CN2826786Y - 智能型磁保持过欠电压保护器 - Google Patents

Abstract

一种智能型磁保持过欠电压保护器，属于低压电器类，主要适用于三相四线低压供电系统中，由中性线故障和三相电压不平衡等原因引起的单相线路过电压、欠电压的一种自动保护，该保护器安装在单相用户线路前端，其特征为，利用磁保持继电器作为分断线路的开关，利用单片机程序实现线路电压超过260±5V自动切断线路，恢复至235±5V自动接通线路。具有消耗功率小于100毫瓦而控制功率大于1万3千瓦，触头在分断线路时具有少飞弧处理功能，工作电压为0V至450V，抗瞬态过电压能力为4.5KV等技术特点。

Description

智能型磁保持过欠电压保护器

技术领域：

本发明属于低压电器类，主要涉及到三相四线低压供电系统中，由中性线故障和三相电压不平衡等原因引起的单相线路过电压、欠电压的一种自动保护器。

背景技术：

国内目前采用的最先进的保护技术，是在单相下游线路用户入口处(配电箱)安装过、欠电压保护器，其技术效果为：当线路发生过、欠电压时自动切断线路，当线路恢复正常电压时自动接通线路，其典型代表为，中国发明专利96117305.X单相全自动电位偏差保护器和中国发明专利00129110.6智能单相全自动电位偏差保护器，均可在无人参与的条件下，即保证了用电设备的正常运行又保证了用电设备的安全。可是，该保护器利用电磁式继电器作为切断和接通线路的开关，使得保护器内置控制电路和继电器线圈的消耗功耗增加，这将影响保护器可靠性和寿命，同时小型大功率电磁式继电器触头承载电流也不易做到超过40A以上，这将限制保护器控制功率的提高，从而限制了适用范围。

发明内容：

为了克服以上两个发明专利的不足，本发明研制出一种，安装在单相用户线路的前端，利用磁保持继电器作为分断线路的开关；利用单片机程序实现线路电压超过260±5V自动切断线路，恢复至235±5V自动接通线路；具有消耗功率小于100毫瓦而控制功率大于1万3千瓦；触头在分断线路时具有少飞弧处理功能；工作电压为0V至450V；当触头等发生故障时可自动报警；抗瞬态过电压能力小于等于4.5KV以上的智能型磁保持过欠电压保护器，从根本上克服了由电磁式继电器带来的缺点。

本发明所述的智能型磁保持过欠电压保护器(图1)，是由单相线路电压(L、N之间电压)经保护电路(1)分别进入降压整流(2)电路和取样电路(4)，其降压整流(2)电路的电压经过稳压电路(3)供给单片机(5)做电源，其取样电路(4)信号供给单片机(5)输入端，同时单片机(5)实时采集触头电路(7)后级电压信号和电流传感器(8)中的电流信号，上述信号经单片机程序处理通过驱动线圈(6)电路，使触头电路(7)接通或切断相线线路。其特征为(图2)，利用磁保持继电器作为分断线路的开关；利用单片机程序实现过欠电压保护的各项功能；利用单片机程序实现消耗功率小于100毫瓦和触头分断线路时具有少飞弧处理功能。

上述保护电路(1)是由低频扼流圈和TVS管组成，实现抗瞬态过电压的冲击和高频干扰，其技术特征为，低频扼流圈串联在相线里，TVS管并联在扼流圈后级；

上述降压整流电路(2)里的降压电容(G10)，其技术特征为，容量参数选择在0.1uf以下，降低了平时电路能量的消耗；

上述稳压电路(3)里滤波电容，其技术特征为，参数选择在330uf以上，储备电能，提供瞬时驱动磁保持继电器线圈的能量；

上述取样电路(4)是由二极管和电阻组成，实现交流半波取样，其技术特征为，由二极管串联电阻的电路连接在相线与单片机输入端之间；

上述单片机(5)其特征为，由内置AD转换器和存储器的8引脚单片机；

上述驱动线圈电路(6)是由电阻、三极管、磁保持继电器线圈组成，实现输入基极电流对输出集电极电流的控制，技术特征为，输入三极管基极串联电阻连接于单片机输出端，输出三极管集电极串联磁保持继电器线圈。

附图说明：

图1是本发明整体技术方案硬件电路特征示意图

图1中标号：

(1)、保护电路  (2)、降压整流    (3)、稳压电路

(4)、取样电路  (5)、单片机      (6)、驱动线圈

(7)、触头开关  (8)、电流传感器

图2是本发明整体技术方案硬件电路实施例示意图

图2中标号：

N为中性线；L为相线；L1为低频扼流圈；TVS为双极二极管；C为电容；Q为三极管；D为二极管；DZ为稳压二极管；R为电阻；DPJ为单片机；L2和L3为磁保持继电器线圈；K为开关触头；DF为发光二极管；zgq为电流传感器。

图3是本发明整体技术方案的实施例主要程序流程示意图

具体实施方式

下面结合图2实施例进一步说明，单相线路的电源通过抗瞬态过电压电路即L1低频扼流圈的处理，供给TVS双极二极管对残留过电压进一步吸收，使正常电压经过C10电容降压和D10-D13二极管整流，再经过限流电阻R12由DZ稳压二极管稳压，供给DPJ单片机做控制电源，同时，未经稳压的电源则直接供给驱动线圈电路；三路取样电路则分别取自于触头K前端和后端的电压以及触头前端的一路电流zgq供给DPJ单片机，经DPJ单片机里的程序对三路信号分析后，通过R40、R41、Q40、Q41、Q43、Q44驱动L2和L3线圈，使K触头切断线路或接通线路，然后，通过R50、D50对触头状态供给DPJ单片机做进一步的确认，通过DF显示当前状态。为了获得在正常电压、过电压、欠电压状态下消耗功率最小，选择降压电路里的电容C10容量参数为0.1uf一下，为了获得足够的瞬时推动功率，选择稳压电路里的滤波电容C12的容量参数为330uf以上进行储备能量，为了减小体积适应建筑电器模块化要求，选择单片机(5)是由内置AD转换器和存储器的8引脚单片机。

在上述图2的基础上结合图3实施例进一步说明，首先说明的是线路在供电时，磁保持继电器触头为打开状态，该打开状态是由前一次掉电(经历了欠压过程)形成的。当保护器启动时程序对单片机进行重新定义，设置与外围硬件电路相互匹配的特性，然后，检测当前线路电压是否有过电压、欠电压、正常电压以及触头状态，并转入相应的程序进行处理，在处理的过程中如果需要触头断开或接通线路时，则在交流电流相位过零附近发生动作(断开或接通)，使触头断开或接通线路时，具有少飞弧处理功能，减少了触头故障，提高了可靠性，当触头发生故障、继电器机械故障、继电器线圈断线，则通过DF闪烁报警。

下面结合表格进一步说明：当线路电压正常时，继电器触头闭合，线圈L2、L3均无电流流过，继电器不消耗功率；当线路发生过电压时，触发线圈L2，使继电器触头打开，此时，继电器消耗功率，打开后，撤消触发电流，继电器不消耗功率；在过电压状态下，继电器触头打开，线圈L2、L3均无电流流过，继电器不消耗功率；当线路电压恢复正常时，触发线圈L3，使继电器触头闭合，此时，继电器消耗功率，闭合后，撤消触发电流，继电器不消耗功率。当线路发生欠电压时，触发线圈L2，使继电器触头打开，此时，继电器消耗功率，打开后，撤消触发电流，继电器不消耗功率；在欠电压状态下，继电器触头打开，线圈L2、L3均无电流流过，继电器不消耗功率；当线路电压恢复正常时，触发线圈L3，使继电器触头闭合，此时，继电器消耗功率，闭合后，撤消触发电流，继电器不消耗功率。由此可得：继电器只有在动作瞬间有功率消耗，其他时间均无功率消耗。

线路电压	继电器触头状态	继电器线圈L2	继电器线圈L3	继电器功率消耗
					正常电压	闭合状态	无电流	无电流	无功率消耗
由正常电压发生过电压时	在交流电流零相位时，由闭合状态进入打开状态	有触发电流，当触头进入打开状态后，则撤消其触发电流。	无电流	有瞬时功率消耗
					过电压	打开状态	无电流	无电流	无功率消耗
由过电压进入正常电压时	在交流电流零相位时，由打开状态进入闭合状态	无电流	有触发电流，当触头进入闭合状态后，则撤消触发电流。	有瞬时功率消耗
					由正常电压发生欠电压时	在交流电流零相位时，由闭合状态进入打开状态	有触发电流，当触头进入打开状态后，则撤消其触发电流。	无电流	有瞬时功率消耗
欠电压	打开状态	无电流	无电流	无功率消耗
					由欠电压进入正常电压时	在交流电流零相位时，由打开状态进入闭合状态	无电流	有电流触发，当触头进入闭合状态时，则撤消触发电流。	有瞬时功率消耗

智能型磁保持过欠电压保护器的技术主要指标和特点

1 线路电压超过260±5V自动切断线路，恢复至235±5V自动接通线路。

2 消耗功率小于100毫瓦，使长年连续工作不发热。

3 负载功率小于等于1万3千瓦。

4 工作电压AC 0V-450V。

5 具有抗瞬态过电压小于等于4.5KV的冲击能力。

6 继电器触头在分断线路时，具有少飞弧处理功能。

7 具有准确的3分种启动延时间和恢复延时间。

9 过、欠电压动作时间程反时限特性。

10 触头、继电器线圈、继电器机械存在故障时则报警。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的形式上的限制，凡是在看过本发明技术方案和实施例后，只在局部技术特征进行的任何改动，使本领域技术人员一目了然的技术，可视为等同替换，均属于本发明技术方案。

Claims (7)

1、一种智能型磁保持过欠电压保护器，其特征是：由单相线路电压经保护电路分别进入降压整流电路和取样电路，其降压整流电路的电压经过稳压电路供给单片机做电源，其取样电路信号供给单片机输入端，同时单片机实时采集触头电路后级电压信号和电流传感器中的电流信号，上述信号经单片机程序处理通过驱动线圈电路，使触头电路接通或切断相线线路。

2、根据权利要求1所述的智能型磁保持过欠电压保护器，其特征是保护电路由低频扼流圈和TVS管组成，实现抗瞬态过电压的冲击和高频干扰，低频扼流圈串联在相线里，TVS管并联在扼流圈后级。

3、根据权利要求1所述的智能型磁保持过欠电压保护器，其特征是降压电路由降压电容组成，容量参数选择在0.1uf以下，降低了平时电路能量的消耗。

4、根据权利要求1所述的智能型磁保持过欠电压保护器，其特征是稳压电路里的滤波电容，参数选择在330uf以上，储备电能，提供瞬时驱动磁保持继电器线圈的能量。

5、根据权利要求1所述的智能型磁保持过欠电压保护器，其特征是取样电路是由二极管和电阻组成，实现交流半波取样，由二极管串联电阻的电路连接在相线与单片机输入端之间。

6、根据权利要求1所述的智能型磁保持过欠电压保护器，其特征是单片机为内置AD转换器和存储器的8引脚单片机。

7、根据权利要求1所述的智能型磁保持过欠电压保护器，其特征是驱动线圈电路是由电阻、三极管、磁保持继电器线圈组成，实现输入基极电流对输出集电极电流的控制，技术特征为，输入三极管基极串联电阻连接于单片机输出端，输出三极管集电极串联磁保持继电器线圈。

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