专利名称：电压差动装置控制器的制作方法
技术领域：
电压差动装置控制器电压差动装置控制器，涉及城巿和农村电源电网系 统的供电控制技术领域，当相电压产生压差不平衡时，自动实现分 断电源的一种控制装置。目前，与本实用新型具有相同和相近似的技术方案
尚未见于专业论文的发表，也未见于专利文献的刊载，也没有产品
运用于实际运行控制工作之中。本实用新型是行业内此类技术的一
种具有独创意义的技术方案。本实用新型的目的在于，当城巿或农村三相四线电
源电网系统断零产生电压相位差，发生配电网络系统缺相分断事 故，发生配电网络输电线路高阻对地故障时，提供一种立即发挥 继电保护功能，将分路电源强制撤出电网运行，确保用电设施 安全的自动控制装置。
结合
如下
电压差动装置控制器，特别是三相电源空气开关电路、电 源电压检测电路T5、电压差采样电路T6、和信号放大驱动电路 构成的电压差动装置控制器，其特征在于
A相负载电源上安装有空气开关KA，在KA空气开关上桩 电源电压信号输入端3，连接到检测电路变压器T5的电感LA 输入端17，经电感LA输出端18连接到电压差釆样电路变压器 T6的输入端27，该输入端27也是模拟接地点N1;信号经T6 变压器的N1端所在的27输入，经由T6变压器的输出端28连 接到N线接地构成A相电源电压信号采样回路；
B相负载电源上安装有空气开关KB，在KB空气开关上桩 电源电压信号输入端7,连接到检测电路变压器T5的电感LB
输入端15，经电感LB输出端16连接到电压差釆样电路变压器 T6的输入端27即模拟接地点N1;信号经T6变压器的N1端 所在的27输入，经由T6变压器的输出端28连接到N线接地 构成B相电源电压信号采样回路；
C相负载电源上安装有空气开关KC，在KC空气开关上桩 电源电压信号输入端11，连接到检测电路变压器T5的电感LC 输入端13，经电感LC输出端14连接到电压差釆样电路变压器 T6的输入端27即模拟接地点N1;信号经T6变压器的N1端 所在的27输入，经由T6变压器的输出端28连接到N线接地 构成C相电源电压信号采样回路；
由于检测电路T5的LA、 LB、 LC和模拟接地点N1构成星 形连接直接起到检测电源系统电压矢量功能作用，当T5检测电 路电压矢量信号输入到T6采样变压器，N1端27点经由T6变 压器的28点连接N线接地，形成信号经过T6变压器铁芯磁化 通过磁通自感作用，将矢量电压信号转换为驱动电压信号，由 T6变压器的29端点连接到中间继电器K的31端输入，经由继 电器K的35端输出连接到T6变压器的30点构成驱动回路；
T5和T6中形成的电压检测矢量信号通过中间继电器K转 换为动作响应功能；中间继电器K的36端点连接于电源相电压 L端；T6变压器信号转换器输出端29点，连接于继电器K的 31端点输入，由中间继电器K的35点输出连接于T6变压器的 30点产生电压驱动信号；此时KA、 KB、 KC各相空气开关在合 闸工作状态下出现如下变化；
A相KA的1端点连接K的39端点，当K在动合状态时， 基于K继电器的36端点连接于L电源端，因此电源电流因K 继电器合闸流经K继电器的39端点流至KA空气开关的1端，由KA开关的分励脱扣线圈KA开关的2端点，输出连接于N 线形成KA开关分励线圈脱扣跳闸回路，使KA开关在T5检测 器、T6变压器中产生电压差动信号响应动作时，使KA开关瞬 时分断A相电源电路；
B相KB的5端点连接K的38端点，当K在动合状态时， 基于K继电器的36端点连接于L电源端，因此电源电流因K 继电器合闸流经K继电器的38端点流至KB空气开关的5端， 由KB开关的分励脱扣线圈KB开关的6端点输出，连接于N 线形成KB开关分励线圈脱扣跳闸回路，使KB开关在T5检测 器、T6变压器中产生电压差动信号响应动作时，使KB开关瞬 时分断B相电源电路；
C相KC的9端点连接K的37端点，当K在动合状态时， 基于K继电器的36端点连接于L电源端，因此电源电流因K 继电器合闸流经K继电器的37端流至KC空气开关的9端，由 KC开关的分励脱扣线圈KC开关的10端点输出，连接于N线 形成KC开关分励线圈脱扣跳闸回路，使KC开关在T5检测器、 T6变压器中产生电压差动信号响应动作时，使KC开关瞬时分 断C相电源电路；
电压差动检测装置中的T5检测电路次级付线圈是组成一个 三相叠加式直流电源VCC;其VCC为12V的直流电源电压端， 连接复位开关H1常闭按钮的33端，由H1按钮的32端连接 D1整流二极管的负极，经由D1 二极管的正极连接T5检测器 的次级电感副线圏LK1的19端，从LK1线圈的20端与电感副 线圈LK2的22端和LK3的26端构成三相星形连接回路；
VCC端连接H1按钮的33端，由H1按钮的32端连接D2 整流二极管的负极，由D2二极管的正极连接T5检测器的次级
电感副线圈LK2的21端，从LK2线圈的22端与电感副线圏 LK1的20端和LK3的26端构成三相星形连接回路；
VCC端连接H1按钮的33端，由H1按钮的32端连接D3 整流二极管的负极，由D3二极管的正极连接T5检测器的次级 电感副线圈LK3的25端，从LK3线圈的26端与电感副线圈 LK1的20端和LK2线圈的22端构成三相星形连接回路；
三相叠加式直流电源回路是通过C1电容器的正极和C2电 容器的正极连接于H1按钮的32点，对电容充电，通过C1电 容和C2电容的负极接地的34端点进行滤波作用；使直流电源 质量得到保证；
T5检测装置次级电感副线圈LT的23端点，接入检测开关 H2常开按钮的41端，经由H2按钮的42端连接于K继电器的 31端，由K继电器的35端连接到T6变压器的30端，通过T6 变压器的电磁耦合由T5检测器线圈LT的24点与N1对接，构 成与电源相位极性相同的模拟回路，产生模拟差动信号，检验K 继电器工作状态是否正常；
D4发光二极管的正极连接于K继电器的40端，而D4发 光二极管的负极连接于T6变压器的N1端，当K中间继电器受 到电压差动矢量信号驱动合闸时，基于L电源连接于K继电器 的36端，K继电器的触点合闸，电源由K继电器的40端点输 入D4发光二极管正极，由D4发光二极管负极输出连接于N1 形成亮灯指示回路；验证K继电器工作状态是否正常；
信号放大继电器K是光电耦合信号放大器串接一个继电器 组成；系统三相电压不平衡矢量值采择范围5% 100%，采择时 间可调整1ms 60s;系统缺相电压采样时间可调整1ms 60s; 系统断零三相负载不平衡相电压，动作参数设定范围于220V的±10%—±80%之间。
本实用新型的积极意义在于，U)系统断零电压相位差动 继电保护。适用于供配电网区域分路系统断零产生各相负荷不 均，造成各相位偏移，导致相电压差大于额定电压〉10%幅值， 当系统相电压偏差>13%时，本实用新型立即发出电压差动保护 功能指令，将分路断零回路系统强制撤出电网运行。确保了广 大巿民及用电用户，所有用电设施不致因系统断零回路而烧毁。 其继电保护功能作用，保障了用户用电安全，造福于广大人民 群众。(2)配电网络系统缺相继电保护。适用于供配电网系统 三相供电运行时，在投入运行时或运行过程中，系统网络突然 出现缺相运行。此刻由于控制器内置电压差动检测装置，测得 系统电源电压三相矢量和不等于零时，差动电压样本检测时间 200flis;立即发出缺相保护功能指令，将分路电源强制撤出电网 运行，确保用电设施不会因缺相运行而遭受损坏。(3)配电网 络输电线路高阻对地故障继电保护。适用于供配电输电线路，
由于不可抗力因素造成馈电线路单相高阻对地短路，形成单相 电压下降，致使三相电压不平衡度:>15%。此刻由于电压差动检测功能作用，立即发出继电保护功能指令，将分路电源强制撤 出电网运行，确保用电设施安全。
图l是本实用新型电路原理图。按照本说明书所述详细技术方案，采用符合国 家标准的电子设计和电气设计规范，制定加工制造工艺方法和说明， 选用标准绝缘和传导材料，选用标准的模块、芯片、器件、部件， 可以生产出本实用新型产品。
适用范围参数
低压供配电网络用户进线系统缺相，系统断零(N)，系统 三相电压不平衡值> 15%继电保护作用。
使用条件参数
本实用新型适用于交流380V/220V低压用电设施继电保护；
环境温度-25。C—55。C;
相对湿度40t:时,20%—90%;
大气压力在海拨2000m以下79. 5—106. OKpa;
工作场所工作于无明显导电性灰尘、无易燃、易爆介质 的场所；
工作电压额定电压380V/220V ;
允许偏差三相电压同步变化不大于±20%;
波形正弦波，失真度小于8%;
额定频率50Hz±5%;
工作电源三相四线电源。
A相负载电源上安装有空气开关KA， KA输入端3连接到 树脂浇铸干式变压器T5的电感主线圈LA输入端17，经LA输 出端18连接到树脂浇铸干式变压器T6的输入端27即模拟接地 点N1;信号经T6的N1端所在的27输入，经由T6的输出端 28连接到N线接地；
B相负载电源上安装有空气开关KB， KB输入端7，连接到 T5的线圈LB输入端15，经LB输出端16连接到T6的输入端 27即模拟接地点N1;信号经T6的N1端所在的27输入，经由 T6的输出端28连接到N线接地；
C相负载电源上安装有空气开关KC， KC输入端11，连接 T5的线圈LC输入端13，经LC输出端14连接到T6的输入端 27即模拟接地点N1;信号经T6的N1端所在的27输入，经由
T6的输出端28连接到N线接地； LA、 LB、 LC的匝数和规格一致；
T5电压矢量信号输入到T6， N1端27点经由T6的28点 连接N线接地，形成驱动电压信号，由T6的29端点连接到中 间继电器K的31端输入，经由K的35端输出连接T6的30点； T5和T6中的电压信号通过K转换为动作响应功能；K的36端 点连接于电源L端；T6输出端29点连接于K的31端点输入， 由K的35点连接于T6的30点产生电压驱动信号；T5到T6 之间的启动工作电压设定为25—50V。
A相KA的1端点连接K的39端点，当K在动合状态时， 基于K的36端点连接于L端，因此电源电流因K合闸流经39 端点流至KA的1端，由KA的分励脱扣线圈的2端点，输出连 接于N线，使KA开关在T5、 T6中产生电压差动信号响应动作 时，使KA开关瞬时分断A相电源电路；
B相KB的5端连接K的38端，当K在动合状态时，基于 K的36端连接于L端，因此电流因K合闸流经38端流至KB 的5端，由KB的6端点输出，连接于N线，使KB开关在T5、 T6中产生电压差动信号响应动作时，使KB开关瞬时分断B相 电源电路；
C相KC的9端连接K的37端，当K在动合状态时，基于 K的36端连接L端，因此电源电流因K合闸流经37端流至KC 的9端，由KC的10端点输出，连接于N线，使KC开关在 T5、 T6中产生电压差动信号响应动作时，使KC开关瞬时分断 C相电源电路；L端一N端的电压为交流电220V;
T5次级付线圈组成三相叠加式直流电源VCC;其VCC电 压12V,连接复位H1按钮的33端，由H1的32端连接D1整 流二极管负极，经由D1的正极连接T5的线圏LK1的19端；VCC端连接H1按钮的33端，由H1的32端连接D2的负极， 由D2的正极连接T5次级线圈LK2的21端；VCC端连接H1 按钮的33端，由H1按钮的32端连接D3整流二极管的负极， 由D3的正极连接T5次级线圈LK3的25端；
D1、 D2、 D3规格一致，其整流电流范围在500MA—2A之 间选取；
三相叠加式直流电源回路是通过C1电容器的正极和C2电 容器的正极连接于H1按钮的32点，对电容充电，通过C1电 容和C2电容的负极接地的34端点进行滤波作用；使直流电源 质量得到保证；C1、 C2规格一致在10juF—400pF范围选取。
LK1 、 LK2、 LK3的匝数和规格一致，并与产生12V直流 电压相匹配。
T5的副线圈LT的23端接入检测开关H2常开按钮41端， 经由H2按钮的42端连接于K的31端，由K继电器的35端连 接到T6变压器的30端，通过T6变压器的电磁耦合由T5检测 器线圈LT的24点与N1对接，构成与电源相位极性相同的模 拟回路，产生模拟差动信号，检验K继电器工作状态是否正常；
LT的匝数和规格与10V直流工作电压相匹配。
D4发光二极管的正极连接于K的40端，而D4的负极连 接于T6的N1端，当K受到电压差动矢量信号驱动合闸时，基 于L连接于K的36端，K的触点合闸，电源由K的40端点输 入D4正极，由D4负极输出连接于N1形成D4亮灯检验回路；
信号放大继电器K是光电耦合信号放大器串接一个继电器 组成；系统三相电压不平衡矢量值采样范围是5%~100%，检测 时间可调整1 ms 60s;系统缺相电压釆样时间可调整1 ms 60s; 系统断零三相负载不平衡相电压，动作参数设定范围于220V的 ±10%—±80%之间。
权利要求1、电压差动装置控制器，特别是三相电源空气开关电路、电源电压检测电路T5、电压差采样电路T6、和信号放大驱动电路构成的电压差动装置控制器，其特征在于A相负载电源上安装有空气开关KA，在KA空气开关上桩电源电压信号输入端3，连接到检测电路变压器T5的电感LA输入端17，经电感LA输出端18连接到电压差采样电路变压器T6的输入端27，该输入端27也是模拟接地点N1；信号经T6变压器的N1端所在的27输入，经由T6变压器的输出端28连接到N线接地构成A相电源电压信号采样回路；B相负载电源上安装有空气开关KB，在KB空气开关上桩电源电压信号输入端7，连接到检测电路变压器T5的电感LB输入端15，经电感LB输出端16连接到电压差采样电路变压器T6的输入端27即模拟接地点N1；信号经T6变压器的N1端所在的27输入，经由T6变压器的输出端28连接到N线接地构成B相电源电压信号采样回路；C相负载电源上安装有空气开关KC，在KC空气开关上桩电源电压信号输入端11，连接到检测电路变压器T5的电感LC输入端13，经电感LC输出端14连接到电压差采样电路变压器T6的输入端27即模拟接地点N1；信号经T6变压器的N1端所在的27输入，经由T6变压器的输出端28连接到N线接地构成C相电源电压信号采样回路；由T6变压器的29端点连接到中间继电器K的31端输入，经由继电器K的35端输出连接到T6变压器的30点构成驱动回路；由A相KA的1端点连接K的39端点，KA开关的2端点，输出连接于N线形成KA开关分励线圈脱扣跳闸回路；由B相KB的5端点连接K的38端点，KB开关的6端点，输出连接于N线形成KB开关分励线圈脱扣跳闸回路；由C相KC的9端点连接K的37端点，KC开关的10端点，输出连接于N线形成KC开关分励线圈脱扣跳闸回路。
2、 根据权利要求1所述电压差动装置控制器，其特征在于: 电压差动检测装置中的T5检测电路次级付线圈组成一个三相叠加式直流电源VCC;其VCC为12V的直流电源电压端， 连接复位开关H1常闭按钮的33端，由H1按钮的32端连接 D1整流二极管的负极，经由D1 二极管的正极连接T5检测器 的次级电感副线圏LK1的19端，从LK1线圈的20端与电感副 线圈LK2的22端和LK3的26端构成三相星形连接回路；VCC端连接H1按钮的33端，由H1按钮的32端连接D2 整流二极管的负极，由D2二极管的正极连接T5检测器的次级 电感副线圈LK2的21端，从LK2线圈的22端与电感副线圈 LK1的20端和LK3的26端构成三相星形连接回路；VCC端连接H1按钮的33端，由H1按钮的32端连接D3 整流二极管的负极，由D3二极管的正极连接T5检测器的次级 电感副线圈LK3的25端，从LK3线圈的26端与电感副线圈 LK1的20端和LK2线圈的22端构成三相星形连接回路；三相叠加式直流电源回路是通过C1电容器的正极和C2电 容器的正极连接于H1按钮的32点，对电容充电，通过C1电 容和C2电容的负极接地的34端点进行滤波。
3、 根据权利要求1、 2所述电压差动装置控制器，其特征 在于:T5检测装置次级电感副线圈LT的23端点，接入检测开关H2常开按钮的41端，经由H2按钮的42端连接于K继电器的 31端，由K继电器的35端连接到T6变压器的30端，通过T6 变压器的电磁耦合由T5检测器线圈LT的24点与N1对接，构 成与电源相位极性相同的模拟回路；D4发光二极管的正极连接于K继电器的40端，而D4发 光二极管的负极连接于T6变压器的N1端，当K中间继电器受 到电压差动矢量信号驱动合闸时，基于L电源连接于K继电器 的36端，K继电器的触点合闸，电源由K继电器的40端点输 入D4发光二极管正极，由D4发光二极管负极输出连接于N1形成亮灯指示回路；信号放大继电器K是光电耦合信号放大器串接一个继电器 组成。
专利摘要电压差动装置控制器，由三相电源空气开关电路、电源电压检测电路T5、电压差采样电路T6、和信号放大驱动电路构成。本实用新型当城市或农村三相四线电源电网系统断零产生电压相位差，发生配电网络系统缺相分断事故，发生配电网络输电线路高阻对地故障时，提供一种立即发挥继电保护功能，将分路电源强制撤出电网运行，确保用电设施安全的自动控制装置。
文档编号H02H3/32GK201075663SQ20072005704
公开日2008年6月18日 申请日期2007年9月17日 优先权日2007年9月17日
发明者苏迥凡 申请人:苏迥凡