CN210577755U - 新型剩余电流保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型/实用新型公开了一种新型剩余电流保护器，包括电源模块、通信模块、电压采样模块、零线电流采样模块、时钟模块和控制器模块；电源模块供电；电压采样模块采样电网电压信号并上传；零线电流采样模块采样零线电流信号并上传；通信模块通信；时钟模块给控制器模块提供时钟信号；控制器模块控制新型剩余电流保护器工作。本实用新型提供的这种新型剩余电流保护器，具有多种通信接口，能够稳定可靠的与外部设备进行通信，而且电路简单可靠，便于实施。

Description

新型剩余电流保护器

技术领域

本实用新型属于电力系统领域，具体涉及一种新型剩余电流保护器。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，电力系统的稳定可靠运行，就成为了电力系统最重要的任务之一。

剩余电流保护器是电气终端配电装置中使用最广泛的一种终端保护电器，能够接通、承载、分断正常电路条件的电流，在规定的异常条件下(如短路电流)也能接通、承载一定时间或者自动分断的机械开关电器。剩余电流保护器是配电系统不可或缺的一个重要环节。

但是，目前的剩余电流保护器，其通信功能一般采用的2G无线通信方式，其通信方式落后且面临着退网的风险；还有一部分剩余电流保护器采用的是有线通信(比如CAN总线或RS485总线等)的方式，但是其容易受到布线方式的干扰，实施不便，而且容易受到现场的电磁干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通信稳定可靠且便于实施的新型剩余电流保护器。

本实用新型提供的这种新型剩余电流保护器，包括电源模块、通信模块、电压采样模块、零线电流采样模块、时钟模块和控制器模块；通信模块、电压采样模块、零线电流采样模块和时钟模块均与控制器模块连接；电源模块供电；电压采样模块用于采样电网电压信号并上传控制器模块；零线电流采样模块用于采样零线电流信号并上传控制器模块；通信模块用于所述新型剩余电流保护器与外部设备进行通信；时钟模块用于给控制器模块提供时钟信号；控制器模块用于控制所述新型剩余电流保护器工作。

所述的新型剩余电流保护器还包括存储模块；存储模块与控制器模块连接，用于存储所述新型剩余电流保护器的参数。

所述的存储模块为由型号为AT25256的EEPROM芯片构成的电路。

所述的新型剩余电流保护器还包括遥信监测模块；遥信监测模块与控制器模块连接，用于将外部接入的遥信信号稳定的上传控制器模块。

所述的遥信监测模块为由隔离光耦构成的遥信监测模块。

所述的通信模块包括红外通信模块、RS485通信模块和电力线载波通信模块；红外通信模块、RS485通信模块和电力线载波通信模块并联，用于所述新型剩余电流保护器与外部设备进行通信。

所述的RS485通信模块为由型号为SP3485EN的RS485通信收发芯片构成的电路。

所述的载波通信模块为由型号为TXHX13的载波通信模块构成。

所述的电源模块包括整流电路和稳压电路；整流电路和稳压电路串联；整流电路用于将电网输入的交流电能转换为直流电能；稳压电路用于将直流电能转换为稳定的直流电能并供电。

所述的稳压电路包括5V电源电路和3.3V电源电路；5V电源电路用于将直流电能转换为稳定的额5V电源电压并供电；3.3V电源电路用于将5V电源信号转换为3.3V电源信号并供电。

所述的时钟模块为由型号为RX8025T的时钟芯片构成的电路。

所述的控制器模块为由型号为STM32F103RCT6的控制器芯片构成的电路。

本实用新型提供的这种新型剩余电流保护器，具有多种通信接口，能够稳定可靠的与外部设备进行通信，而且电路简单可靠，便于实施。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图。

图2为本实用新型的稳压电路的电路原理示意图。

图3为本实用新型的零线电流采样模块的电路原理示意图。

图4为本实用新型的红外通信模块的电路原理示意图。

图5为本实用新型的电压采样模块的电路原理示意图。

图6为本实用新型的存储模块的电路原理示意图。

图7为本实用新型的时钟模块的电路原理示意图。

图8为本实用新型的RS485通信模块的电路原理示意图。

图9为本实用新型的遥信监测模块的电路原理示意图。

图10为本实用新型的整流电路的电路原理示意图。

图11为本实用新型的控制器模块的电路原理示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的功能模块图：本实用新型提供的这种新型剩余电流保护器，包括电源模块、通信模块、电压采样模块、零线电流采样模块、时钟模块、存储模块、遥信监测模块和控制器模块；通信模块、电压采样模块、零线电流采样模块和时钟模块均与控制器模块连接；电源模块供电；电压采样模块用于采样电网电压信号并上传控制器模块；零线电流采样模块用于采样零线电流信号并上传控制器模块；通信模块用于所述新型剩余电流保护器与外部设备进行通信；时钟模块用于给控制器模块提供时钟信号；控制器模块用于控制所述新型剩余电流保护器工作；存储模块与控制器模块连接，用于存储所述新型剩余电流保护器的参数；遥信监测模块与控制器模块连接，用于将外部接入的遥信信号稳定的上传控制器模块。

如图2所示为本实用新型的稳压电路的电路原理示意图：稳压电路包括5V电源电路和3.3V电源电路；5V电源电路用于将直流电能转换为稳定的额5V电源电压并供电；3.3V电源电路用于将5V电源信号转换为3.3V电源信号并供电；

其中，5V电源电路为由型号为LM78L05的电源芯片构成的电路；3.3V电源电路为由型号为HT7533-1的电源芯片构成的电路。整流后的整流电源VCC通过电容C2和C3接地滤波后，输入到VR1芯片的输入端，芯片的输出端直接输入+5V电源信号，并通过电容C4和C5接地滤波后，再通过二极管D1保护，然后输入到电源芯片VR2的输入端；VR2的输出端直接输出+3.3V电源信号，并通过电容C6和C7接地并滤波。

如图3所示为本实用新型的零线电流采样模块的电路原理示意图：零线电流采样信号NTest通过电容C8和C9接地滤波后，再通过由运放U1(型号为MCP6001)构成的电压跟随器进行隔离后，输入到控制器模块。

如图4所示为本实用新型的红外通信模块的电路原理示意图：红外通信模块包括红外信号发送部分和红外信号接收部分；其中，控制器模块输出的驱动信号IR(一般为PWM信号)输出到开关管Q1和Q2的控制端，当Q1和Q2按照一定的规律导通和关断时，发光二极管D2在Q1和Q2导通时发光，而在Q1或Q2任意一个截止时截止，从而通过驱动信号IR控制发光二极管D2的发光，从而保证将信号通过D2发送出去。

在接收部分，红外接收芯片IR1用于接收红外光，并转换为电信号通过1脚输出到控制器模块；芯片的2脚直接接地，芯片的3脚则通过电阻R1连接电源信号VCPU。

如图5所示为本实用新型的电压采样模块的电路原理示意图：图中为一路电压采样电路，实际应用时可以设置三路电压采样电路，用于采样三路电压信号。

电网A相电压通过电容C11滤波后，通过电阻R6和R7进行采样，然后再通过电容C10滤波后，通过二极管D3进行保护，然后采样电压信号输入到控制器模块。

如图6所示为本实用新型的存储模块的电路原理示意图：存储模块为由型号为AT25256的EEPROM芯片构成的电路。芯片的1脚连接控制器模块输出的控制信号；芯片的2脚为芯片的输出引脚，其直接连接控制器模块并输出存储到额数据；芯片的3脚则直接连接电源信号VCPU；芯片的4脚直接接地；芯片的5脚作为数据输入引脚，连接控制器电路并获取输入的数据并进行存储；芯片的6脚连接控制器模块并获取时钟信号；芯片的7脚直接连接连接电源信号VCPU；芯片的8脚则直接连接电源信号并获取电能。

如图7所示为本实用新型的时钟模块的电路原理示意图：时钟模块为由型号为RX8025T的时钟芯片构成的电路。芯片的2脚和13脚直接连接控制器模块的串口通信引脚并进行数据交互，同时两个引脚各自也通过各自的上拉电阻(R12和R13)连接电源信号VCPU，从而保证引脚电平的稳定性；芯片的3脚直接接地；芯片的6脚直接连接电池并获取电能；芯片的7脚直接接地；芯片的10脚和11脚同时接地。

如图8所示为本实用新型的RS485通信模块的电路原理示意图：所述的RS485通信模块为由型号为SP3485EN的RS485通信收发芯片构成的电路。芯片(图中标示IC1)的1脚和4脚均通过光耦(U4和U6)隔离后连接控制器模块的通信引脚并进行数据交互；芯片的2脚和3脚则连接RS485控制信号；芯片的5脚直接接地，8脚连接电源信号VDD2；芯片的6脚和7脚为通信引脚，直接连接外部的RS485设备的通信引脚并通信，同时6脚和7脚之间、6脚和地之间、7脚和地之间均连接保护二极管进行防静电保护。

如图9所示为本实用新型的遥信监测模块的电路原理示意图：外部的遥信信号通过接口P2接入电路后，通过各自的隔离光耦(U7和U8)进行隔离后，上传到控制器模块的输入引脚；同时，两个输入引脚还通过各自的上拉电阻R26和R27连接电源信号并保证引脚的稳定性。

如图10所示为本实用新型的整流电路的电路原理示意图：外部输入的三相电压，通过整流桥(D12、D13和D14)进行整流后，再通过各自的RC电路(R37、R39和C29为一组，R41、R44和C30为一组，R47、R50和C31为一组)进行滤波后，再通过由运放构成的放大电路进行放大后，得到采样的电源信号并上传控制器模块；同时，输出的电能还通过二极管D16和D17进行保护，以及电容C34进行滤波后，得到电源信号I-VCC；图中运放U9(型号为MCP6002)的作用为：将采集到的微弱信号放大至单片机可以识别的信号。

如图11所示为本实用新型的控制器模块的电路原理示意图：控制器模块为由型号为STM32F103RCT6的控制器芯片构成的电路。芯片的15～17脚连接整流电路并获取三相电源的采样信号；芯片的21脚输入红外输出的数据信号IR-OUT，然后通过锁存器后输出红外输出信号IR；芯片的44脚和45脚连接时钟模块并获取时钟信号；芯片的42脚和43脚则连接RS485通信电路并进行485通信；芯片的37脚、39脚、40脚和36脚则连接存储模块并进行数据交互；芯片的30脚连接红外通信电路并获取红外芯片读数的红外数据信号；芯片的33脚和34脚连接遥信监测模块并获取遥信监测的信号；芯片的1脚、13脚、19脚、64脚、48脚和32脚则直接连接电源信号；芯片的8脚～10脚则连接电压采样模块并获取三相电压的采样信号。

Claims (10)

1.一种新型剩余电流保护器，其特征在于包括电源模块、通信模块、电压采样模块、零线电流采样模块、时钟模块和控制器模块；通信模块、电压采样模块、零线电流采样模块和时钟模块均与控制器模块连接；电源模块供电；电压采样模块用于采样电网电压信号并上传控制器模块；零线电流采样模块用于采样零线电流信号并上传控制器模块；通信模块用于所述新型剩余电流保护器与外部设备进行通信；时钟模块用于给控制器模块提供时钟信号；控制器模块用于控制所述新型剩余电流保护器工作。

2.根据权利要求1所述的新型剩余电流保护器，其特征在于还包括存储模块；存储模块与控制器模块连接，用于存储所述新型剩余电流保护器的参数；存储模块为由型号为AT25256的EEPROM芯片构成的电路。

3.根据权利要求1所述的新型剩余电流保护器，其特征在于还包括遥信监测模块；遥信监测模块与控制器模块连接，用于将外部接入的遥信信号稳定的上传控制器模块；遥信监测模块为由隔离光耦构成的遥信监测模块。

4.根据权利要求1～3之一所述的新型剩余电流保护器，其特征在于所述的通信模块包括红外通信模块、RS485通信模块和电力线载波通信模块；红外通信模块、RS485通信模块和电力线载波通信模块并联，用于所述新型剩余电流保护器与外部设备进行通信。

5.根据权利要求4所述的新型剩余电流保护器，其特征在于所述的RS485通信模块为由型号为SP3485EN的RS485通信收发芯片构成的电路。

6.根据权利要求4所述的新型剩余电流保护器，其特征在于所述的载波通信模块为由型号为TXHX13的载波通信模块构成。

7.根据权利要求1～3之一所述的新型剩余电流保护器，其特征在于所述的电源模块包括整流电路和稳压电路；整流电路和稳压电路串联；整流电路用于将电网输入的交流电能转换为直流电能；稳压电路用于将直流电能转换为稳定的直流电能并供电。

8.根据权利要求7所述的新型剩余电流保护器，其特征在于所述的稳压电路包括5V电源电路和3.3V电源电路；5V电源电路用于将直流电能转换为稳定的额5V电源电压并供电；3.3V电源电路用于将5V电源信号转换为3.3V电源信号并供电。

9.根据权利要求1～3之一所述的新型剩余电流保护器，其特征在于所述的时钟模块为由型号为RX8025T的时钟芯片构成的电路。

10.根据权利要求1～3之一所述的新型剩余电流保护器，其特征在于所述的控制器模块为由型号为STM32F103RCT6的控制器芯片构成的电路。

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