专利名称：多用途剩余电流继电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多用途剩余电流继电器，用于低压配电线路或电气设备上对 剩余电流进行监控，属于电气火灾报警和线路故障监控技术领域。
背景技术：
目前现有的单路或多路剩余电流信号采集装置一般使用图1和图2这两种实现方 式方式一参见图1，使用线性放大检波电路来进行剩余电流鉴别，进而驱动执行电 路执行机构。方式二 参见图2，使用精密整流电路对信号进行整流，使用单片机内部AD进行模 数转换。经过逻辑判断后驱动执行机构。方式一和方式二各自存在以下不足方式一电路结构较复杂、不是真有效值测量、有干扰时会误动。如图1，用整流方式把交流信号转换为直流信号，再进行电压幅值的比较鉴别，进 而推动执行电路跳闸。该电路无法消除信号中的直流分量和谐波的影响，从而造成测量的 不准确，会产生误动。在电压幅值的比较鉴别电路中，当有干扰信号时，也会误触发。方式二 有谐波时测量不准确、不是真有效值测量，有干扰时会误动。如图2，使用精密整流电路可以减少整流电路中二极管带来的误差，但不能消除谐 波带来的测量误差，这种属于平均值测量的方法，不是真有效值测量，当电网频率变化时， 会产生测量误差，也不能消除直流分量的影响，且采用了单片机内置的10位ADC，测量精度 也不高。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种可以简化CPU外围硬件电路结 构、降低系统成本、提高系统可靠性、拓宽信号的测量范围，既可测量剩余电流也可测量零 序电流的一种多用途剩余电流继电器。本实用新型的目的是这样实现的一种多用途剩余电流继电器，包含有电源电路、 信号采样电路、信号滤波电路、频率采样电路、互感器断线检测电路、电压基准电路、报警值 设置电路、延时值设置电路、测试按键电路、复位按键电路、预警继电器输出电路、报警继电 器输出电路、LED棒状指示电路和微处理器CPU ；所述电源电路由线性电源构成，输出两路电源，一路为24V，另一路经降压电路降 为5V后输出，其中5V输出对报警值设置电路、延时值设置电路、测试按键电路、复位按键电 路、LED棒状指示电路和微处理器CPU进行供电，24V输出对预警继电器输出电路和报警继 电器输出电路进行供电；所述互感器断线检测电路由模拟开关构成，所述信号输入端的一端子分为两路， 一路与信号采样电路的输入端相连，另一路经电压基准电路与微处理器CPU的电压基准输入端口相连，所述信号输入端的另一端子分为两路，一路与微处理器CPU的AD 口相连，另一 路与模拟开关的输入端相连，所述模拟开关的输出端与信号采样电路的输入端相连，所述 模拟开关的控制端与微处理器CPU的控制端口相连，所述信号采样电路的输出端口与信号 滤波电路的输入端口相连，所述信号滤波电路的输出端口一路与微处理器CPU的AD 口相 连，另一路经频率采样电路与微处理器CPU的输入捕获端口相连，所述微处理器CPU的输入 端口与报警值设置电路、延时值设置电路、测试按键电路和复位按键电路相连，所述微处理 器CPU的显示驱动口与LED棒状指示电路相连，所述微处理器CPU的继电器驱动口与预警 继电器输出电路和报警继电器输出电路相连。本实用新型多用途剩余电流继电器，所述微处理器CPU采用8位单片机 MC9S08LG32。本实用新型多用途剩余电流继电器，所述报警值设置电路和延时值设置电路均由 B⑶编码器构成。本实用新型的工作原理为使用时，将本实用新型多用途剩余电流继电器的信号输入端与剩余电流互感器相 连。信号采样电路把输入的剩余电流信号转换成适合模数转换电路能接受的电平；信号滤 波电路把经过取样后的输入信号滤除模数采样电路无法准确测量到的高频成分，以提高测 量的稳定性；频率采样电路，采样输入信号的频率，然后提供给CPU以实现对被测信号的频 率跟踪，以便能达到准同步采样，提高测量精度；电压基准电路，提供给模数转换电路一个 参考电压，并给输入信号提供一个直流偏置，用于把正弦输入信号的负半周部分抬高到零 点电位以上，以使模数转换电路可以不失真地测量；棒状LED灯指示电路，动态指示输入信 号的大小，并通过两个BCD编码器给用户来设置报警值和延时时间；CPU承担着控制模数转 换、逻辑运算、判断、外围电路驱动等工作。本实用新型的有益效果是(1)、CPU集成了 12位模数转换器，并可以直接对外部多达16路输入模拟电压进 行模数转换处理，无需再额外增加外部模数转换元件和模拟开关等器件进行输入信号的分 时切换。大大简化了 CPU外围硬件电路结构，降低了系统成本，提高了系统可靠性。(2)、采用了真有效值算法、频率跟踪技术、同步采样技术，提高了信号测量精度， 避免了谐波信号带来的测量误差，即使畸变的信号也能准确测量，采用软件数字滤波算法， 清除了信号中直流分量带来的影响。(3)、可以准实时地监测互感器的断线情况，并能通过LED和继电器进行报警，增 强了产品的可靠性。(4)、提供报警值设置(最多十种)和延时时间设置(最多十种)，增加了产品的灵 活性，可以满足不同客户不同环境参数的要求。(5)、由于测量范围较广，因而既可以测量小信号的剩余电流也可以测量大信号的 零序电流。可以满足不同的客户需求。
图1为常规剩余电流继电器电路框图。图2为常规剩余电流继电器电路框图。[0026]图3为本实用新型多用途剩余电流继电器电路框图。图4为本实用新型电源电路的电路示意图。图中电源电路1、信号采样电路2、信号滤波电路3、频率采样电路4、互感器断线 检测电路5、模拟开关501、电压基准电路6、报警值设置电路7、延时值设置电路8、测试按键 电路9、复位按键电路10、预警继电器输出电路11、报警继电器输出电路12、LED棒状指示 电路13、微处理器CPU14。
具体实施方式
参见图3，本实用新型涉及一种多用途剩余电流继电器，包含有电源电路1、信号 采样电路2、信号滤波电路3、频率采样电路4、互感器断线检测电路5、电压基准电路6、报警 值设置电路7、延时值设置电路8、测试按键电路9、复位按键电路10、预警继电器输出电路 11、报警继电器输出电路12、LED棒状指示电路13和微处理器CPU14，参见图4，所述电源电路1由线性电源构成，输出两路电源，一路为24V，另一路经 降压电路降为5V后输出，其中5V输出对报警值设置电路7、延时值设置电路8、测试按键电 路9、复位按键电路10、LED棒状指示电路13和微处理器CPU14进行供电，24V输出对预警 继电器输出电路11和报警继电器输出电路12进行供电；参见图3，所述互感器断线检测电路5由模拟开关501构成，所述信号输入端的一 端子分为两路，一路与信号采样电路2的输入端相连，另一路经电压基准电路6与微处理器 CPU14的电压基准输入端口相连进行电平偏置，所述信号输入端的另一端子分为两路，一路 与微处理器CPU14的AD 口相连，另一路与模拟开关501的输入端相连，所述模拟开关501 的输出端与信号采样电路2的输入端相连，所述模拟开关501的控制端与微处理器CPU14 的控制端口相连，所述信号采样电路2的输出端口与信号滤波电路3的输入端口相连，所述 信号滤波电路3的输出端口一路与微处理器CPU14的AD 口相连，另一路经频率采样电路4 与微处理器CPU14的输入捕获端口相连，所述微处理器CPU14的输入端口与报警值设置电 路7、延时值设置电路8、测试按键电路9和复位按键电路10相连，所述微处理器CPU14的 显示驱动口与LED棒状指示电路13相连，所述微处理器CPU14的继电器驱动口与预警继电 器输出电路11和报警继电器输出电路12相连。
权利要求一种多用途剩余电流继电器，其特征在于所述剩余电流继电器包含有电源电路(1)、信号采样电路(2)、信号滤波电路(3)、频率采样电路(4)、互感器断线检测电路(5)、电压基准电路(6)、报警值设置电路(7)、延时值设置电路(8)、测试按键电路(9)、复位按键电路(10)、预警继电器输出电路(11)、报警继电器输出电路(12)、LED棒状指示电路(13)和微处理器CPU(14)，所述电源电路(1)由线性电源构成，输出两路电源，一路为24V，另一路经降压电路降为5V后输出，其中5V输出对报警值设置电路(7)、延时值设置电路(8)、测试按键电路(9)、复位按键电路(10)、LED棒状指示电路(13)和微处理器CPU(14)进行供电，24V输出对预警继电器输出电路(11)和报警继电器输出电路(12)进行供电；所述互感器断线检测电路(5)由模拟开关(501)构成，所述信号输入端的一端子分为两路，一路与信号采样电路(2)的输入端相连，另一路经电压基准电路(6)与微处理器CPU(14)的电压基准输入端口相连，所述信号输入端的另一端子分为两路，一路与微处理器CPU(14)的AD口相连，另一路与模拟开关(501)的输入端相连，所述模拟开关(501)的输出端与信号采样电路(2)的输入端相连，所述模拟开关(501)的控制端与微处理器CPU(14)的控制端口相连，所述信号采样电路(2)的输出端口与信号滤波电路(3)的输入端口相连，所述信号滤波电路(3)的输出端口一路与微处理器CPU(14)的AD口相连，另一路经频率采样电路(4)与微处理器CPU(14)的输入捕获端口相连，所述微处理器CPU(14)的输入端口与报警值设置电路(7)、延时值设置电路(8)、测试按键电路(9)和复位按键电路(10)相连，所述微处理器CPU(14)的显示驱动口与LED棒状指示电路(13)相连，所述微处理器CPU(14)的继电器驱动口与预警继电器输出电路(11)和报警继电器输出电路(12)相连。
2.如权利要求1所述一种多用途剩余电流继电器，其特征在于所述微处理器CPU(14) 采用8位单片机MC9S08LG32。
3.如权利要求1或2所述一种多用途剩余电流继电器，其特征在于所述报警值设置 电路(7)和延时值设置电路⑶均由BCD编码器构成。
专利摘要本实用新型涉及一种多用途剩余电流继电器，用于低压配电线路或电气设备上对剩余电流进行监控。所述剩余电流继电器包含有电源电路(1)、信号采样电路(2)、信号滤波电路(3)、频率采样电路(4)、互感器断线检测电路(5)、电压基准电路(6)、报警值设置电路(7)、延时值设置电路(8)、测试按键电路(9)、复位按键电路(10)、预警继电器输出电路(11)、报警继电器输出电路(12)、LED棒状指示电路(13)和微处理器CPU(14)，本实用新型多用途剩余电流继电器，可以简化CPU外围硬件电路结构、降低系统成本、提高系统可靠性、拓宽信号的测量范围，既可测量剩余电流也可测量零序电流。
文档编号H02H3/26GK201726101SQ201020235328
公开日2011年1月26日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者吴建明, 宗寿松, 朱海鹏, 杨立海, 汤建军 申请人:江苏安科瑞电器制造有限公司