CN201408980Y - 单相智能用电保护开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单相智能用电保护开关，包括主开关、直流稳压电路模块、单片机、驱动电路模块、过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块、漏电检测电路模块和故障指示电路模块；主开关串接在单相电源电路上，三个检测电路模块的输入端分别连接单相电源电路采样，而输出端则接单片机采集端；单片机的一个输出端经驱动电路模块连接主开关，另一输出端接故障指示电路模块，所述单相电源电路电源经直流稳压电路模块输出并提供各部分工作所需电压。本实用新型与传统用电保护开关相比，具备自动重合闸及在线检测功能，从根本上解决了防雷产品与用电保护开关配套使用时的矛盾，且防护功能全面，更加安全可靠，可真正实现无人值守的用电管理。

Description

单相智能用电保护开关

技术领域

本实用新型涉及一种单相智能用电保护开关。

背景技术

目前在通信行业和民用等领域所用的传统用电保护开关主要有：空气开关、漏电保护开关以及空漏组合开关、保险丝等。

空气开关也就是断路器，在电路中作接通、分断和承载额定工作电流之用，当线路或用电设备发生过载、短路等情况时进行保护，断路器的动、静触头及触杆设计成平行状，利用短路产生的电动斥力使动、静触头断开。当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣额定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。

漏电保护开关将火线和零线同时穿过一个O型磁环作为初级，次级用N匝输出推动一个电磁机构，电磁机构动作则脱扣。正常情况下火线和零线上的电流流进等于流出，所以感应出来的次级电压为零，当火线或零线有一根线对地有接地电阻或短路，则火线和零线上的电流出现电压差，通过次级感应出来，当到一定的差值就推动电磁机构脱开主回路切断电源，从人身安全角度考虑，漏电保护电流一般控制在30mA以内，0.1秒内动作。

很多安装在户外的用电设备，由于分布广、工作环境差，由此带来了一系列问题，其中最突出的特点是安全供电问题，按照国家标准和相关行业标准的要求，所有安装室外的用电设备除了应安装漏电保护开关或空气开关等传统用电保护开关之外，还必须加装防雷设备加以保护。防雷设备的工作原理是当有感应雷电波侵入电源或信号传输线时，其内部防雷组件将以纳秒级(＜25ns)的响应速度呈现低阻抗状态，迅速将雷电流泄放到大地，将把由雷电引起的过电压限制在用电设备可以承受的耐压范围以内，确保电气设备的安全运行；但防雷设备在泄放电流时会引起用电保护开关(空气开关、漏电开关等)跳闸，尤其是在雷雨天气，更是容易引起大面积跳闸；这就产生了传统用电保护开关与防雷产品配套使用时的矛盾。

根据统计数据，可以发现在一次雷暴的天气约有20％-30％的户外用电设备的漏电开关跳闸，有的地区最严重的超过50％，使大面积户外用电设备中断工作，同时，还因气候恶劣，无法及时恢复设备工作，给国民经济带来较大经济损失。事实上，这些跳闸仅仅只需要人工简单合闸，就可以恢复设备工作。但由于空气开关、漏电开关跳闸后不能自动合闸，需要人工逐一合闸，加上设备分布太广、数目太多，加之很多设备装在荒郊野外、有的电源开关锁在居民宿舍、单位大院里，给恢复工作带来极大的困难。而且另一方面，目前如上述已投入防护使用的传统用电保护开关本身功能有限、防护不全面、可靠性欠佳，尤其是电路检测手段单一，常常会误差错动，而分闸后又缺乏在线检测和故障识别指示，常常导致误合闸引发安全事故。

发明内容

本实用新型目的是：针对背景技术中提到的传统用电保护开关存在的不足而提供一种能够自动重合闸、且防护功能全面、安全可靠的单相智能用电保护开关。

本实用新型的技术方案是：一种单相智能用电保护开关，包括主开关、直流稳压电路模块、单片机、驱动电路模块、过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块、漏电检测电路模块和故障指示电路模块；所述主开关串接在单相电源电路上，过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块和漏电检测电路模块三者的输入端连接在单相电源电路上采样，而输出端则接入单片机采集端；所述单片机的一个输出端经驱动电路模块连接主开关，另一输出端连接故障指示电路模块，所述单相电源电路电源经直流稳压电路模块输出并提供主开关、单片机、驱动电路模块、故障指示电路模块和各检测电路模块工作所需电压。

本实用新型中所述直流稳压电路模块由变压器T1、桥式整流电路D1、三极管U1、三端稳压器TL1、TL2、U2，电阻R1～R3、R6、R7，滤波电容C1～C5，C7、C8和C17共同连接组成；其中电阻R1、R2、R6，三端稳压器TL1、电容C17和三级管U1共同连接组成稳压扩流电路；而电阻R7、三端稳压器TL2及电容C7和C8连接组成取样电路；单相电源电路经T1降压、稳压扩流电路稳压扩流、C1滤波后一边经R3降压、C2滤波输出直流工作电压VIN，另一边则继续经C3滤波、U2稳压、C4、C5滤波输出直流工作电压VCC，而VCC则再经取样电路降压、稳压并滤波后输出直流参考电压VREF；所述主开关由磁保持继电器JD1、JD2，二极管D2、D3、电阻R10、R18，电容C9、C13共同连接而成；所述驱动电路模块由光耦OP1、OP2，电阻R31～R34及三极管Q1～Q6共同连接而成；所述JD1、JD2的主触点分别串接在单相电源电路的相线L和中线N上，R10、C9串联后接在继电器JD1的主触点两端作为灭弧电路，而R18、C13串联后接在继电器JD2的主触点两端作为灭弧电路；单片机U取VCC为工作电压，其一路输出控制信号OUT1经R31接入OP1输入端，OP1输出端接电阻R33再依次经Q1、Q2、Q3逐级驱动后分别连接到JD1、JD2的一个辅助触点，并分别与JD1、JD2的线圈及接入JD1、JD2的直流工作电压VIN构成回路；单片机U的另一路输出控制信号OUT2经R32接入OP2输入端，OP2输出端接电阻R34再依次经Q4、Q5、Q6逐级驱动后分别连接到JD1、JD2的另一辅助触点，并也分别与JD1、JD2的线圈及接入JD1、JD2的直流工作电压VIN构成回路；D2和D3作为继电器保护电路分别接在控制信号OUT1和VIN之间以及OUT2和VIN之间；VCC和VIN分别接在OP1两侧，及OP2两侧为它们供电。

实用新型中所述过/欠压检测电路模块由电阻R4、R5、R8、R12、R13、R15、R17，可调电阻RW1、运算放大器U3A、U3B、U3D，电容C12、稳压二极管TV2共同连接而成；单相电源电路的相线L经R4、R5降压、VREF抬高电平、U3A跟随后再经电阻R8接入U3B负输入端，而中线N经R12、R13降压、VREF抬高电平、U3D跟随后再经电阻R15接入U3B正输入端，两路电压经U3B差动放大后串接R17，最后经C12滤波、TV2稳压保护后输出电压采集信号ADU至单片机U的采集端口，所述可调电阻RW1接在U3B负输入端和输出端之间。

本实用新型中所述短路/过载检测电路模块由O型电流互感器、可调电阻RW2，电阻R11、R14、R16，电容C10、C11，稳压二极管TV1、运算放大器U3C共同连接而成；单相电源电路穿过O型电流互感器，RW2和C10均串接在单相电源电路的相线L和中线N之间，C10一端接入U3C正输入端，C10另一端接VREF，同时该端经R11接入U3C负输入端，该负输入端经R14接U3C输出端；O型电流互感器感应得到的电流信号经RW2电压采样后由VERF抬高电平、U3C放大后串接R16，最后经C11滤波、TV1稳压保护后输出电流采集信号ADI至单片机U的采集端口。

本实用新型中所述漏电检测电路模块由O型零序电流互感器、可调电阻RW3，电阻R20～R23，电容C14、C16，稳压二极管TV3和运算放大器U4A共同连接构成；单相电源电路穿过O型零序电流互感器，RW3和C14均串接在单相电源电路的相线L和中线N之间，C14一端经R20接入U4A正输入端，另一端接VREF，同时该端经R21接入U4A负输入端，该负输入端经R22接U4A输出端；O型零序电流互感器感应得到的电流信号经RW3电压采样后由VERF抬高电平、U4A放大后串接R23，最后经C16滤波、TV3稳压保护后输出电流采集信号ADN至单片机U的采集端口。

本实用新型中所述故障指示电路模块由限流电阻R21～R26和发光二极管LED1～LED6构成；VCC接在限流电阻R21～R26一端，而限流电阻R21～R26的另一端分别经LED1～LED6接入单片机U的输出端口构成各自回路。

本实用新型中所述单片机U带有RS485通信接口，采用MODBUS协议，将所有数据采集量、开关量传送给监控平台，可以对供电线路和负载进行远程监控，方便实现遥信、遥测、遥控，同时，还可实现本实用新型智能型用电保护开关的在线升级。

本实用新型所述的这种单相智能用电保护开关还包括连接单相电源电路的防雷击浪涌保护模块，该防雷击浪涌保护模块由串接在相线L和中线N之间的压敏电阻和放电管构成，通过全模保护方式对单相供电电路实行保护。

本实用新型在运行过程中，过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块和漏电检测电路模块对单相电源电路进行实时检测，并将检测数据传送给单片机进行判断处理，若检测到单相电源电路中存在过压、欠压、短路、过载、漏电等故障时，单片机会及时通过驱动电路模块控制主开关断开电路，对被保护设备和供电电路实施保护；同时通过故障指示电路模块及时显示故障情况，为电路检测、排除故障提供方便。

当主开关断开后，三个检测电路模块将继续对电路进行检测，直至故障排除，电路正常后单片机会及时通过驱动电路模块控制主开关接通电路，确保用电设备正常工作。若故障始终存在，则主开关保持不接通，直到故障被排除；这样使用电更为安全可靠。

本实用新型优点是：

本实用新型所述的这种单相智能用电保护开关具有过电压、欠电压、过载、短路、漏电等主要电气故障的保护功能，并具有故障识别、故障指示、合闸前故障检测、远程监控、在线修改参数及软件升级等功能，与传统的用电保护开关相比，防护功能更加全面，使用起来更加安全可靠。

本实用新型尤其适合同防雷设备配合使用，当检测到因雷击引起的过电压或过电流时，保护开关跳闸保护，而雷击过后，检测到供电线路恢复正常时，保护开关能够自动重合闸恢复供电；因此本实用新型从根本上消除了与防雷产品之间存在的矛盾，能够真正实现无人值守的用电管理，进一步保证室外用电设备的用电安全。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的电路原理图(I)；

图3为本实用新型的电路原理图(II)。

具体实施方式

实施例：如图1所示，本实施例所述单相智能用电保护开关由主开关、直流稳压电路模块、单片机、驱动电路模块、过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块、漏电检测电路模块、故障指示电路模块和防雷击浪涌保护模块共同组成。

所述主开关串接在单相电源电路上，过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块和漏电检测电路模块三者的输入端连接在单相电源电路上采样，而输出端则接入单片机采集端；所述单片机的一个输出端经驱动电路模块连接主开关，另一输出端连接故障指示电路模块，所述单相电源电路电源经直流稳压电路模块输出并提供主开关、单片机、驱动电路模块、故障指示电路模块和各检测电路模块工作所需电压；所述防雷击浪涌保护模块连接在单相电源电路上。

具体结合图2、图3所示对实施例各部分电路模块的组成及功能进行说明：

图2所示的BS板上集成有主开关、直流稳压电路模块、过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块、漏电检测电路模块、防雷击浪涌保护模块；而图3所示的CPU板上则集成有单片机、故障指示电路模块和驱动电路模块；且BS板与CPU板间通过J1端子相关联。

BS板上所述的直流稳压电路模块由变压器T1、桥式整流电路D1、三极管U1、三端稳压器TL1、TL2、U2，电阻R1～R3、R6、R7，滤波电容C1～C5，C7、C8和C17共同连接组成；其中电阻R1、R2、R6，三端稳压器TL1、电容C17和三级管U1共同连接组成稳压扩流电路，目的是提高直流稳压电路的带载能力；而电阻R7、三端稳压器TL2及电容C7和C8连接组成取样电路。

220V单相电源电路从BS板上的DZ1端子引入，相线L一路经开关SK1接变压器T1的初级线圈一端，而中线N一路接初级线圈另一端；变压器T1的次级线圈感应并输出低压经稳压扩流电路稳压扩流、C1滤波后一边通过R3降压、C2滤波输出直流工作电压VIN，另一边则继续经C3滤波、U2稳压、C4、C5滤波输出直流工作电压VCC，而VCC则再经取样电路降压、稳压并滤波后输出直流参考电压VREF。

所述VCC经J1端子接入CPU板为单片机U供电。

所述防雷击浪涌保护模块由压敏电阻RV1、RV2、RV4和放电管FD1、FD2共同连接而成，其中RV2和FD2串联后接在相线L和中线N之间；RV1、RV4和FD1依次串联后接在相线L和中线N之间，FD1同时接地。该防雷击浪涌保护模块通过全模保护方式对单相交流电源进行雷击浪涌保护，放电电流达10kA(8/20us)。

所述主开关由磁保持继电器JD1、JD2，二极管D2、D3、电阻R10、R18，电容C9、C13共同连接而成；所述驱动电路模块由光耦OP1、OP2，电阻R31～R34及三极管Q1～Q6共同连接而成；

所述JD1、JD2的主触点分别串接在单相电源电路的相线L和中线N上，R10、C9串联后接在继电器JD1的主触点两端作为灭弧电路，而R18、C13串联后接在继电器JD2的主触点两端作为灭弧电路；

CPU板上的单片机U从J1端子取VCC作为工作电压，其一路输出控制信号OUT1经R31接OP1，经OP1隔离后接电阻R33，再依次经Q1、Q2、Q3逐级驱动后经J1端子输出至BS板，进而分别接至JD1、JD2的一个辅助触点，并分别与JD1、JD2的线圈及接入JD1、JD2的直流工作电压VIN构成回路；单片机U的另一路输出控制信号OUT2经R32接OP2，经OP2隔离后接电阻R34，再依次经Q4、Q5、Q6逐级驱动后经J1端子输出至BS板，进而分别连接到JD1、JD2的另一辅助触点，并也分别与JD1、JD2的线圈及接入JD1、JD2的直流工作电压VIN构成回路D2和D3作为继电器保护电路分别接在控制信号OUT1和VIN之间以及OUT2和VIN之间。

CPU板从J1端子取VCC和VIN，VCC和VIN分别接在OP1两侧，及OP2两侧为它们两者供电。单片机U输出控制信号OUT1为低电平，OUT2为高电平时继电器JD1、JD2吸合，接通电源，OUT1为高电平，OUT2为低点平时，继电器JD1、JD2断开，切断电源。

所述过/欠压检测电路模块由电阻R4、R5、R8、R12、R13、R15、R17，可调电阻RW1、运算放大器U3A、U3B、U3D，电容C12、稳压二极管TV2共同连接而成；单相电源电路的相线L经R4、R5降压、VREF抬高电平、U3A跟随后再经电阻R8接入U3B负输入端，而中线N经R12、R13降压、VREF抬高电平、U3D跟随后再经电阻R15接入U3B正输入端，两路电压经U3B差动放大后串接R17，最后经C12滤波、TV2稳压保护后输出电压采集信号ADU，该信号ADU经J1端子接至CPU板，从而接入单片机U的采集端口；所述可调电阻RW1接在U3B负输入端和输出端之间，通过调节可调电阻RW1可以对过压和欠压保护动作电压值进行设定。

所述短路/过载检测电路模块由O型电流互感器、可调电阻RW2，电阻R11、R14、R16，电容C10、C11，稳压二极管TV1、运算放大器U3C共同连接而成；单相电源电路穿过O型电流互感器(图中未画出)，该O型电流互感器接在图2中的J2端子上RW2和C10均串接在单相电源电路的相线L和中线N之间，C10一端接入U3C正输入端，C10另一端接VREF，同时该端经R11接入U3C负输入端，该负输入端经R14接U3C输出端；O型电流互感器感应得到的电流信号经RW2电压采样后由VERF抬高电平、U3C放大后串接R16，最后经C11滤波、TV1稳压保护后输出电流采集信号ADI，该信号ADI经J1端子接至CPU板，从而接入单片机U的采集端；通过调节可调电阻RW2可以对过载和断路保护动作电流值进行设定。

所述漏电检测电路模块由O型零序电流互感器、可调电阻RW3，电阻R20～R23，电容C14、C16，稳压二极管TV3和运算放大器U4A共同连接构成；单相电源电路穿过O型零序电流互感器(图中未画出)，该O型零序电流互感器接在图2中的J3端子上；RW3和C14均串接在单相电源电路的相线L和中线N之间，C14一端经R20接入U4A正输入端，另一端接VREF，同时该端经R21接入U4A负输入端，该负输入端经R22接U4A输出端；O型零序电流互感器感应得到的电流信号经RW3电压采样后由VERF抬高电平、U4A放大后串接R23，最后经C16滤波、TV3稳压保护后输出电流采集信号AND，该信号ADN经J1端子接至CPU板，从而接入单片机U的采集端；通过调节可调电阻RW3可以对漏电保护动作电流值进行设定。

所述故障指示电路模块由限流电阻R21～R26和发光二极管LED1～LED6构成。CPU板从J1端子取VCC接在限流电阻R21～R26一端，而限流电阻R21～R26另一端分别经LED1～LED6接入单片机U的输出端口构成各自回路。其中LED1为欠压指示灯，LED2为过压指示灯，LED3为漏电指示灯，LED4为过载指示灯，LED5为短路指示灯，LED6为电源指示灯。

本实施例中所述单片机U上还连接有拨码开关SS-13D01-G4，该拨码开关SS-13D01-G4的两个输入端分别输出信号SEL1、SEL2至单片机U中，通过拨动该拨码开关可以对本实施例保护开关的额定电流值进行设定：当SEL1为低电平，SEL2为高电平时，对应的额定电流为63A；当SEL1和SEL2均为高电平时，对应的额定电流为50A，当SEL1为高电平，SEL2为低电平时，对应的额定电流为40A。

本实施例中所述单片机U带有RS485通信接口，采用MODBUS协议，将所有数据采集量、开关量传送给监控平台，可以对供电线路和负载进行远程监控，方便实现遥信、遥测、遥控，同时，还可实现本实用新型智能型用电保护开关的在线升级。

下面对本实施例单相智能用电保护开关的工作过程做进一步说明：

开机：合上开关SK1，接通保护开关电源，保护开关进行自检：单片机U从J1端子读取ADU、ADI、ADN采样数据，并作相应判断处理，若电压、电流、漏电均在正常范围内正常，单片机U发送控制指令OUT1(低电平脉冲60ms)和OUT2(高电平脉冲60ms)至继电器JD1和JD2，继电器吸合，保护开关接通电源，在此过程中，单片机U将LED6置高电平，电源指示灯闪烁5S，电源接通后电源指示灯长亮；若电源存在故障，保护开关不合闸，并对故障类型做判断，同时相应故障指示灯点亮；

欠压保护：单片机U从J1端子实时读取ADU采样数据，当电源电压发生欠压(小于150V时)，ADU值小于单片机U程序内设定的过压保护值，并监测该值的持续时间，当时间小于3秒时，保护开关不动作，维持当前工作状态，当时间超过3秒时，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)至继电器JD1和JD2，继电器断开，切断电源，同时单片机U将LED1置低电平，欠压指示灯点亮。单片机U根据设定的时间(保护开关前3次检测时间为1、2、3分钟，此后为5分钟，31分钟后，检测时间为30分钟，不限次数)采集ADU数据，若检测到该数据仍然处于欠压状态，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)至继电器JD1和JD2，继电器保持断开，当检测到ADU数据正常后，单片机U发送控制指令OUT1(低电平脉冲60ms)和OUT2(高电平脉冲60ms)至继电器JD1和JD2，继电器吸合，保护开关接通电源；

过压保护：单片机U从J1端子实时读取ADU采样数据，当电源电压发生过压(大于290V时)，ADU值大于单片机U程序内设定的过压保护值，并监测该值的持续时间，当时间小于3秒时，保护开关不动作，维持当前工作状态，当时间超过3秒时，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)至继电器JD1和JD2，继电器断开，切断电源，同时单片机U将LED2置低电平，过压指示灯点亮。单片机U根据设定的时间(保护开关前3次检测时间为1、2、3分钟，此后为5分钟，31分钟后，检测时间为30分钟，不限次数)采集ADU数据，若检测到该数据仍然处于过压状态，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)至继电器JD1和JD2，继电器保持断开，当检测到ADU数据正常后，CPU发送控制指令OUT1(低电平脉冲60ms)和OUT2(高电平脉冲60ms)至继电器JD1和JD2，继电器吸合，保护开关接通电源；

漏电保护：单片机U从J1端子实时读取ADN采样数据，当电源发生漏电且漏电值大于30mA时，ADN值大于单片机U程序内设定的漏电保护值，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)至继电器JD1和JD2，继电器断开，切断电源，同时单片机U将LED3置低电平，漏电指示灯点亮。单片机U根据设定的时间(保护开关前3次检测时间为1、2、3分钟，此后为5分钟，31分钟后，检测时间为30分钟，不限次数)采集ADN数据，若检测到该数据仍然处于过压状态，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)到继电器JD1和JD2，继电器保持断开，当检测到ADN数据正常后，单片机U发送控制指令OUT1(低电平脉冲60ms)和OUT2(高电平脉冲60ms)到继电器JD1和JD2，继电器吸合，保护开关接通电源；

过载保护：单片机U从J1端子实时读取ADI采样数据，当电源负载电流过大，ADI值大于单片机U程序内设定的过载保护值，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)到继电器JD1和JD2，继电器断开，切断电源，同时单片机U将LED4置低电平，过载指示灯点亮。单片机U根据设定的时间(保护开关前3次检测时间为1、2、3分钟，此后为5分钟，31分钟后，检测时间为30分钟，不限次数)采集ADI数据，若检测到该数据仍然处于过载状态，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)到继电器JD1和JD2，继电器保持断开，当检测到ADI数据正常后，单片机U发送控制指令OUT1(低电平脉冲60ms)和OUT2(高电平脉冲60ms)到继电器JD1和JD2，继电器吸合，保护开关接通电源；

短路保护：单片机U从J1端子实时读取ADI采样数据，当电源负载电流过大，ADI值大于单片机U程序内设定的短路保护值，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)到继电器JD1和JD2，继电器断开，切断电源，同时单片机U将LED5置低电平，短路指示灯点亮。单片机U根据设定的时间(保护开关前3次检测时间为1、2、3分钟，此后为5分钟，31分钟后，检测时间为30分钟，不限次数)采集ADI数据，若检测到该数据仍然处于过载状态，单片机U发送控制指令OUT1(高电平脉冲60ms)和OUT2(低电平脉冲60ms)到继电器JD1和JD2，继电器保持断开，当检测到ADI数据正常后，单片机U发送控制指令OUT1(低电平脉冲60ms)，和OUT2(高电平脉冲60ms)到继电器JD1和JD2，继电器吸合，保护开关接通电源。

Claims (8)

1.一种单相智能用电保护开关，其特征在于包括主开关、直流稳压电路模块、单片机、驱动电路模块、过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块、漏电检测电路模块和故障指示电路模块；所述主开关串接在单相电源电路上，过/欠压检测电路模块、短路/过载检测电路模块和漏电检测电路模块三者的输入端连接在单相电源电路上采样，而输出端则接入单片机采集端；所述单片机的一个输出端经驱动电路模块连接主开关，另一输出端连接故障指示电路模块，所述单相电源电路电源经直流稳压电路模块输出并提供主开关、单片机、驱动电路模块、故障指示电路模块和各检测电路模块工作所需电压。

2.根据权利要求1所述的单相智能用电保护开关，其特征在于所述直流稳压电路模块由变压器T1、桥式整流电路D1、三极管U1、三端稳压器TL1、TL2、U2，电阻R1～R3、R6、R7，滤波电容C1～C5，C7、C8和C17共同连接组成；其中电阻R1、R2、R6，三端稳压器TL1、电容C17和三极管U1共同连接组成稳压扩流电路；而电阻R7、三端稳压器TL2及电容C7和C8连接组成取样电路；单相电源电路经T1降压、稳压扩流电路稳压扩流、C1滤波后一边经R3降压、C2滤波输出直流工作电压VIN，另一边则继续经C3滤波、U2稳压、C4、C5滤波输出直流工作电压VCC，而VCC则再经取样电路降压、稳压并滤波后输出直流参考电压VREF；所述主开关由磁保持继电器JD1、JD2，二极管D2、D3、电阻R10、R18，电容C9、C13共同连接而成；所述驱动电路模块由光耦OP1、OP2，电阻R31～R34及三极管Q1～Q6共同连接而成；所述JD1、JD2的主触点分别串接在单相电源电路的相线L和中线N上，R10、C9串联后接在继电器JD1的主触点两端作为灭弧电路，而R18、C13串联后接在继电器JD2的主触点两端作为灭弧电路；单片机U取VCC为工作电压，其一路输出控制信号OUT1经R31接入OP1输入端，OP1输出端接电阻R33再依次经Q1、Q2、Q3逐级驱动后分别连接到JD1、JD2的一个辅助触点，并分别与JD1、JD2的线圈及接入JD1、JD2的直流工作电压VIN构成回路；单片机U的另一路输出控制信号OUT2经R32接入OP2输入端，OP2输出端接电阻R34再依次经Q4、Q5、Q6逐级驱动后分别连接到JD1、JD2的另一辅助触点，并也分别与JD1、JD2的线圈及接入JD1、JD2的直流工作电压VIN构成回路；D2和D3作为继电器保护电路分别接在控制信号OUT1和VIN之间以及OUT2和VIN之间；VCC和VIN分别接在OP1两侧，及OP2两侧为它们供电。

3.根据权利要求2所述的单相智能用电保护开关，其特征在于所述过/欠压检测电路模块由电阻R4、R5、R8、R12、R13、R15、R17，可调电阻RW1、运算放大器U3A、U3B、U3D，电容C12、稳压二极管TV2共同连接而成；单相电源电路的相线L经R4、R5降压、VREF抬高电平、U3A跟随后再经电阻R8接入U3B负输入端，而中线N经R12、R13降压、VREF抬高电平、U3D跟随后再经电阻R15接入U3B正输入端，两路电压经U3B差动放大后串接R17，最后经C12滤波、TV2稳压保护后输出电压采集信号ADU至单片机U的采集端口，所述可调电阻RW1接在U3B负输入端和输出端之间。

4.根据权利要求2所述的单相智能用电保护开关，其特征在于所述短路/过载检测电路模块由O型电流互感器、可调电阻RW2，电阻R11、R14、R16，电容C10、C11，稳压二极管TV1、运算放大器U3C共同连接而成；单相电源电路穿过O型电流互感器，RW2和C10均串接在单相电源电路的相线L和中线N之间，C10一端接入U3C正输入端，C10另一端接VREF，同时该端经R11接入U3C负输入端，该负输入端经R14接U3C输出端；O型电流互感器感应得到的电流信号经RW2电压采样后由VERF抬高电平、U3C放大后串接R16，最后经C11滤波、TV1稳压保护后输出电流采集信号ADI至单片机U的采集端口。

5.根据权利要求2所述的单相智能用电保护开关，其特征在于所述漏电检测电路模块由O型零序电流互感器、可调电阻RW3，电阻R20～R23，电容C14、C16，稳压二极管TV3和运算放大器U4A共同连接构成；单相电源电路穿过O型零序电流互感器，RW3和C14均串接在单相电源电路的相线L和中线N之间，C14一端经R20接入U4A正输入端，另一端接VREF，同时该端经R21接入U4A负输入端，该负输入端经R22接U4A输出端O型零序电流互感器感应得到的电流信号经RW3电压采样后由VERF抬高电平、U4A放大后串接R23，最后经C16滤波、TV3稳压保护后输出电流采集信号ADN至单片机U的采集端口。

6.根据权利要求2所述的单相智能用电保护开关，其特征在于所述故障指示电路模块由限流电阻R21～R26和发光二极管LED1～LED6构成；VCC接在限流电阻R21～R26一端，而限流电阻R21～R26的另一端分别经LED1～LED6接入单片机U的输出端口构成各自回路。

7.根据权利要求2所述的单相智能用电保护开关，其特征在于所述单片机U带有RS485通信接口。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述单相智能用电保护开关，其特征在于还包括连接单相电源电路的防雷击浪涌保护模块，该防雷击浪涌保护模块由串接在相线L和中线N之间的压敏电阻和放电管构成。

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