专利名称：消声节电矢量型漏电检测方法及漏电保护器的制作方法
技术领域：
消声节电矢量型漏电检测方法及漏电保护器，属于电力系统漏电检测领域。具体涉
及一种三相漏电电流矢量型漏电检测方法及动作保护器，主要用于实施分级保护的三相
四线低压配电线路中对接地的故障电流起反应的紧急保护装置，特别适合于我国农村低
压电网的漏电一级保护。
背景技术：
目前的鉴相鉴幅漏电保护器，由于产品设计的原因，在实际应用时存在漏电不动作 死区，误动作相对较多、跳闸频繁；交流接触器KM采用交流供电，工作声音大，耗电量 大；单片机I/0接口与输出电路直接相连，在输出电路出现短路故障时因缺少保护电路 容易导致单片机损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供一种解决目前漏电保护器 存在动作死区和误动作多的问题，工作声音小，耗电量小，对单片机具有保护作用的消 声节电矢量型漏电检测方法及漏电保护器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该消声节电矢量型漏电检测方法，其 特征在于通过零序电流互感器检测低压配电线路对地漏电的矢量和即剩余电流，该电 流经整流放大后， 一路送至单片机IC2接口PC4，通过其内部的A/D转换测知线路缓变漏 电流的大小，另一路经相位检测电路送至单片机IC2接口PC0，利用单片机IC2的"电平 变化中断"和"定时中断"测出两个相邻交流信号与相位基准的差，从而得到两个相邻 交流信号相位差，根据相位差和线路漏电流的大小，通过数字矢量运算，得出单相漏电 流的变化值
/△p = V(/A!)2 + (/A2)2 - 2/VA2 cos汐 式中/A,为^时刻的缓变漏电流值，/ 为 2时刻的缓变漏电流值，S为/A,与/^的 相位差；
通过矢量计算得到的/Ap为供电线路上发生的实际突变漏电流值，如果该电流值大 于设定值，单片机IC2接口 PB4输出低电平，运算放大器IC1/A输出低电平，三极管
Tl、 T2截止，继电器J1、 J2断开，交流接触器KM断开，低压配电线路停止供电。实现上述检测方法的消声节电矢量型漏电保护器，包括整流放大电路、相位检测电 路、相位基准电路、单片机控制电路、工作状态指示电路、电源电路，其特征在于输 出电路采用消声节电输出电路，消声节电输出电路输入端与单片机之间设有隔离保护电 路，检测信号经整流放大电路与相位检测电路和单片机控制电路连接，相位基准电路与 单片机控制电路连接，单片机控制电路与工作状态指示电路连接，电源电路输出端与单 片机控制电路相连。与现有技术相比，本发明消声节电矢量型漏电保护器所具有的有益效果是采用矢量算法检测突变漏电流，实现无动作死区；输出电路采用消声节电电路，节能效果明显；在单片机I/0接口与消声节电瑜出电路之间增加了隔离保护电路，延长了产品寿命；各项指标均符合国家产品标准GB6829-95剩余电流动作保护器的一般要求，特别适合于我国农村低压电网的漏电一级保护，具有较高的实用价值。
图l是本发明消声节电矢量型漏电保护器的原理框图； 图2是本发明消声节电矢量型漏电保护器的电气原理图。其中IC2单片机、IC1/A运算放大器、IC1/B运算放大器、IC1/C运算放大器、IC1/D 运算放大器、Dl、 D2稳压管二极管、D3-D19 二极管、Ll-L3发光二极管、Tl-T2三极管、 Rl-R29电阻、CI-C8电容、TA零序电流互感器、Jl-J2继电器、KM交流接触器、mA电 流表、Tla-Tlb电源变压器、K开关。
具体实施方式
下面结合附图1-2对本发明做进一步说明如图1所示，该消声节电矢量型漏电保护器由整流放大电路、相位检测电路、相位 基准电路、单片机控制电路、工作状态指示电路、隔离保护电路、消声节电输出电路、 电源电路组成，检测信号经整流放大电路与相位检测电路连接，相位检测电路与单片机 控制电路连接，相位基准电路与单片机控制电路连接，单片机控制电路与工作状态指示 电路连接，单片机控制电路通过隔离保护电路与消声节电输出电路相连，电源电路输出 端与单片机控制电路相连。电源电路为各需要电源的电路提供电源。如图2所示，零序电流互感器TA的检测信号，通过航空插头/座与整流放大电路连接； 整流放大电路由二极管D3、 D4、 D5、 D6、电容C7和电阻R3、 R4、 R5、 R6以及运算放大器 IC1/D构成，实现小信号的精密整流与放大，运算放大器IC1/D输出端一路经电阻R8与相 位检测电路连接， 一路经电阻R7分别与单片机IC2接口PC4和毫安表mA相连；相位检测电路由电阻R9、 RIO、 Rll、运算放大器IC1/B构成，其目的是将被测信号变为方波信号，运算放大器IC1/B输出端与单片机IC2接口PC0相连；为了达到测量相位的目的，需建立一个相位基准，相位基准电路由电阻R12、 R13、R14、 R15、 R16、 R17和运算放大器IC1/C构成，其目的是将基准信号变为方波信号，电阻R12、R13分别接电源变压器Tla次级线圈的两端，运算放大器ICl/C输出端与单片机IC2接口INTO相连；单片机控制电路由单片机IC2构成，其接口PB4与隔离保护电路二极管D7相连，接口 PB1、 PB2、 PB3与由发光二极管L1、 L2、 L3构成的工作状态指示电路相连；隔离保护电路由二极管D7、电阻R22、 R23、 R24、 R25和运算放大器IC1/A构成，二 极管D7正极接单片机IC2接口PB4，二极管D7负极经电阻R22接运算放大器IC1/A的同相输 入端，电阻R24、 R25串联后电阻R24另一端接VCC，电阻R25另一端接-VDD，电阻R24、 R25 的连接点接运算放大器IC1/A的反相输入端，电阻R23—端接算放大器IC1/A的同相输入 端，另一端接-VDD，运算放大器IC1/A输出端与消声节电输出电路相连。消声节电输出电路由三极管T1、 T2、 二极管D8、 D9、 DIO、 Dll、电阻R26、 R27、 R28、 R29、电容C8、继电器J1、 J2和开关K构成，电容C8、电阻R28分别与运算放大器IC1/A 输出端连接，三极管T1的基极经电阻R26连接电容C8另一端，发射极接-VDD，电阻R27 并接在基极与发射极上，三极管T1的集电极经继电器J1线圈接VCC， 二极管D8并接在继 电器J1线圈两端；三极管T2的基极连接电阻R28另一端，发射极接-VDD，电阻R29并接在 基极与发射极上，三极管T2的集电极经继电器J2线圈接VCC， 二极管D9并接在继电器J2 线圈两端；开关K一端接AC220V电源，另一端与D11串联后通过继电器J1常开触点与交流 接触器KM线圈相连，交流接触器KM线圈另一端同时与AC220V电源另一端和整流桥 D16-D19两只二极管的正极接点相连，二极管D10并接在交流接触器KM线圈两端；继电器 J2常开触点一端与交流接触器KM线圈和继电器J1接点相连，另一端与整流桥D16-D19两 只二极管的负极接点相连。电源电路由变压器Tla、 Tlb、整流桥D12-D15、 D16-D19、稳压二极管D1、 D2、电容 Cl、 C2、 C3、 C4、 C5、 C6、电阻R1构成，整流桥D16-D19输出端通过继电器J2常开触点 与交流接触器线圈相连。该消声节电矢量型漏电检测方法是通过零序电流互感器TA检测低压配电线路对地漏电的矢量和即剩余电流，该电流经
整流放大后， 一路送至单片机IC2接口PC4，通过其内部的A/D转换测知线路缓变漏电流 的大小，另一路经相位检测电路送至单片机IC2接口PC0，利用单片机IC2的"电平变化 中断"和"定时中断"测出两个相邻交流信号与相位基准的差，从而得到两个相邻交流 信号相位差，根据相位差和线路漏电流的大小，通过数字矢量运算，得出单相漏电流的 变化值/Ap = 7(/A,)2 +(/A2f - 2/VA2 cos^ 式中/^为^时刻的缓变漏电流值；/~为,2时刻的缓变漏电流值；^为/A,与/A2的 相位差。通过矢量计算得到的/Ap为供电线路上发生的实际突变漏电流值。 工作过程当开关K闭合接通电源时，如果供电线路上发生的实际突变漏电流值小于设定值， 单片机IC2的PB4端输出高电平，二极管D7导通，运算放大器IC1/A输出为高电平，由于 电容C8两端电压不能突变，因此三极管T1、 T2基极均为高电平，Tl、 T2导通，继电器J1、 J2吸合，交流220V电源经二极管D11半波整流后通过继电器J1常开触点给交流接触器KM 线圈供电，交流接触器KM吸合，低压配电线路开始供电。同时，IC1/A输出端经电阻R26 给电容C8充电，待充电结束后，三极管T1基极变为低电平，Tl截止，继电器J1常开触点 断开，由整流桥D16-D19提供的7. 5V左右的直流电源使交流接触器KM的线圈保持吸合， 从而实现了交流接触器的消声节电运行。若运行中继电器J1、 J2 、 Tl、 T2出现短路故 障时，由于运算放大器IC1/A和二极管D7的存在，可避免交流电压串入单片机IC2中，实 现对单片机IC2的保护功能。如果供电线路上发生的实际突变漏电流值大于设定值，单片机IC2接口PB4输出低电 平，运算放大器I Cl/A输出低电平，Tl、 T2截止，继电器J1、 J2断开，交流接触器KM 断开，低压配电线路停止供电。
权利要求
1、消声节电矢量型漏电检测方法，其特征在于通过零序电流互感器检测低压配电线路对地漏电的矢量和即剩余电流，该电流经整流放大后，一路送至单片机IC2接口PC4，通过其内部的A/D转换测知线路缓变漏电流的大小，另一路经相位检测电路送至单片机IC2接口PC0，利用单片机IC2的“电平变化中断”和“定时中断”测出两个相邻交流信号与相位基准的差，从而得到两个相邻交流信号相位差，根据相位差和线路漏电流的大小，通过数字矢量运算，得出单相漏电流的变化值
2、 根据权利要求l所述的检测方法的消声节电矢量型漏电保护器，包括整流放大电 路、相位检测电路、相位基准电路、单片机控制电路、工作状态指示电路、电源电路， 其特征在于输出电路采用消声节电输出电路，消声节电输出电路输入端与单片机之间 设有隔离保护电路，检测信号经整流放大电路与相位检测电路和单片机控制电路连接， 相位基准电路与单片机控制电路连接，单片机控制电路与工作状态指示电路连接，电源 电路输出端与单片机控制电路相连。
3、 根据权利要求2所述的消声节电矢量型漏电保护器，其特征在于消声节电输出 电路包括三极管T1、 T2、 二极管D8、 D9、 DIO、 Dll、电阻R26、 R27、 R28、 R29、电容C8、 继电器J1、 J2和开关K，电容C8、电阻R28分别与运算放大器IC1/A输出端连接，三极管 T1的基极经电阻R26连接电容C8另一端，发射极接-VDD，电阻R27并接在基极与发射极上， 三极管T1的集电极经继电器J1线圈接VCC， 二极管D8并接在继电器J1线圈两端；三极管 T2的基极连接电阻R28另一端，发射极接-VDD，电阻R29并接在基极与发射极上，三极管 T2的集电极经继电器J2线圈接VCC， 二极管D9并接在继电器J2线圈两端；开关K一端接 AC220V电源，另一端与D11串联后通过继电器J1常开触点与交流接触器KM线圈相连，交 流接触器KM线圈另一端同时与AC220V电源另一端和整流桥D16-D19两只二极管的正极接 点相连，二极管D10并接在交流接触器KM线圈两端；继电器J2常开触点一端与交流接触 器KM线圈和继电器J1接点相连，另一端与整流桥D16-D19两只二极管的负极接点相连。
4、根据权利要求2所述的消声节电矢量型漏电保护器，其特征在于隔离保护电路 包括二极管D7、电阻R22、 R23、 R24、 R25和运算放大器IC1/A， 二极管D7正极接单片机 IC2接口PB4， 二极管D7负极经电阻R22接运算放大器IC1/A的同相输入端，电阻R24、 R25 串联后电阻R24另一端接VCC，电阻R25另一端接-VDD，电阻R24、 R25的连接点接运算放 大器IC1/A的反相输入端，电阻R23—端接算放大器IC1/A的同相输入端，另一端接-VDD， 运算放大器IC1/A输出端与消声节电输出电路相连。
全文摘要
消声节电矢量型漏电检测方法及漏电保护器，属于电力系统漏电检测领域。通过零序电流互感器检测低压配电线路对地漏电的矢量和即剩余电流，通过矢量计算得到的IΔp为供电线路上发生的实际突变漏电流值，如果该电流值大于设定值，单片机IC2I/O接口PB4输出低电平，运算放大器IC1/A输出低电平，三极管T1、T2截止，继电器J1、J2断开，交流接触器KM断开，低压配电线路停止供电。根据检测方法设计的漏电保护器，实现无动作死区；输出电路采用消声节电电路，节能效果明显；在单片机I/O接口与消声节电输出电路之间增加了隔离保护电路，延长了产品寿命等优点。
文档编号H02H3/32GK101162834SQ20071011463
公开日2008年4月16日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者于会成, 涛 吕, 潘学海, 田茂军, 田茂华 申请人:山东天齐置业集团股份有限公司