专利名称：智能型磁保持过欠电压保护器的制作方法
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，而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(C10)，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。
图1是本发明整体技术方案硬件电路特征示意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是本发明技术功能特征的表格图3是本发明整体技术方案硬件电路实施例示意3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4是本发明整体技术方案的实施例主要程序流程示意图下面结合图3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3的基础上结合图4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。
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。
权利要求
1.一种智能型磁保持过欠电压保护器(图1)，是由单相线路电压经保护电路(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。
2.根据权利要求1所述的保护电路(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，而TVS管并联在扼流圈后级。
3.根据权利要求1所述的降压整流电路(2)里的降压电容(C10)，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。
4.根据权利要求1所述的稳压电路(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。
5.根据权利要求1所述的取样电路(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。
6.根据权利要求1所述的单片机(5)其特征为，由内置AD转换器和存储器的8引脚单片机。
7.根据权利要求1所述的驱动线圈电路(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。
全文摘要
一种智能型磁保持过欠电压保护器(图1)，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。
文档编号H02H3/24GK1744403SQ200410055368
公开日2006年3月8日 申请日期2004年9月2日 优先权日2004年9月2日
发明者张玉良, 文坚, 王杰华, 盛洁 申请人:薛小平