断路器故障电弧检测装置制造方法
【专利摘要】本发明属于电力行业输变电检测设备，特别涉及一种断路器故障电弧检测装置，包括电源电路（8）、LED指示电路（9）、A/D转换电路（2）、电流信号调理电路（6），其特征在于装置中还设有控制电路（1）、故障电弧检测电路（4）、零序电流检测电路（3）、脱扣控制电路（10）、同步信号调理电路（7）、同步电压检测电路（5）和波形整形电路（11），其中控制电路（1）中包括：中央处理器U1、编程接口ISP、晶振器Y、二极管D5、电阻R7、电容C1~C3、按键S，整个检测装置安全可靠，检测数据精确，保证电力运行平稳，避免事故，减少经济损失。
【专利说明】断路器故障电弧检测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于电力行业输变电检测设备，特别涉及一种断路器故障电弧检测装置。【背景技术】
[0002]目前，我国的电力行业的输变电设备中的断路器故障电弧检测都是通过单一的线路的电流值判断是否产生电弧，实现脱扣控制，针对不同的负荷，由于工作电流的不同，不能智能判断电弧的故障，从而产生误动作现象，给企业生产和人民的生活带来不便和巨大损失。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种能对故障电弧实时检测，精确判断，使用安全可靠的断路器故障电弧检测装置。
[0004]本发明解决技术问题采用的技术方案是:断路器故障电弧检测装置包括电源电路、LED指示电路、A/D转换电路、电流信号调理电路，其特点是装置中还设有控制电路、故障电弧检测电路、零序电流检测电路、脱扣控制电路、同步信号调理电路、同步电压检测电路和波形整形电路，其中控制电路中包括:中央处理器U1、编程接口 ISP、晶振器Y、二极管D5、电阻R7、电容Cf C3、按键S，它们的连接关系是:中央处理器Ul的2脚、3脚、11脚分别接编程接口 ISP的I脚、9脚、7脚，中央处理器Ul的12~17脚、44-51脚通过总线N均接A/D转换电路中A/D转换器U2的9~16脚、19~24脚，中央处理器Ul的20脚接二极管D5、电容Cl的一端、编程接口 ISP的5脚，二极管D5的另一端接电阻R7的一端和+5V电源，电容Cl另一端接按键S的一端和地，按键S、电阻R7另一端相接，中央处理器Ul的23、24脚分别接晶振器Y的两端、电容C2、C3的一端，电容C2、C3中一端接地，中央处理器Ul的25脚接波形整形电路中波形整形芯片U3的2脚，中央处理器Ul的35~38脚分别接LED指示电路中电阻R4~R1的一端，中央处理器Ul的的42脚接脱口控制电路中电阻R8的一端，中央处理器Ul的的21、52脚接+5V电源，中央处理器Ul的的22、53、63脚接地，中央处理器Ul的的34脚接A/D转换电路中A/D转换器U2的27、28脚，Ul的43脚接U2的30脚，编程接口 ISP的2脚接+5V电源，编程接口 ISP的8脚、10脚接地；故障电弧检测电路中包括:电流互感器L1~L3、三相电源A、B、C、电流变换器T2~T4、二极管D7~D9 ;它们的连接关系是:电流变换器T2~T4的1、2脚分别接电流互感器Lf L3的1、2脚，电流互感器L2~L4分别连接三相电源A、B、C，电流变换器T2~T4的3脚分别接二极管D7~D9的一端，二极管D7、D8的另一端分别接电流信号调理电路中运算放大器U6A、U5A的3脚，二极管D9的另一端接同步信号调理电路中的运算放大器U5C的10脚，电流变换器T2~T4的4脚接地；零序电流检测电路中包括零序电流互感器LC1、零序电流变换器Τ5、三相电源A、B、C、二极管DlO ;它们的连接关系是:零序电流互感器LCl的1、2脚连接三相电源A、B、C相和零序电流变换器T5的1、2脚，零序电流变换器T5的3脚接二极管DlO的一端，二极管DlO的另一端接同步信号调理电路中的运算放大器U7C的10脚，零序电流变换器T5的4脚接地；同步电压检测电路中包括三相电源A、B、C、电压互感器Tl、二极管D6，它们的连接关系是:电压互感器Tl的1、2脚分别接三相电源的A、B相，电压互感器Tl的3脚接二极管D6的一端，二极管D6的另一端接同步信号调理电路中运算放大器U6C的10脚，电压互感器Tl的4脚接地；同步信号调理电路中包括运算放大器U5CTU7C、U5D-U7D,电阻R15~R23 ;它们的连接关系是:运算放大器U5C~U7C的4脚、11脚接-5V电源，U5C~U7C的9脚分别接U5C~U7C的8脚和电阻R18、R15、R21的一端，运算放大器U5D~U7D的12脚分别接电阻R18、R15、D21的另一端，运算放大器U6D、U5D、U7D的13脚分别接电阻R16、R19、R22的一端，电阻R16、R19、R22的另一端分别接R17、R20、R23的一端和地，电阻R20、R23另一端分别接A/D转换电路中的A/D转换器U2的32脚、2脚、运算放大器U5D、U7D的14脚，电阻R17的另一端接波形整形电路中运算放大器U4A的2脚，运算放大器U5CTU7C、U5D-U7D的4脚和11脚均接-5V电源；脱扣控制电路中包括光电耦合器U8、三极管Q、开关K、电阻R8、接线端子J2 ;它们的连接关系是光电耦合器U8的I脚接电阻R8的另一端，光电耦合器U8的2、4脚接地，光电耦合器U8的3脚接三极管Q的基极，三极管Q的集电极接+24V电源，三极管Q的发射极接开关K的I脚，开关K的2脚接地，开关K的3脚接接线端子J2的1、2脚；波形整形电路中包括波形整形芯片U3、运算放大器U4A、电阻R5、R6 ;它们的连接关系是波形整形芯片U3的I脚接运算放大器U4A的I脚、电阻R6的一端，电阻R6的另一端接+5V电源，运算放大器U4A的3脚接电阻R5的一端，电阻R5另一端接地，运算放大器U4A的4、8脚接+5V电源，波形整形芯片U3的7脚和14脚分别接地和+5V电源。
[0005]本发明的有益效果是:断路器故障电弧检测装置采用三相同时检测的方法，对故障电弧进行实时检测，通过A/D转换电路传输至中央处理器，在控制电路通过软件实现对故障电弧检测电路的数值与零序电流检测电路检测到的数值进行比较，实现对故障电弧的精确判断，同步电压检测电路用于检测被测电路的零点，整个检测装置安全可靠，检测数据精确，保证电力运行平稳，避免事故，减少经济损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]以下结合附图以实施例具体说明。
[0007]图1是断路器故障电弧检测装置的结构连接关系框图。
[0008]图2是图1中控制电路1、电源电路8、LED指示电路9、脱扣控制电路10、波形整形电路11的电路原理图。
[0009]图3是图1中A/D转换电路2、零序电流检测电路3、故障电弧检测电路4、同步电压检测电路5、电流信号调理电路6、同步信号调理电路7的电路原理图。
【具体实施方式】
[0010]实施例，参照附图1，断路器故障电弧检测装置中的控制电路I单向输出连接脱扣控制电路10和LED指示电路9，故障电弧检测电路4、零序电流检测电路3单向输出连接电流信号调理电路6，电流信号调理电路6单向输出连接A/D转换电路2，A/D转换电路2单向输出连接控制电路1，电源电路8单向输出连接控制电路I ;波形整形电路11单向输出连接同步电压检测电路5，同步电压检测电路5单向输出连接同步信号调理电路7、同步信号调理电路7单向输出连接控制电路I。参照附图2、3，断路器故障电弧检测装置的电路原理图中的控制电路I中包括中央处理器U1、编程接口 ISP、晶振器Y、二极管D5、电阻R7、电容Cf C3、按键S，它们的连接关系是:中央处理器Ul的2脚、3脚、11脚分别接编程接口 ISP的I脚、9脚、7脚，中央处理器Ul的12~17脚、451脚通过总线N均接A/D转换电路中A/D转换器U2的9~16脚、19~24脚，中央处理器Ul的20脚接二极管D5、电容Cl的一端、编程接口 ISP的5脚，二极管D5的另一端接电阻R7的一端和+5V电源，电容Cl另一端接按键S的一端和地，按键S、电阻R7另一端相接，中央处理器Ul的23、24脚分别接晶振器Y的两端、电容C2、C3的一端，电容C2、C3中一端接地，中央处理器Ul的25脚接波形整形电路中波形整形芯片U3的2脚，中央处理器Ul的35~38脚分别接LED指示电路中电阻R4~R1的一端，中央处理器Ul的的42脚接脱口控制电路中电阻R8的一端，中央处理器Ul的的21、52脚接+5V电源，中央处理器Ul的的22、53、63脚接地，中央处理器Ul的的34脚接A/D转换电路中A/D转换器U2的27、28脚，Ul的43脚接U2的30脚，编程接口 ISP的2脚接+5V电源，编程接口 ISP的8脚、10脚接地；
A/D转换电路2中包括A/D转换器U2、有源晶振X、电容C4、C5、C7、C8、C9、电解电容C6、电阻R24 ;它们的关系是A/D转换器U2的I脚、3脚、18脚、26脚、29脚、33脚、35脚和36脚接地，A/D转换器U2的4脚接电流信号调理电路6中的运算放大器U6B的7脚、电阻Rll的一端，A/D转换器U2的5、6脚分别接电容C4、C5的一端，电容C4的一端接-5V电源，电容C4、C5另一端相接并接电解电容C6的正极、电容C7的一端、A/D转换器U2的8脚和地，电容C7另一端、电解电容C6的负极接A/D转换器U2的7脚，A/D转换器U2的17脚接电容C8的一端和地，电容C8的另一端接电阻R24的一端，电阻R24另一端接地，A/D转换器U2的34脚接电流信号调理电路6中的运算放大器U5B的7脚、电阻R13的一端，A/D转换器U2的31脚接电容C9的一端和-5V电源，电容C9另一端接地，A/D转换器U2的25脚接有源晶振X的3脚，有源晶振X的2脚接地，有源晶振X的4脚接-5V电源。零序电流检测电路3中包括:零序电流互感器LC1、零序电流变换器T5、三相电源A、B、C、二极管DlO ；它们的连接关系是:零序电流互感器LCl的1、2脚连接三相电源A、B、C相和零序电流变换器T5的1、2脚，零序电流变换器T5的3脚接二极管DlO的一端，二极管DlO的另一端接同步信号调理电路中的运算放大器U7C的10脚，零序电流变换器T5的4脚接地；
故障电弧检测电路4中包括电流互感器LfL3、三相电源A、B、C、电流变换器T2~T4、二极管D7~D9 ;它们的连接关系是:电流变换器T2~T4的1、2脚分别接电流互感器Lf L3的
1、2脚，电流互感器L2~L4分别连接三相电源A、B、C，电流变换器T2~T4的3脚分别接二极管D7~D9的一端，二极管D7、D8的另一端分别接电流信号调理电路中运算放大器U6A、U5A的3脚，二极管D9的另一端接同步信号调理电路中的运算放大器U5C的10脚，电流变换器T2~T4的4脚接地；
同步电压检测电路5中包括三相电源A、B、C、电压互感器Tl、二极管D6，它们的连接关系是:电压互感器Tl的1、2脚分别接三相电源的A、B相，电压互感器Tl的3脚接二极管D6的一端，二极管D6的另一端接同步信号调理电路中运算放大器U6C的10脚，电压互感器Tl的4脚接地；
电流信号调理电路6中包括:运算放大器U5A、U6A、U5B、U6B、电阻R9~R14 ;它们的关系是:运算放大器U5A的2脚接I脚和电阻R14的一端，U5A的4脚和11脚接-5V电源，电阻R14的另一端接运算放大器U5B的5脚，运算放大器U5B的4脚、11脚接-5V电源，U5B的6脚接电阻R12的一端，电阻R12和R13的另一端接地，运算放大器U6A的4脚、11脚接-5V电源，U6A的2脚接I脚和电阻R9的一端，电阻R9的另一端接运算放大器U6B的5脚，U6B的4脚、11脚接-5V电源，U6B的6脚接电阻RlO的一端，电阻RlO和Rll的中一端接地。
[0011]同步信号调理电路7中包括运运算放大器U5C~U7C、TOD~U7D、电阻R15~R23 ;它们的连接关系是:运算放大器U5CTU7C的4脚、11脚接-5V电源，U5CTU7C的9脚分别接U5C~U7C的8脚和电阻R18、R15、R21的一端，运算放大器U5D~U7D的12脚分别接电阻R18、R15、D21的另一端，运算放大器U6D、U5D、U7D的13脚分别接电阻R16、R19、R22的一端，电阻R16、R19、R22的另一端分别接R17、R20、R23的一端和地，电阻R20、R23另一端分别接A/D转换电路中的A/D转换器U2的32脚、2脚、运算放大器U5D、U7D的14脚，电阻R17的另一端接波形整形电路中运算放大器U4A的2脚，运算放大器U5(TU7C、U^TU7D的4脚和11脚均接-5V电源；
电源电路8中包括:220V电源接线端子J1、正5伏电源B1、24V电源B2、正、负5V电源B3，它们的连接关系是220V电源接线端子Jl的I脚接正5V电源B1、24V电源B2、正、负5V电源B3的2脚，220V电源接线端子Jl的2脚接B1、B2、B3的I脚，B1、B2、B3的4脚接地，BI的3脚输出正5V电源，B2的3脚输出正24V电源，B3的3、5脚分别输出正、负5V电源。LED指示电路9中包括发光二极管Dl~D4、电阻Rf R4 ;它们的连接关系是:电阻Rf R4的另一端接发光二极管Df D4的一端，发光二极管Df D4的另一端接地。脱扣控制电路10中包括光电耦合器U8、三极管Q、开关K、电阻R8、接线端子J2 ;它们的连接关系是光电耦合器U8的I脚接电阻R8的另一端，光电耦合器U8的2、4脚接地，光电耦合器U8的3脚接三极管Q的基极，三极管Q的集电极接+24V电源，三极管Q的发射极接开关K的I脚，开关K的2脚接地，开关K的3脚接接线端子J2的1、2脚；
波形整形电路11中包括波形整形芯片`U3、运算放大器U4A、电阻R5、R6 ;它们的连接关系是波形整形芯片U3的I脚接运算放大器U4A的I脚、电阻R6的一端，电阻R6的另一端接+5V电源，运算放大器U4A的3脚接电阻R5的一端，电阻R5另一端接地，运算放大器U4A的4、8脚接+5V电源，波形整形芯片U3的7脚和14脚分别接地和+5V电源。
【权利要求】
1.一种断路器故障电弧检测装置，包括电源电路(8)、LED指示电路(9)、A/D转换电路(2 )、电流信号调理电路(6 )，其特征在于装置中还设有控制电路(I )、故障电弧检测电路(4)、零序电流检测电路(3)、脱扣控制电路(10)、同步信号调理电路(7)、同步电压检测电路(5 )和波形整形电路(11)，其中控制电路(I)中包括:中央处理器Ul、编程接口 ISP、晶振器Y、二极管D5、电阻R7、电容Cf C3、按键S，它们的连接关系是:中央处理器Ul的2脚、3脚、11脚分别接编程接口 ISP的I脚、9脚、7脚，中央处理器Ul的12~17脚、44~51脚通过总线N均接A/D转换电路(2)中A/D转换器U2的9~16脚、19~24脚，中央处理器Ul的20脚接二极管D5、电容Cl的一端、编程接口 ISP的5脚，二极管D5的另一端接电阻R7的一端和+5V电源，电容Cl另一端接按键S的一端和地，按键S、电阻R7另一端相接，中央处理器Ul的23、24脚分别接晶振器Y的两端、电容C2、C3的一端，电容C2、C3中一端接地，中央处理器Ul的25脚接波形整形电路(12)中波形整形芯片U3的2脚，中央处理器Ul的35~38脚分别接LED指示电路(9)中电阻R4~R1的一端，中央处理器Ul的的42脚接脱口控制电路(10)中电阻R8的一端，中央处理器Ul的的21、52脚接+5V电源，中央处理器Ul的的22、53、63脚接地，中央处理器Ul的的34脚接A/D转换电路(2)中A/D转换器U2的27、28脚，Ul的43脚接U2的30脚，编程接口 ISP的2脚接+5V电源，编程接口 ISP的8脚、10脚接地；故障电弧检测电路(4)中包括:电流互感器LfL3、三相电源A、B、C、电流变换器T2~T4、二极管D7~D9 ;它们的连接关系是:电流变换器T2~T4的1、2脚分别接电流互感器Lf L3的1、2脚，电流互感器L2~L4分别连接三相电源A、B、C，电流变换器T2~T4的3脚分别接二极管D7~D9的一端，二极管D7、D8的另一端分别接电流信号调理电路(6)中运算放大器U6A、U5A的3脚，二极管D9的另一端接同步信号调理电路(7)中的运算放大器U5C的10脚，电流变换器T2~T4的4脚接地；零序电流检测电路(3)中包括零序电流互感器LC1、零序电流变换器Τ5、三相电源A、B、C、二极管DlO ;它们的连接关系是:零序电流互感器LCl的1、2脚连接三相电源A、B、C相和零序电流变换器T5的1、2脚，零序电流变换器T5的3脚接二极管DlO的一端，二极管DlO的另一端接同步信号调理电路(7)中的运算放大器U7C的10脚，零序电流变换器T5的4脚接地；同步电压检测电路(5)中包括三相电源A、B、C、电压互感器Tl、二极管D6，它们的连接关系是:电压互感器Tl的1、2脚分别接三相电源的A、B相，电压互感器Tl的3脚接二极管D6的一端，二极管D6的另一端接同步信号调理电路(7)中运算放大器U6C的10脚，电压互感器Tl的4脚接地；同步信号调理电路(7)中包括运算放大器U5(TU7C、U^TU7D、电阻R15~R23 ;它们的连接关系是:运算放大器U5C~U7C的4脚、11脚接-5V电源，U5CTU7C的9脚分别接U5CTU7C的8脚和电阻R18、R15、R21的一端，运算放大器U5D~U7D的12脚分别接电阻R18、R15、D21的另一端，运算放大器U6D、U5D、U7D的13脚分别接电阻R16、R19、R22的一端，电阻R16、R19、R22的另一端分别接R17、R20、R23的一端和地，电阻R20、R23另一端分别接A/D转换`电路(2)中的A/D转换器U2的32脚、2脚、运算放大器U5D、U7D的14脚，电阻R17的另一端接波形整形电路(11)中运算放大器U4A的2脚，运算放大器U5(TU7C、U^TU7D的4脚和11脚均接-5V电源；脱扣控制电路(10)中包括光电耦合器U8、三极管Q、开关K、电阻R8、接线端子J2 ;它们的连接关系是光电耦合器U8的I脚接电阻R8的另一端，光电耦合器U8的2、4脚接地，光电耦合器U8的3脚接三极管Q的基极，三极管Q的集电极接+24V电源，三极管Q的发射极接开关K的I脚，开关K的2脚接地，开关K的3脚接接线端子J2的1、2脚；波形整形电路11中包括波形整形芯片U3、运算放大器U4A、电阻R5、R6 ;它们的连接关系是波形整形芯片U3的I脚接运算放大器U4A的I脚、电阻R6的一端，电阻R6的另一端接+5V电源，运算放大器U4A的3脚接电阻R5的一端，电阻R5另一端接地，运算放大器U4A的4、8脚接+5V电源，波形整形芯片U3的7脚和14脚分别接地和+5V 电源。
【文档编号】G01R31/327GK103454582SQ201310393088
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】刘芮葭, 田立勇, 于宁, 颜廷武, 叶青, 王宇鹏, 王孟男, 苏佰超, 陈鑫宇 申请人:辽宁工程技术大学, 国家电网公司, 辽宁省电力有限公司阜新供电公司