CN201302600Y - 单相交流供电线路漏电、窃电识别指示电路 - Google Patents
单相交流供电线路漏电、窃电识别指示电路 Download PDFInfo
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Abstract
一种单相交流供电线路漏电、窃电识别指示电路,它是利用交流电源线路自身相位与感应相位的互位时间关系通过光电耦合来实现,由零序互感器、电阻、电容、晶体二极管、光电耦合器与交流电源线路相应连接,构成识别电路,再由运算放大电路进行设定,放大显示,用以直观地反映交流供电线路的工作状态。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种供电线路用电工作指示状态的装置,尤其是能够检测单相交流供电线路的漏电和窃电。
背景技术
目前电子计量电能表已代替感应计量电能表,辅助功能也逐步完善,但市场所供各种单相电能表没有一款能够真正做到漏电、窃电识别指示,(防窃电电能表)均为故障指示,难以做到识别指示,给供电部门和用电户线路检查及安全检查带来不便,责任利益双方不明确。为配合或结合电能计量设施,本实用新型自创一种简单易行实用的漏电、窃电识别指示电路。
发明的内容
本实用新型发明的内容是,采用电源线路相位与不平衡电流感应相位分别取样通过光电耦合制成,其手段是交流电源线路电流不平衡时,串通于电源线路的零序互感器将产生感应电流、感应电压,且频率相同,但相位不尽相同,这取决于交流电源线路的电流方向和零序互感器线圈绕制方向有关,实践证明:串通于电源线路的零序互感器在电源线路漏电或窃电同一时间里,零序互感器所感应的相位是相反的,因此,零序互感器同一时间所感应的相位决定了单相交流供电线路的漏电和窃电,交流电是周期频率变化的,锁定确认相位靠电子技术来解决。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
在本人专利申请号:2007201290204技术原理上再次改进的方案。其技术仍然采用相同必要技术特征,只是将两种相同必要技术特征功能的电路在时间频率上加以组合运用,使得电路性能再度提高,主要表现为:说明书附图图1、采用双路组合识别方式,提高电路识别灵敏度;交流电源线路相位取样采用电感变压隔离同步取样,有助于提高抗电击或抗雷击效果。说明书附图图4、采用双路组合识别方式,提高电路识别灵敏度,采用交流电源线路取样信号相位放大,减轻(图6)中电阻(11)的功率消耗。(注:图1图4采用电源频率周期全波识别,图6采用电源频率周期半波识别)必要技术特征相同。区别在于时间频率下的组合应用,提高电路性能。
1、本实用新型主要技术方案:见附图图1,零序互感器串通于交流电源线路中,如电源线路出现漏电或窃电,零序互感器必将产生感应电动势,频率与电源线路频率相同,将感应电动势的交流信号1-3端(2为公共端)各自通过二只极性相反的晶体二极管与所对应的光电耦合器内部光敏三极管连接,组成四路正、负不同时间的半波回路信号,且回路信号受控于光电耦合器内部发光二极管,该四只发光二极管受控于交流电源线路正、负半周信号的导通和截止,由此,同一时间内的导通将成为四组回路信号中其中一路唯一同步,唯一同步的一路作为电源线路漏电或窃电二者之一的确定,致此,漏电信号、窃电信号由此识别产生,即利用电源线路电感隔离同步相位与不平衡电流感应相位的互位时间关系,通过光电耦合自动识别,采用光电耦合器做本电路相位耦合开关,与(本人实验)利用晶体三极管做相位耦合开关,可省去一至两组独立的同步相位触发电路,同样利用晶体管半导特性做相位耦合开关,技术特征相等同,选择光电耦合器相对合理。利用相位识别已可行,但在实际运用中受到电源线路用电设施使用性质有所影响,电阻性用电设备在线漏电或窃电时,零序互感器所感应的相位与电源线路频率相位同步,而容性、感性用电设备与电源线路频率同步,但相位确有偏移和信号形态差异现象,这是用电设施使用性质的固有现象,在小型互感器中小电流状态下显示更为突出,这给用电设施在线漏电或窃电的功率运算,设定和识别带来明显误差,为解决克服这一固有弊端,本实用新型采用四只电阻,一只无极性电容对容性、感性与阻性用电设施的感应信号进行平衡修正,将半波感应相位信号滤波成为直流信号加以储能,以能量形式向后极电路输送识别信号,使容性、感性和阻性三者用电设施兼容,弥补了小型互感器的自身缺陷,将识别电流误差控制在最小范围。例:本实用新型电阻性用电设备在线漏电或窃电电流(30mA设定值)时,其感性用电设备无论负载、空载均在(28mA-32mA)左右电子电路动作,实践得出改进后的确切效果,致此,总体识别技术方案形成,在无极性电容两端产生正、负相反的两种直流信号,以区分漏电和窃电。
2、显示电路方案
本实用新型采用电流方向识别指示电路,将前极识别电路的正、负直流信号送往放大电路进行放大,再将放大后的高低电平进行区间可调设定(电源线路漏电、窃电电流设定值),设定后再放大显示漏电和窃电,有运算放大电路完成,另附电路工作稳压电源电路图。见说明书附图:图2。
3、辅助显示电路方案
是在识别显示电路漏电或窃电显示后的模拟功率大小指示,同时兼单线窃电指示及电子电路的分流限幅,此电路有零序互感器与发光二极管配合完成,做到双重运用。见附图图1中(39)(6)(7)(8)(9)。
将上述电路方案组合构成此实用新型完整电路图,见说明书附图图3,图4与图2组合。电子元件参考及性能参考见实施例,此实用新型是在业余条件下制成的,除说明书附图图1图4为此实用新型主要技术原理图外,其它电路均为辅助实施电路,所用电子元器件仅作参考,重在原理。
有益效果
本实用新型的有益效果是:能够直观反映电源供电线路的工作状态(类似于交通警示、指示灯作用),方便于供电和用电的双重利益,电子线路简单可靠,对于用电计量设施既能结合也能配合,使用常规电子元器件、价廉。
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是本实用新型主要技术方案识别电路原理图。
图2是本实用新型显示电路原理图。
图3是本实用新型识别指示电路完整电路图。
图4是本实用新型主要技术方案识别电路原理图。
图5是本实用新型结合计量实施运用效果示意图。
图6是专利申请号2007201290204主要技术方案识别电路原理图。(供参考对比)
图1中,39、零序互感器,1、2、3、为零序互感器线圈绕组端点,4、分流电阻,5、整形电容,6、7、8、9、发光二极管,10、11、12、13、28、限流电阻,14、15、16、17、晶体二极管,18、19、20、21光电耦合器,22、23、24、25限流分压电阻,26、匹配电阻,27、无极性电容,29、电感隔离变压器,30、电能计量取样电阻,31、32、交流电源输入端,33、34、交流电源输出端,35、36、识别信号输出端,37、38、电感隔离变压器次级交流输出端。
图2中,40、41、61、62、63、64、晶体二极管,42、54、55、57、59、限流电阻,43、44、47、49、分压电阻,46、信号增益放大电阻,48、区间电压设定可调电阻,45、50、51、运算放大器,52、光电耦合器,53、56、58、发光二极管,67、三端稳压器,60、65、66、68、滤波电容,69、70、电路工作电源连接端,71、72、隔离窃电信号输出端。
图3,图3是由图1电子识别电路与图2电子显示电路的组合电路。
图4,39、零序互感器,1、2、3、为零序互感器线圈绕组端点,4、分流电阻,5、整形电容,6、7、8、9、发光二极管,10、11、12、13、28、限流电阻,14、15、16、17、晶体二极管,18、19、20、21、光电耦合器,22、23、24、25、限流分压电阻,26、匹配电阻,27、无极性电容,84、74、78、限流电阻,75、81、运算放大器,76、77、分压电阻,79、晶体二极管,82、信号放大电阻,80、83、输入匹配电阻,70、69、直流工作电源输入端,30、电能计量取样电阻,31、32、交流电源输入端,33、34、交流电源输出端,35、36、识别信号输出端。
具体实施方式
在图1中,零序互感器(39),串通于交流电源线路(31)(32)(33)(34)中,零序互感器线圈绕组(1)端与电阻(4)(12)一端,发光二极管(6)(8)正极,(7)(9)负极电连接,零序互感器线圈绕组(3)端与电阻(4)另一端,电阻(10)(11)(13)一端电容(5)另一端电连接,发光二极管(6)负极,(7)正极与电阻(10)另一端电连接,发光二极管(8)负极(9)正极与电阻(11)另一端电连接,电阻(12)另一端与晶体二极管(14)负极(15)正极电连接,电阻(13)另一端与晶体二极管(16)正极(17)负极电连接,晶体二极管(14)正极与光电耦合器(18)内部光敏三极管集电极电连接,晶体二极管(17)正极与光电耦合器(21)内部光敏三极管集电极电连接,晶体二极管(15)负极与光电耕合器(19)内部光敏三极管发射极电连接,晶体二极管(16)负极与光电耦合器(20)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(22)一端与光电耦合器(18)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(23)一端与光电耦合器(19)内部光敏三极管集极电连接,电阻(24)一端与光电耦合器(20)内部光敏三极管集电极电连接,电阻(25)与光电耦合器(21)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(22)(23)(24)(25)另一端与电阻(26)一端,无极性电容(27)一端电连接,零序互感器线圈绕组公共端(2)与电阻(26)另一端,无极性电容(27)另一端电连接,光电耦合器(18)内部发光二极管负极与电阻(84)一端电连接,光电耦合器(18)内部发光二极管正极与光电耦合器(19)内部发光二极管负极电连接,光电耦合器(19)内部发光二极管正极与光电耦合器(20)内部发光二极管负极、运算放大器(75)输出端电连接,光电耦合器(20)内部发光二极管正极与光电耦合器(21)内部发光二极管负极电连接,光电耦合器(21)内部发光二极管正极与电阻(74)一端电连接,电阻(78)一端与电阻(80)一端、电阻(83)一端电连接,电阻(83)一端电连接,电阻(83)另一端与电阻(82)一端、运算放大器(81)相反输入端电连接,电阻(82)另一端与运算放大器(81)输出端、二极管(79)负极电连接,电阻(80)另一端与二极管(79)正极、运算放大器(75)相同输入端电连接,电阻(77)一端与电阻(76)一端、运算放大器(75)相反输入端电连接,直流工作电源正极(70)端与运算放大器(75)(81)负极电源工作端,电阻(77)另一端、交流供电线路(31)端电连接。电阻(28)一端与光电耦合器(20)(21)内部发光二极管正极,光电耦合器(18)(19)内部发光二极管负极电连接,电阻(28)另一端与电感隔离变压器线圈绕组次极(37)电连接,光电耦合器(20)(21)内部发光二极管负极与光电耦合器(18)(19)内部发光二极管正极,电感隔离变压器线圈绕组次级(38)电连接,电感隔离变压器初级线圈与交流电源线路(31)(32)电连接,能量计量取样电阻(30)串通于交流电源线路(31)(33)线路中(配合使用),如线路出现漏电或窃电在电路(35)(36)两端输出正、负相反的两种直流信号电压,用以区分漏电和窃电。
在图2中,晶体二极管(40)负极,(41)正级与电阻(42)一端电连接,电阻(42)另一端与运算放大器(45)相反输入端,电阻(46)一端电连接,晶体二极管(40)正极,(41)负极与电阻(43)(44)一端,运算放大器(45)相同输入端电连接,电阻(46)另一端与运算放大器(45)输出端,(51)相反输入端,(50)相同输入端电连接,电阻(47)一端与可调电阻(48)一端,运算放大器(51)相同输入端电连接,电阻(49)一端与调电阻(48)另一端,运算放大器(50)相反输入端电连接,运算放大器(51)输出端与电阻(54)一端电连接,运算放大器(50)输出端与电阻(55)(57)一端电连接,电阻(54)另一端与发光二极管(53)负极电连接,电阻(57)另一端与发光二极管(56)负极电连接,电阻(59)一端与发光二极管(58)负极电连接,电阻(55)另一端与光电耦合器(52)内部发光二极管负极电连接,直流电源输入端(70)正极与电容(60)正极,电阻(59)(49)(44)另一端,运算放大器(45)(50)(51)工作电源正极输入端电连接,直流电源输入(69)负极与电容(60)负极,发光二极管(58)(56)(53)正极,光电耦合器(52)内部发光二极管正极,电阻(47)(43)另一端,运算放大器(45)(50)(51)工作电源负极电连接,直流电源电路有电感隔离变压器(29)与二极管(61)(62)(63)(64),电容(65)(66)(68)三端稳压器(67)组合构成,电路正极输出端(70),负极输出端(69),图中,电路工作指示灯(58),漏电指示灯(53),窃电指示灯(56),窃电隔离信号输出端(71)(72)。
图3,图3是由图1电子识别电路与图2电子显示电路的组合电路,将图1中(35)(36)对应电连接,电感隔离变压器(29)为图1、图2公共使用,由此,构成本实用新型识别指示电路完整电路,附图3。
在图4中,零序互感器(39),串通于交流电源线路(31)(32)(33)(34)中,零序互感器线圈绕组(1)端与电阻(4)(12)一端,发光二极管(6)(8)正极,(7)(9)负极电连接,零序互感器线圈绕组(3)端与电阻(4)另一端,电阻(10)(11)(13)一端电容(5)另一端电连接,发光二极管(6)负极,(7)正极与电阻(10)另一端电连接,发光二极管(8)负极(9)正极与电阻(11)另一端电连接,电阻(12)另一端与晶体二极管(14)负极(15)正极电连接,电阻(13)另一端与晶体二极管(16)正极(17)负极电连接,晶体二极管(14)正极与光电耦合器(18)内部光敏三极管集电极电连接,晶体二极管(17)正极与光电耦合器(21)内部光敏三极管集电极电连接,晶体二极管(15)负极与光电耕合器(19)内部光敏三极管发射极电连接,晶体二极管(16)负极与光电耦合器(20)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(22)一端与光电耦合器(18)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(23)一端与光电耦合器(19)内部光敏三极管集极电连接,电阻(24)一端与光电耦合器(20)内部光敏三极管集电极电连接,电阻(25)与光电耦合器(21)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(22)(23)(24)(25)另一端与电阻(26)一端,无极性电容(27)一端电连接,零序互感器线圈绕组公共端(2)与电阻(26)另一端,无极性电容(27)另一端电连接,光电耦合器(18)内部发光二极管负极与电阻(84)一端电连接,光电耦合器(18)内部发光二极管正极与光电耦合器(19)内部发光二极管负极电连接,光电耦合器(19)内部发光二极管正极与光电耦合器(20)内部发光二极管负极、运算放大器(75)输出端电连接,光电耦合器(20)内部发光二极管正极与光电耦合器(21)内部发光二极管负极电连接,光电耦合器(21)内部发光二极管正极与电阻(74)一端电连接,电阻(78)一端与电阻(80)一端、电阻(83)一端电连接,电阻(83)一端电连接,电阻(83)另一端与电阻(82)一端、运算放大器(81)相反输入端电连接,电阻(82)另一端与运算放大器(81)输出端、二极管(79)负极电连接,电阻(80)另一端与二极管(79)正极、运算放大器(75)相同输入端电连接,电阻(77)一端与电阻(76)一端、运算放大器(75)相反输入端电连接,直流工作电源正极(70)端与运算放大器(75)(81)负极电源工作端,电阻(77)另一端、交流供电线路(31)端电连接。电阻(28)一端与光电耦合器(20)(21)内部发光二极管正极,光电耦合器(18)(19)内部发光二极管负极电连接,电阻(28)另一端与电感隔离变压器线圈绕组次极(37)电连接,光电耦合器(20)(21)内部发光二极管负极与光电耦合器(18)(19)内部发光二极管正极,电感隔离变压器线圈绕组次级(38)电连接,电感隔离变压器初级线圈与交流电源线路(31)(32)电连接,能量计量取样电阻(30)串通于交流电源线路(31)(33)线路中(配合使用),如线路出现漏电或窃电在电路(35)(36)两端输出正、负相反的两种直流信号电压,用以区分漏电和窃电。
将附图图4电子识别电路中(70)(69)(35)(36)与附图图2电子显示电路中(70)(69)(35)(36)对应电连接,构成又一种识别指示电路。
电子元器件参考及性能参考数据:
图3图4中,零序互感器(39)取小型漏电保护电路电源互感器磁芯,线圈自行绕制1000匝左右,中间抽头。
发光二极管:(6)(7)(8)(9)取超高亮度低导通电压发光管,且(6)(7)与(8),(8)与(9)导通电压差,0.1V-0.3V,便于在线漏电、窃电模拟功率大小及单线窃电功率大小指示的观察,(53)(56)(58)无要求,以发光管颜色确定功能。
光电耦合器:(18)(19)(20)(21)(52)取CP817或类似。
晶体二极管:(14)(15)(16)(17)取锗型材料IN60,(40)(41)(61)(62)(63)(64)(79)取硅型材料IN007。
集成电路:(45)(50)(51)(75)(81)取LM324运算放大器,(67)取KA7805。
电阻:(2)(46)(76)(77)25KΩ,(10)(11)50Ω,(12)(13)(83)10KΩ,(22)(23)(24)(25)3KΩ,(26)50KΩ,(28)4.7KΩ,(42)(54)(55).
(57)(74)(84)300Ω,(59)500Ω,(44)(43).(49)(47)12KΩ,(78)1MΩ,(80)(82)100KΩ,(48)0-5KΩ,(30)电能计量设施取样电阻(配合使用)。
电容:(5)0.01uF,(66)0.1uF,(60)(68)100uF,(65)470uF,(27)无极性电容取二只220uF电解电容串联使用。
电感变压器:取小型次级电压双12V变压器。
性能:本实用新型交流供电线路无论漏电或窃电电流≥30mA时(设定值可调),漏电有发光二极管(53)显示,窃电有发光二极管(56)显示,电流≥200mA时,有发光二极管(6)(7)(8)(9)根据电流大小逐步进行功率大小辅助指示,兼单线窃电指示(交流供电计量设备线路一根相线运行)。
结合电能计量设(电能表)实施运用示意图
图5中,交流供电线路输入端(31)(32),输出端(33)(34),线路正常供电指示灯(58),常规用电计量闪烁指示灯(73),漏电(频闪)指示灯(53),窃电(频闪)指示灯(56),漏电、窃电功率大小辅助指示兼单线窃电指示灯(6)(7)(8)(9),用电计量脉冲隔离采集兼窃电信号隔离采集输出端(71)(72)。
Claims (2)
1、一种单相交流供电线路漏电、窃电识别指示电路,它是利用交流电源线路电感隔离同步相位与不平衡电流感应相位的互位时间关系通过光电耦合来实现,其特征是:零序互感器(39),串通于交流电源线路(31)(32)(33)(34)中,零序互感器线圈绕组(1)端与电阻(4)(12)一端,电容(5)一端,发光二极管(6)(8)正极,(7)(9)负极电连接,零序互感器线圈绕组(3)端与电阻(4)另一端,电阻(10)(11)(13)一端,电容(5)另一端电连接,发光二极管(6)负极,(7)正极与电阻(10)另一端电连接,发光二极管(8)负极(9)正极与电阻(11)另一端电连接,电阻(12)另一端与晶体二极管(14)负极(15)正极电连接,电阻(13)另一端与晶体二极管(16)正极(17)负极电连接,晶体二极管(14)正极与光电耦合器(18)内部光敏三极管集电极电连接,晶体二极管(17)正极与光电耦合器(21)内部光敏三极管集电极电连接,晶体二极管(15)负极与光电耦合器(19)内部光敏三极管发射极电连接,晶体二极管(16)负极与光电耦合器(20)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(22)一端与光电耦合器(18)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(23)一端与光电耦合器(19)内部光敏三极管集极电连接,电阻(24)一端与光电耦合器(20)内部光敏三极管集电极电连接,电阻(25)与光电耦合器(21)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(22)(23)(24)(25)另一端与电阻(26)一端,无极性电容(27)一端电连接,零序互感器线圈绕组公共端(2)与电阻(26)另一端,无极性电容(27)另一端电连接,电阻(28)一端与光电耦合器(20)(21)内部发光二极管正极,光电耦合器(18)(19)内部发光二极管负极电连接,电阻(28)另一端与电感隔离变压器线圈绕组次极(37)电连接,光电耦合器(20)(21)内部发光二极管负极与光电耦合器(18)(19)内部发光二极管正极,电感隔离变压器线圈绕组次级(38)电连接,电感隔离变压器初级线圈与交流电源线路(31)(32)电连接。
2、一种单相交流供电线路漏电、窃电识别指示电路,它是利用交流电源线路同步取样信号放大相位与不平衡电流感应相位的互位时间关系通过光电耦合来实现,其特征是:零序互感器(39),串通于交流电源线路(31)(32)(33)(34)中,零序互感器线圈绕组(1)端与电阻(4)(12)一端,发光二极管(6)(8)正极,(7)(9)负极电连接,零序互感器线圈绕组(3)端与电阻(4)另一端,电阻(10)(11)(13)一端电容(5)另一端电连接,发光二极管(6)负极,(7)正极与电阻(10)另一端电连接,发光二极管(8)负极(9)正极与电阻(11)另一端电连接,电阻(12)另一端与晶体二极管(14)负极(15)正极电连接,电阻(13)另一端与晶体二极管(16)正极(17)负极电连接,晶体二极管(14)正极与光电耦合器(18)内部光敏三极管集电极电连接,晶体二极管(17)正极与光电耦合器(21)内部光敏三极管集电极电连接,晶体二极管(15)负极与光电耦合器(19)内部光敏三极管发射极电连接,晶体二极管(16)负极与光电耦合器(20)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(22)一端与光电耦合器(18)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(23)一端与光电耦合器(19)内部光敏三极管集极电连接,电阻(24)一端与光电耦合器(20)内部光敏三极管集电极电连接,电阻(25)与光电耦合器(21)内部光敏三极管发射极电连接,电阻(22)(23)(24)(25)另一端与电阻(26)一端,无极性电容(27)一端电连接,零序互感器线圈绕组公共端(2)与电阻(26)另一端,无极性电容(27)另一端电连接,光电耦合器(18)内部发光二极管负极与电阻(84)一端电连接,光电耦合器(18)内部发光二极管正极与光电耦合器(19)内部发光二极管负极电连接,光电耦合器(19)内部发光二极管正极与光电耦合器(20)内部发光二极管负极、运算放大器(75)输出端电连接,光电耦合器(20)内部发光二极管正极与光电耦合器(21)内部发光二极管负极电连接,光电耦合器(21)内部发光二极管正极与电阻(74)一端电连接,电阻(78)一端与电阻(80)一端、电阻(83)一端电连接,电阻(83)一端电连接,电阻(83)另一端与电阻(82)一端、运算放大器(81)相反输入端电连接,电阻(82)另一端与运算放大器(81)输出端、二极管(79)负极电连接,电阻(80)另一端与二极管(79)正极、运算放大器(75)相同输入端电连接,电阻(77)一端与电阻(76)一端、运算放大器(75)相反输入端电连接,直流工作电源正极(70)端与运算放大器(75)(81)正极电源工作端,电阻(84)另一端、电阻(76)另一端电连接,直流工作电源负极(69)端与运算放大器(81)相同输入端、运算放大器(75)(81)负极电源工作端,电阻(77)另一端、交流供电线路(32)端电连接,电阻(78)另一端与交流供电线路(31)端电连接。
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