状态下的不安全因素；电阻R10、R11、R12、电容C11、C13、C14、C15、二极管D6、D8、稳压二极管D7连接组成过流检测电路，在负荷过载时电流互感器BL2感应产生信号电压，该电压经滤波、整流、限流、延时输入到微处理器IC1的5脚，微处理器IC1通过输入信号电压，在超过设定值并持续的情况下，发出过载指令到关断驱动电路3，使主开关CF-K1释放，实现负荷动态跟踪过载保护目的。

F.短路触发关闭电路，通过电流互感器BL2内置磁吸开关2K1断开，输出短路驱动信号电压到微处理器IC1的输入端。

G.过压及欠压采样电路7由电阻R4、R5、R6、电容C7、C8、稳压二极管D4连接组成。输入的电源经整流器DZ整流后获得一定幅值的脉动直流电压，经电阻R5、R6限流分压，电容C7滤波，稳压二极管D4限压、电阻R6缓冲后输入到微处理器IC1的7脚作为对输入电源电压的幅度值进行上限过压、下限欠压判断作出关断指令，使主开关CF-K1释放切断负载供电。

H.漏电采样电路8由零序电流互感器BL1、电阻R7、R8、电容C9、C10、稳压二极管D5连接组成。一旦出现漏电情况，零序电流互感器BL1副边产生感应电压，经电阻R7、R8、电容C9、C10、稳压二极管D5组成的抗干扰削波吸收电路处理后将信号输入到微处理器IC1的4脚，且发出关断指令到关断驱动电路3，使主开关CF-K1释放切断负载供电，实现漏电故障保护目的。

I.漏电诊断电路9由电阻R28、R29和光电耦合器IC3B连接组成。用于检测负载在没有通电情况下是否存在漏电的情况，当负载电源线路线出现漏电，输出电源线路的火线(L)与大地形成电阻小于设定值时，此时光电耦合器IC3B导通，加在微处理器IC₁8脚的电平变低，此时即便接收到操作控制电路12发出闭合主开关CF-K1的信号微处理器IC不会输出高电平到开启驱动电路2，直到故障解除为止。

J.短路诊断电路10和负荷约定电路11共用由电阻R17、R19，电容C20、C21、C22，三极管Q10，二极管D16，耦合变压器BL3连接组成的振荡电路。短路诊断电路10还包括电阻R18、R20，电容C23和二极管D15，负荷约定电路11还包括电阻R21、电容C19、二极管D14和光电耦合器IC3A。短路诊断电路10用于检测主开关CF-K1没有闭合时是否存在短路的情况，如果负载或者输出电源线短路，此时通过耦合变压器BL3的作用初级线圈L1产生较大的压降，通过电阻R18输入微处理器IC1的3脚的电平低至设定值，此时即便接收到操作控制电路12发出闭合主开关CF-K1指令，微处理器IC1也不会输出高电平到开启驱动电路2，直到故障解除为止。而负荷约定电路11则是用于检测负载的状况，就是负载是否与输出电源线正确连接等，由于一般的负载都存在一定的阻抗，当负荷接通输出电路时光电耦合器IC3A导通，加在微处理器IC1的2脚电平变低，微处理器IC1的输入端2脚在低电平时发出合闸指令主开关CF-K1的触头闭合通电。

K.控制操作电路12由按键S1、S2、S3，电阻R23、R24、R25、R32、电容C28、C29、C30和红外接收器IC4连接组成。通过按键或红外遥控可促使微处理器发出开关指令和切换控制模式及漏电保护功能的自身测试等。

L.状态提示及报警电路13由电阻R22、R25、R31、蜂鸣器PS，发光二极管E3、E4，氖泡E1、E2连接组成。在无任何故障状态微处理器IC1的21脚维持高阻值，在故障状态时，微处理器IC1的21脚从高阻值变为频率性自动高低变换，随高低变化电流也随之发生导通截止作同步频率变化，电流流经发光二极管E3和蜂鸣器PS产生声光报警提示。

Claims (14)

1.AI电力终端保护器，其特征在于包括微处理器IC1，与微处理器IC1相连的电源调整电路(1)、开启驱动电路(2)、关断驱动电路(3)、延时驱动电路(4)、负荷动态识别电路(5)、短路触发关闭电路(6)、过压及欠压采样电路(7)、漏电采样电路(8)、漏电诊断电路(9)、短路诊断电路(10)、负荷约定电路(11)、操作控制电路(12)、状态提示及报警电路(13)；

电源调整电路(1)供给各电路工作所需的电压；

开启驱动电路(2)根据微处理器IC1输出的控制信号驱动主开关CF-K1电磁阀吸合绕组线圈控制主开关触头吸合接通负载；

关断驱动电路(3)根据微处理器IC1输出的控制信号驱动主开关CF-K1电磁阀释放绕组线圈控制主开关触头释放断开负载；

延时驱动电路(4)根据微处理器IC1输出的控制信号驱动方式开关CF-K2促使主开关CF-K1触头延时接通负载检测电路；

负荷动态识别电路(5)通过电流互感器从电源输入线路中采样，输出端连接微处理器IC1的输入端；

短路触发关闭电路(6)的输出端连接至微处理器IC1的输入端；

过压及欠压采样电路(7)的输入端连接电源调整电路对电压采样，输出端连接微处理器IC1的输入端；

漏电采样电路(8)通过零序电流互感器从电源输入线中采样，输出端连接微处理器IC1的输入端；

漏电诊断电路(9)输入端与连接到负载的电源线相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；

短路诊断电路(10)输入端与连接到负载的电源线相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；

负荷约定电路(11)输入端与连接到负载的电源线相连，输出端连接到微处理器IC1的输入端；

操作控制电路(12)向微处理器IC1发出开关以及控制模式指令；

状态提示及报警电路(13)的输入端与微处理器IC1的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于电源调整电路(1)由保险丝FUS、压敏电阻VR、整流器DZ、电阻R1、R2、R3、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、三极管Q1、Q2、二极管D1、稳压二极管D2、D3连接组成。

3.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于开启驱动电路(2)由电阻R14、电容C1 6、三极管Q4、Q5、二极管D12和主开关CF-K1电磁阀吸合绕组线圈连接组成。

4.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于关断驱动电路(3)由电阻R15、电容C17、三极管Q6、Q7、二极管D13和主开关CF-K1电磁阀释放绕组线圈连接组成。

5.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于延时驱动电路(4)由电阻R16、电容C18、三极管Q8、Q9和方式开关CF-K2电磁阀组线圈连接组成。

6.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于负荷动态识别电路(5)由电流互感器BL2、电阻R9、R10、R11、R12、WR、电容C11、C12、C13、C14、C15、三极管Q3、二极管D6、D8、D9、D10和稳压二极管D7连接组成，电流互感器BL2串接电阻WR、电容C12后与三极管Q3基极相连，三极管Q3发射极串联二极管D10与微处理器IC1的输入端相连。

7.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于短路触发关闭电路(6)由二极管D11、电阻R13和磁吸开关2K1连接组成。

8.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于过压及欠压采样电路(7)由电阻R4、R5、R6、电容C7、C8、稳压二极管D4连接组成。

9.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于漏电采样电路(8)由零序电流互感器BL1、电阻R7、R8、电容C9、C10、稳压二极管D5连接组成。

10.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于漏电诊断电路(9)由电阻R28、R29和光电耦合器IC3B连接组成。

11.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于短路诊断电路(10)和负荷约定电路(11)共用由电阻R17、R19，电容C20、C21、C22，三极管Q10，二极管D16，耦合变压器BL3连接组成的振荡电路，短路诊断电路(10)还包括电阻R18、R20，电容C23和二极管D15，负荷约定电路(11)还包括电阻R21、电容C19、二极管D14和光电耦合器IC3A。

12.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于控制操作电路(12)由按键S1、S2、S3，电阻R23、R32、电容C25、C29、28和红外接收器IC4连接组成。

13.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于状态提示及报警电路(13)由电阻R22、R26、R28、R31，蜂鸣器PS，发光二极管E3、E4，氖泡E1、E2连接组成。

14.根据权利要求1所述的AI电力终端保护器，其特征在于电源调整电路(1)由自复保险丝TCP、压敏电阻VR、电阻R1、R2、R3、整流器DZ、二极管D1、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、稳压二极管D2、D3、三极管Q1、Q2连接组成。

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