CN2191487Y

CN2191487Y - 剩余电流动作保护器

Info

Publication number: CN2191487Y
Application number: CN 94214193
Authority: CN
Inventors: 张宝明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2004-06-14

Abstract

本实用新型属于紧急保护电路装置，特别是涉及一种剩余电流动作保护器。它包括零序电流互感器、移相放大电路、剩余电流检测回路、驱动电路、执行机构、采样脉冲形成电路、电源电路。特征在于剩余电流检测回路由剩余电流采样电路、漏电变化量检测电路、漏电变化方向判别电路构成。其结构设计合理，克服了以往动作电流精确度不高，容易误动作等不足，从而提高三相交流电网剩余电流保护器的投运率。

Description

本实用新型属于紧急保护电路装置，特别是涉及一种剩余电流动作保护器。

在背景技术中，三相交流电网中使用的剩余电流动作保护器又称漏电保护器，其工作原理是检测零序电流互感器输出的剩余电流的振幅值或矢量，并以此作为执行机构动作的依据。由于三相交流电网相线对地存在漏电流，在各相漏电流振幅值不相等即不平衡时，其电流矢量和不等于零，零序电流互感器二次侧正比例输出此不平衡电流即剩余电流。在发生相线与大地之间的触电事故时，其零序电流互感器输出的是原剩余电流与触电电流二个电流的矢量和。由电工原理可知，二个同频率的正弦交流电流相加，仅在二个交流电流的初相位相同时，其和的振幅是二个交流电流振幅的代数和，而在二个正弦交流电流的初相位不相同时，其和的振幅是矢量和，这时不能用代数的方法来求得和的振幅值。因此仅检测剩余电流振幅的剩余电流动作保护器在运行中，会产生实际动作电流大于其额定动作电流的情况，即有保护“死区”缺陷。

为了使三相交流电网的剩余电流保护器能稳定可靠地动作，曾提出采用“相敏整流”的方法，例“相敏整流式脉冲电流型保安器”（实用新型专利GG85205360，1988年6月8日公告），“时控鉴幅漏电保安器”（实用新型专利GG87210963，1988年10月26日公告），及以后的“集成化时控鉴幅漏电保安器”（实用新型专利，CN2077614U，1991年5月22日公告）等方案，解决了以往三相交流电网的剩余电流动作保护器有保护“死区”的缺陷，但是目前的剩余电流保护器包括“相敏整流式脉冲电流型保安器”与“时控鉴幅漏电保安器”及“集成化时控鉴幅漏电保安器”，对三相交流电网中某相对地漏电电流突然减少而引起的剩余电流变化尚不能正确辨别，而导致剩余电流动作保护器的误动作，即还存在易误动作的缺点。

本实用新型的目的是提供一种剩余电流动作保护器，它不仅能克服三相交流电网的剩余电流动作保护器保护“死区”的缺陷，还能正确辨别三相交流电网中某相对地漏电电流突然减少而引起的剩余电流变化，而且动作电流精确度高，抗干扰能力强，因而减少了误动作现象。

图1为本实用新型剩余电流动作保护器结构框图，三相交流电源接A、B、C、O、端子，三相四线导线同方向穿过零序电流互感器（1）后，经执行机构（5）到负载侧A′、B′、C′、O′，零序电流互感器（1）的二次侧接移相放大电路（2）的输入端，移相放大电路（2）的输出端接剩余电流检测回路（3）的信号输入端，剩余电流检测回路（3）的输出端接驱动电路（4）的输入端，驱动电路（4）的输出端接执行机构（5）的控制输入端，控制三相交流电源的输出，采样脉冲形成电路（6）的输入端接三相交流电源A、B、C相线，采样脉冲形成电路（6）的输出端接剩余电流检测回路（3）的控制输入端，驱动电路（4）的另一输出端接采样脉冲形成电路（6）的控制输入端，电源电路（7）提供各个电路工作所需的直流电源。本实用新型剩余电流动作保护器特征在于剩余电流检测回路（3）由剩余电流采样电路、漏电变化量检测电路、漏电变化方向判别电路构成。

本实用新型与背景技术相比，提高了剩余电流动作保护器的响应速度与增强了抗干扰能力，减少了误动作，从而能提高三相交流电网剩余电流保护器的投运率。

图2为本实用新型剩余电流动作保护器的电原理图，其电路结构和工作原理描述如下：

三相交流电源接A、B、C、O、端子，三相四线导线同方向穿过零序电流互感器（1）后，经执行机构（5）到负载侧A′、B′、C′、O′，零序电流互感器（1）的二次侧接移相放大电路（2）的输入端，剩余电流信号经R1变换为电压信号经IC1、IC2移相放大后，输出到剩余电流检测回路（3）的信号输入端。采样脉冲形成电路（6）的输入端接三相交流电源A、B、C相线，电路中的运算放大器IC15、IC17、IC19将三相交流电源正弦波变换成矩形波，再经微分变换后，在三相交流电源本相的ωt＝π＋2kπ（k＝0，1，2…）时刻，即在A相的ωt＝π＋2kπ／3（k＝0，1，2…）时刻，IC16、IC18、IC20依次各输出一个脉冲，送至剩余电流检测回路（3）的控制输入端，控制模似开关对移相放大后的剩余电流信号进行采样。

剩余电流检测回路（3）由剩余电流采样电路、漏电变化量检测电路、漏电变化方向判别电路构成。剩余电流采样电路由模似开关IC3、IC4、IC5和其输出端的保持电容器C3、C5、C7构成，模似开关的导通时刻与导通时间长短受G端电平控制，即受采样脉冲形成电路（6）输出的脉冲控制。

漏电变化量检测电路由电容C4、C6、C8、电阻R7、R8、R9组成耦合电路与运算放大器IC6、IC7、IC8及所接的基准电压回路组成的电平比较电路构成。C3、C5、C7上的电压经电容C4、C6、C8耦合滤除直流成份，在电阻R7、R8、R9上的电压变化即是剩余电流的变化量，也就是三相交流电源A、B、C相对地漏电电流的变化量。IC6、IC7、IC8组成三个电平比较电路，负责对三个时刻的剩余电流值变化量作规一化处理，电平比较电路在输入信号电平高于基准电压时，输出信号电压为（＋），反之输出信号电压为（－），其基准电压由V1点电位决定。基准电压回路由开关三极管BG2、二极管D20与电阻R10、R11、R12组成的分压电路构成，在三相交流电流A相的ωt＝π＋2kπ／3（k＝0，1，2…）时刻，采样脉冲形成电路（6）输出脉冲控制开关三极管BG2导通，使R10、R11、R12分压决定的基准电压V1端电位为负，IC6、IC7、IC8检测剩余电流值是否有减少的；在非ωt＝π＋2kπ／3（k＝0，1，2…）时刻BG2截止，V1点电位升高为正，IC6、IC7、IC8检测三个时刻的剩余电流值的增加变化量是否有达到额定值的。

漏电变化方向判别电路由电阻网络R13、R14、R15与运算放大器IC10组成多数表决电路，对漏电变化量检测电路输出的规一化的（＋）、（－）信号进行判别。在BG2导通时，模似开关IC9截止，IC10检测V4点电位，在IC6、IC7、IC8输出为三（＋）、二（＋）一（－）时，V4点电位为正，IC10输出为负；而在IC6、IC7、IC8输出为三（－）、二（－）一（＋）时，V4点电位为负，IC10输出为正。IC9与IC10、R17、R18又组成锁存电路，在BG2截止时，IC9导通，IC10锁存前述时刻状态。D1、D2、D3组成或门电路，在IC6、IC7、IC8只要有一个输出（＋）信号时V2点电位即为正。R19、D4组成与门电路，在V2点电位为正与IC10输出同时为正时，V3点电位才为正。

综上所述，剩余电流检测回路（3）的输出端V3点电位为正的条件是：在三相交流电流A相的ωt＝π＋2kπ／3（k＝0，1，2…）时刻，移相放大后的剩余电流值变化量一个时刻是增加达到额定值，且相邻另两个时刻是减少，即在三相交流电网中某相对地漏电电流突然增加，且增加量达到额定值时。

在V3点电位为正时，驱动电路（4）一方面输出信号到执行机构（5），控制继电器J1吸动，切断输出到A′、B′、C′端子的三相交流电源；另一方面，经IC14输出信号，使BG1导通，采样脉冲形成电路（6）无脉冲输出，剩余电流检测回路（3）停止对剩余电流采样。

驱动电路（4）中IC12、C10、C11等还组成重合闸电路。

由于本实用新型剩余电流动作保护器是在三相交流电流本相的ωt＝π的时刻采样移相后剩余电流，而且对剩余电流变化方向进行判别，只要干扰信号不是连续出现在三个采样时刻且极性与漏电增加所呈现的三个极性相同，就不会引起误动作。还由于采样的是固定某一时刻的剩余电流值，如果剩余电流不变，其样值幅度也不会变化，无须用大时间常数的滤波网络处理采样输出信号，因此可提高剩余电流动作保护器的响应速度。

Claims

1、一种剩余电流动作保护器，由零序电流互感器(1)、移相放大电路(2)、剩余电流检测回路(3)、驱动电路(4)、执行机构(5)、采样脉冲形成电路(6)、电源电路(7)构成，三相交流电源接A、B、C、O、端子，三相四线导线同方向穿过零序电流互感器(1)后，经执行机构(5)到负载侧A′、B′、C′、O′，零序电流互感器(1)的二次侧接移相放大电路(2)的输入端，移相放大电路(2)的输出端接剩余电流检测回路(3)的信号输入端，剩余电流检测回路(3)的输出端接驱动电路(4)的输入端，驱动电路(4)的输出端接执行机构(5)的控制输入端，控制三相交流电源的输出，采样脉冲形成电路(6)的输入端接三相交流电源A、B、C相线，采样脉冲形成电路(6)的输出端接剩余电流检测回路(3)的控制输入端，驱动电路(4)的另一输出端接采样脉冲形成电路(6)的控制输入端，电源电路(7)提供各个电路的直流电源，其特征在于剩余电流检测回路(3)由剩余电流采样电路、漏电变化量检测电路、漏电变化方向判别电路构成。

2、根据权利要求书1所述的剩余电流动作保护器，其特征在于剩余电流采样电路由模拟开关IC3、IC4、IC5与保持电容C3、C5、C7构成。

3、根据权利要求书1所述的剩余电流动作保护器，其特征在于漏电变化量检测电路由电容C4、C6、C8，电阻R7、R8、R9组成耦合电路与运算放大器IC6、IC7、IC8及所接的基准电压回路组成的电平比较电路构成。

4、根据权利要求书3所述的剩余电流动作保护器，其特征在于漏电变化量检测电路中的基准电压回路由采样脉冲形成电路（6）输出脉冲控制的开关三极管BG2、二极管D20与电阻R10、R11、R12组成的分压电路构成。

5、根据权利要求书1所述的剩余电流动作保护器，其特征在于漏电变化方向判别电路由电阻R13、R14、R15，运算放大器IC10组成的多数表决电路、锁存电路、二极管D1、D2、D3组成的或门、R19、D4组成的与门构成。

6、根据权利要求书1或5所述的剩余电流动作保护器，其特征在于漏电变化方向判别电路中锁存电路由模拟开关IC9、运算放大器IC10、电阻R17、R18构成。