专利名称：低压供电线路的保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低压供电线路的保护装置，尤其是一种设置在三相四线中性点不接地的低压供电线路的保护装置。
现有的低压漏电保护器，除功能单一外，技术上还存在着抗干挠能力差，适用范围小，对某相灵敏度低，安装操作繁琐，很难在社会上推广应用，对群众的人身及财产安全难以起到应有的保护作用。对于现有技术中存在的如上述缺陷，在实际的日常用电中，可造成如下影响1、抗干挠能力差，致使交流接触品不必要地动作次数增多，即影响其使用寿命，又降低低压系统的供电质量。
2、对于供电半径大，阴雨天气，潮湿多雨地区及地埋电缆等基本上无法应用。
3、由于某一相漏电反应不敏感，所以人身及电气事故率升高。
4、安装程序繁索，使一般电工很难独立安装。
5、由于上述问题的存在，因而极大地限制了现有的漏电保护器，在日常低压系统中的应用，从而导致一些地方特别是农村，线损高，电害事故频繁等现象。
本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，而提供一种低压全自动综合智能控制器，其具有漏电保护自动重合、消声、安全试送、以及过压、欠压保护、遥控操作线路送电的功能。
本实用新型的目的是这样实现的一种低压供电线路的保护装置，它包括一漏电保护电路，其所述的漏电保护电路为电压型，其由在大地和零线之间接有发射极对接的两个三极管，输出接可控硅而构成。
执行机构和低压供电电路之间并接有欠压保护电路。
执行机构和低压供电电路之间并接有过压保护电路。
执行机构和低压供电电路之间并接有消声电路。
执行机构和低压供电电路之间并接有安全试送电路。
执行机构和低压供电电路之间并接有由遥控接收电路接翻转电路，再接自动记忆控制电路所组成的送电控制电路。
漏电保护电路接有三次自动重合电路，该电路的输出接翻转电路的输入。
根据上述技术方案可知，本实用新型具有如下效果1、可明显降低交流接触器不必要的动作次数，即延长了其自身的使用寿命，又提高了供电质量；2、对供电半径大、阴雨天气潮湿地区及地埋电缆等均可得到正常的应用与保护；3、可使A、B、C三相线路有同等的灵敏度；4、因本实用新型没有即繁琐、价格又高的零序互感器，只有很少的外接连线，所以安装极为方便，一般电工即可独立安装；5、因低压供电系统采用的是中性点不接地的接法，所以具有明显地节能效果与对人及电器的安全保证；6、因本实用新型具有自动记忆辨别的遥控送电操作功能，因而极大地方便了电工对电的管理；7、消声功能的增加，不仅节省了电能，而且还可大大延长交流接触器的使用寿命；8、本实用新型能够进行安全试送信号，将送电初期人身事故伤亡率高的现象，从根本上得以解决；9、可靠的过压、欠压保护使低压线路的合理运行有了充实的技术保证。
以下结合附图与具体实施方案对本实用新型做进一步的详细说明。
图1为本实用新型电路构成框图；图2为本实用新型电路原理图；图3为本实用新型发射部分电路原理图；图4为低压供电线路分布电容与等效电阻原理图。
参见图1、2，为本实用新型的电路原理图，它有如下电路组成遥控接受控制电路接自动记忆电路组成的送电自动判断处理电路、漏电保护电路、漏电保护三次自动重合电路、消声电路、安全试送电路、欠压保护以及过压保护电路。其中，遥控接受电路，在低压线路正常情况下，从C7、L5，C10、L8或从C10、L8、C11送来的控制信号f，分别加到T2的初级回路电感线圈L6、L7的两端，经L6、C8或C7、LC9的谐振后，从L9上感应出控制信号f。C7、L5，C10、L8是串联谐振电路，其谐振点在f附近，起着只通信号f，滤除其它无用信号的作用。
从L9上感应出的信号f经D20，D21的限幅后，由C13耦合到BG7的基极进行方大。BG7、BG8是带有直流负反馈的两级阻容耦合方大器。经过这两级的放大，再经C16、C17的隔离限幅，最后耦合到IC4的节③脚，调节W1使IC4内部的振荡频率和外来的信号f频率一致，这样亮作遥控指示。IC4⑧脚电位降低后，IN1的③脚电位也跟着降低至零位，这样TN1的②脚电位，在R29，R30的分压下高出③脚许多。(R29，R30分压点的电位真越高，IN1的抗干挠能力越强)IN1的①输出低电位。这样由D25、BG9、D27、BG10等组成的高阀值“与”“非”门电路的“门”被扣开，再经BG11的倒相放大后，从其集电极输出低电位，于是由BG13，BG14等组成的双稳电路被触发，其状态发生翻转，BG13的集电极程低电位状态。
BG13、BG14和BG32，BG33所组成的这两个双稳态电路中，其BG13和BG32的基极都有一个和地直接相并联的电容C25和C40。它们的作用相同，确保在低压线路正常供电时，使两个双稳电路的BG13，BG32都能处于稳定可靠的截目状态。
当BG13的集电极程现低电位状态后，BG15由导通转为截止。这样由电源变压器下的两组次级L4，L2感应的交流电压，经D1的整流，C2的滤波后，得到VB+30V的直流电压，这个电经R47，D31使BG16正偏而导通，并通过R48，D32给电容C29充电，很快C29上的电压就被充到VC29＝VB+30V—(VD32+VBE+VD31+VR47)≈18伏的幅值。同时BG17也由导通转为截止状态。场效应管CO，是时电压很敏敢的元件，它在C29上电荷的作用下，由截止转为饱和导通，这样CO的漏极电位，低于由稳压二极管D33和BG18发射结组成的固定压降，所以BG18由导通转为截止状态、BG19由截止转为饱和导通，D34被点亮作遥控断电指，同时也作智能控制指示。
这样由D19，BG6等组成的“与”，“非”门电路被打开，BG6集电极呈高电位，再经BG4倒相后使输出管BG5从饱和导通转为截止，J1释放，KJ1断开，接着J释放，最后使交流接触器的触点KJ-1，2，3断开，低压线路断电。
用遥控开机送电时，由发射机发出一个信号f，接收控制经选频解码，抗干挠处理后，再由D28去触发双稳态电路，使BG13重新恢复到原来的截止状态，最后使KJ-1，2，3闭合，低压供电，就这样通过遥控操作完成了对低压线路的开关作用。
自动记忆控制电路在低压线路正常电时，双稳态电路中的BG13，由于基极接有钳位电容C25，总是处于截止状态，即使高压线路停了电，再次来了电，这种状态也不会改变。所以综合控制器，在对高压线路的自然停电，来电情况，会自动地将交流接触器触点JK-1，2，3闭合，实现低压自动送电。
接在高压断电时，BG15的集电极往往形成发高电位，使BG16导通，C2滤波电容上的残余电荷，会对C29充电，造成高来电后，低压不能自动送上的错误。若加上了稳压二极管D31，这个突发高电位。其幅值不会超过VD31+VBE16+V32≥12V，所以能保证高压自然停电电位。其幅值不会超过VD31+VBE16+V32≥12V，所以能保证高压自然停电时，BG16可靠的截止，C29不被错误充电。
当通过遥控指令将低压关断后，若高压线路也停了电，那么低压线路和综合控制器也就同时失去了电源。BG16，BG17也就自然截止。C29上的充电电荷，使D32处于反偏截止。C29上电荷的唯一泄放途径是经过R49，R5和CO栅源间到地。因R50和CO场效应管的输入阻抗很大，C29上电荷的放电速度很慢，能对电压敏敢的场效管CO起长达24小时以上的记忆控制作用。
若低压还未经遥控指令送上电，高压线路就来了电(在用遥控关断低压的24小时以内)，综合控制器也就和高压同时接通了电源。双稳态电路中的BG13在C25的钳位作用下，处于截止的趋势，若BG17导通，那么C29上的充电电荷会通过阻值很小的R49很快泄放掉，这样就会引起DO的截止，最后KJ-1，2，3的闭合，低压送电，这是不经遥控指令信号错误送电现象，是不能允许的。
C30的作用是在BG17导通后用其自身的充电电压为CO提供反偏电压，确保CO的截止。
为了使综合控制器，在低压用遥控操作关断后，高压来电的情况下能够自动地进行辨别，并且能正确无误地对低压线路控制断电，特设计如下电路在高压来电后，综合控制器接通电源的一瞬间，BG17因R45，C28的延时作用而不能导通。同时在C29的作用下场效应管C0导通，继而BG18截止，于是BG18的集电极获得由R53和R56，VBE19的分压，这一电压通过电容C32触发由BG29等组成的简单的单稳态电路。其工作原理如下当BG18的集电极呈低电位状态时，BG20截止，这是稳定状态。当BG18的集电极电位呈高态时，随着C32上充电电压的升高，充电电流遂渐减少致至为零，BG20也遂渐退出饱和而截止，这样BG20就有了因C32的充电过程，而暂时饱和导通的暂稳态过程，暂稳时间的长短时R54，C32决定。
当由BG20等组成的单稳态电路，一受到触发后，BG20立刻导通饱和，BG21也由饱和导通转为截止，继而引起BG12的饱和，因BG12，BG13的集电极与发射极是并接的，所以BG13的集电极电位被BG12强行钳制在零位。这一过程是在综合控制主机刚一接通电源的瞬间完成的，BG13的截止状态尚未稳定，便被BG12将其集电极钳制零位，双稳态电路被迫翻转状态BG13导通，BG14截止。
同时BG17在R45，C28的延时下尚未导通，也被强行钳制在截止状态。接着BG16导通，VB+30的电源通过R48，D32给C29补充电荷……以同样如前所述的道理最后使JK-1，2，3维当BG20的暂稳态过去之后，便恢复到稳定的截止状态，BG12也从饱和状态恢复到截止状态，这样双稳电路便恢复到对指令信号的等待状态。从而实现了低压线路经遥控指令信号将电源关断后，非经遥控指令信号再次到来时，综合主机而不能将低压电源送上的技术要求。
漏电保护与自动重合电路对于低压供电线路来说，因其整个供电线路对地是绝缘运行的，所以在正常供电的情况下，只有A，B，C三相线路对地形成的分布电容而造成的微小漏电现象。而实际的三相线路以及所载负荷线路的长短，是基本一致的，所以它们所形成的分布电容的大小也是基本相同的。图4是它们的等效电路图。
图4中的电容CA，CB，CC是A，B，C三相线路所对应的分布电容，右边的RCA，RCB，RCC是它们的等效电阻，Q是它们等效的对地公共接点。进一步分析看出RCA，RCB，RCC在Q点形成的交流电位，动态上是平衡的。这时中性点O和Q之间的交流电位是动态的零平衡状态。那么整个中性线D和大地之间的交流电位也处于动态的零平筝状态，即中性线D对地交流电压为零。
当A，B，C三相中有某一相存在对地漏电的现象时，如图4所示的RA，那么由等效电阻RCA，RCB，RCC维持的对地平衡状态，就会被这个漏电电阻RA给破环掉，出现Q点被RA行移位的现象，因而中性点O对地的交流电位不再为零，而等同于Q点被RA移位的大小。若RA为零，这时Q点的移位最大，O，Q两点的交流位为220伏。因中性线D遂中性点O等位变化，所以由RA大小引起的O，Q两点之间的交流电位的变化，也就是中性线D和大地之间的变化。
从图2中可看出，综合控制主机的地线与低压系统中的中性线D是直接相连的。漏电保护部分中的电容C33的一端直接和大地相连。
选取BG22，BG23两管集电结的反向击穿电压都为80V。那么只有当中性线D与大地间的电压超过80V时，BG22，BG23才被击穿导通，R60为限流保护电阻。
在实际的低压线路中，中性线和大地之间的交流电压不为零，一般在30伏以下。所以由BG22，BG23等组成的电路，对于80V以下的干挠信号，就象一扇紧闭的大门是无法打开的。所以该产品的漏电保护部分，就具有了极强地抗干挠能力。这样不仅能大大减少交流接触器不必要的动作次数，延长其使用寿命，而且还可提高低压系统的用电质量。
在低压线路中，一般只要有30mA的对地漏电时，其中性线D和大地之间就会有100伏以上的交流位移电压。这样由BG22，BG23组成的“门”就会被打开，漏电保护动作。所以该产品具有很灵敏的漏电保护。
中性点接地的低压供电系统的另一特点是整个低压线路对大地是绝缘状态运行的，一般情况下，不易产生30mAc以上的漏电现象。
对于供电半径大的用电单位，只要所载负荷基本平衡，其所对应的分布电容的容值与差别，对该产品漏电保护基本不影响。
对于应用地埋电缆做低压输送的线路，除它们的对地电有所增大外，其它性能无所变化，而平衡增大的分布电容，又基本上不影响该器的正常漏电保护。
综上所述，本实用新型，不仅有较高的灵敏度，较强的抗干挠能力，而且还有很大的适用范围。
当中性线D与大地间的交流移位电压超过80V时，BG22，BG23就被击穿导通。双向可控硅SCR2的控制极有了触发信号而导通，经R61，D35的限流降压，再经D36，C35的整流滤波，BG24就因基极加上了正偏的信号电压而导通，BG25也由饱和导通转为截止。D37的作用是增强BG25的抗干挠能力。BG25截止后，BG26也从截止转为饱和导通状态，其集电极输出低电位，同时漏电指示D40也被点亮。由D41，BG27，BG28等组成的“与”、“非”门被打开，BG28的集电极输出高电位，经BG29的倒相后从其集电极输负的脉冲信号，经D44触发由BG32，BG33等组成的双稳态电路，使其状态翻转B，G32导通，BG33截止。从BG33集电极输出的高电位，导到了BG3的饱和导通，继而引起BG5的截止，J1释放，KJ1断开，J释放，最后KJ-1、2、3断开，低压断电。同时由于BG32的饱和导通，引起BG311的截止。于是VB+12V的电源通过R80，R79向C50缓慢充电。当C50上的充电电压达到一定时，IN313脚的电位高于12脚电位，于是14脚就输出低电位，通过D42再次打开“与”，“非”门电路……这样通过D44再一次触发双稳态电路，于是BG32截止，BG33导通，引起BG3截止，BG5饱和导通，J1吸合，KJ1闭合，J吸合，最后KJ-1、2、3闭合，低压送电。从而实现漏电保护后不久，又自动送上的目的。
漏电保护三次自动重合功能电路图2所示，当低压线路有漏电而又没有及时排队地情况下，交流接触器要不停地做释放与吸的动作。这样即不利于用电安全，又损坏电器，为此设置了三次自动重合电路，其原理如下当有漏电信号到来时，BG25的集电极就得到由R64和R65，VB E26的分压。这一分压通过W2，D38给电容D37充电。当漏电信号通过D44触发双稳态电路后，BG32导通，BG33截止，很快KJ-1、2、3断开，低压断电。漏电信号消除，C37的充电马上结束。这一过程很短暂。通过调整W2，可使C37上的充电电压值在第三次信号(漏电信号)到来时，超过IN2的第10脚电位，于是IN2的第8脚输出低电位，通过D26将“与”、“非”门电路打开，再经B再1的倒相后通过D28触发由BG13、BG14等组成的双稳态电路，使BG13导通，BG14截止，接着如前所述的那样KJ-1、2、3很快断开，非经遥控指令信号而不能实现低压送电。BG30的作用是在三次自动重合的过程中，漏电信号触发双稳态电路后，BG32总要从截止转为导通，BG30由导通转为截止。BG32导通后不久，由IN3自产生的负脉冲通过D42打开“与”、“非”电路，经BG29倒相后通过D44触发双稳态电路，BG32截止。通过R36，C38的延BG30有导通的趋势。同时因BG33的导通，在BG30未导通前，KJ-1、2、3已闭合。在漏电信号的作用下C37再一次充电，BG32，BG33组成的双稳电路再一次被触发，BG32导通，BG33截止，BG30还未来得及导通便又被截止，这样就保证了C37上的充电电荷在三次自动重合的过程中不被泄放掉。同时在低压正常供电时又能将C37上的电荷泄放掉。
消声节能电路图2所示，从三端稳压块输出的+12V的电压，再经7809的降压从D4输出约8V的直流电压。当KJ1闭合后，这一电压加在交流接触器J的两端，这时J的吸合力较小，是不以能将交流接触器的JK-1、2、3闭合的。因此必须提供一个初始的强大力距方可吸合，吸合的一这一强大力消去用8V的直流电源足可维持吸合状态，从而达到消声节能的能目的。当KJ1闭合时，BG3，BG4的集电极呈高电位，这一电位通过R99，BG2的发射结给电容C4充电，BG2饱和导通，BG1截止，于是VB+12V的电源，通过R3，D9将双向可控硅SCR1开通，220V的交流经D6整流后通过R1加到J的两端，交流接触器吸合。因C4，R99，BG2等组成的是单稳态电路，当KJ-1、2、3闭合后，BG2很快就从暂稳态的导通转为稳定状态的截止，引起BG1导通，SCR1的控制极无触发电压，其阳极电位过零时截止。这样J只通过D4输出的直流低压，足可维持其吸合状态。D4，D9起阻止直流高压串入低压直流电路安全试送一次信号电路。
参见图2高压线路来电，本实用新型刚一通上电流的初期阶段，因IN45脚电位高于6脚，所以7脚输出低电位。由BG34，BG35等组成的多谐单稳戊电路不被触发，处于BG34截止，BG35导通的稳定状态。随着接在IN35脚上的电容C43，充电电压的升高，很快5脚电位高于6脚电位，从第7脚输出高电位并通过C45触发单稳态电路，使其状态发生翻转，BG34导通，BG35截止，从而引起BG36的饱和导通，通过D49将由BG6等组成的“与”、“非”门电路打开……最后导致KJ-1、2、3断开，低压线路停止供电。低压从有电到断电一般设为3秒，从而形成一次短暂的试送信号。取单稳态电路的暂稳时间约20秒，这样暂稳态过后，其电路要翻转到BG34截止BG35导通的状态，最使KJ-1、2、3闭合，低压线路恢复供电。从而完成了高来电时，低压线路能有安全试送一次短暂信号的功能。
欠压与过压保护电路当低压供电线路的电压降低时，从D2，D3输出的直流电压也降低，当这个直流电压降到一定程度后，2N1的3脚电位低于2脚，于是2N1的1输出低电位，通过D17将“与”、“非”门电路打开，以同样道理最后使KJ-1、2、3断开，低压断电实现欠压保护。图中的D11，R10的作用是产生2N13脚和2脚电位的延迟比较，以免在3和2脚电位相近时，使1脚输出往复不定的高低电位。过压保护与欠压保护原理相同，只是从2N2的负端较入做为比较窗口，不再赘述。
图3是本实用新型发射部分的电路原理图，由振荡电路，功率放大电路及电源部分组成，其中开关K闭合后，VB+12的电源迅速给电容C19充电，C19上的充电电压通过R4使BG3很快进入导通状态，D1发光二极管被点亮。同时VB+12的电压经IC7809的稳压后为振荡电路提供稳定的电源。其振荡部分采用无稳态振荡电路，其特点是，振荡输出的波形好，波形的对称性也好，且输出功率大。由BG、BG2、C1、C2、C3、R1、R2及L1组成的振荡电路振荡后，经下耦合后由L2分别将振荡信号输送到BG4、BG5的基极。BG4、BG5、C5、L3等构成了类推挽功率放大器，本装置不仅输出功率大，而且输出的波形质量高，输出级接上负载后，不易发生波形畸变，能失真地传送至目的地。C10、C11是负反馈电容，其作用是改善输出波形，提高输出质量。被BG3、BG4放大后的信号经变压器T2的耦合后，转送给L4、L5，由次级L4、L5分别用两种不同的传输方式进行传送。为了更方便地传送控制信号F(以下称振荡输出信号为F)，采用“地”、“零”与“火、零”的两种传播媒介在低压系统线路中，有补偿电容存在时，会对控制信号F形成短路，所以应用一根火线和一根零线就很骓对信号F形成远路离的传送。利用该供电系统零线不接地的特点，可应用一根零线和大地为媒介进行对信号F的传送，这样不仅摆脱了补偿电容的影响，而且避免了选辨火线的麻烦，还增加了免用火线的安全。图中接在L4两端的L8、C6、L7、C7和L5上的L6、C8，是三个串联谐振网络，其谐振点者在信号F的附近，目的是抑制50HZ的交流信号，更好地传送信号F。D2、R6是应用“火、零”线的信号指示，K2是开关。K3是应用“地、零”的转换开关。K4是漏电试验开关，当K4闭合后，代压供电系统对地有50MA的漏电信号，从而很方便地检验出综合控母机的漏电保护功能正常与否。当K1断开后，C10上的充电电荷，不能立刻放掉，BG3亦不能马上截断，所以D1在K1断开后的一段时间内逐渐熄灭。为下次K1的再次闭合，提供一个最短的时间提示信号。图中C4、C11是退耦电容。掉，BG3亦不能马上截断，所以D1在K1断开后的一段时间内逐渐熄灭。为下次K1的再次闭合，提供一个最短的时间提示信号。图中C4、C11是退耦电容。
权利要求1.一种低压供电线路的保护装置，它包括一漏电保护电路，其特征在于所述的漏电保护电路为电压型，其由在大地和零线之间接有发射极对接的两个三极管，输出接可控硅而构成。
2.根据权利要求1所述的低压供电线路的保护装置，其特征在于执行机构和低压供电电路之间并接有欠压保护电路。
3.根据权利要求1所述的低压供电线路的保护装置，其特征在于执行机构和低压供电电路之间并接有过压保护电路。
4.根据权利要求1所述的低压供电线路的保护装置，其特征在于执行机构和低压供电电路之间并接有消声电路。
5.根据权利要求1所述的低压供电线路的保护装置，其特征在于执行机构和低压供电电路之间并接有安全试送电路。
6.根据权利要求1所述的低压供电线路的保护装置，其特征在于执行机构和低压供电电路之间并接有由遥控接收电路接翻转电路，再接自动记忆控制电路所组成的送电控制电路。
7.根据权利要求1或6所述的低压供电线路的保护装置，其特征在于漏电保护电路接有三次自动重合电路，该电路的输出接翻转电路的输入。
专利摘要一种低压供电线路的保护装置,其漏电保护电路为电压型,其由在大地和零线之间接有发射极对接的两个三极管,输出接可控硅而构成,执行机构和低压供电电路之间并接有欠压保护、过压保护电路、消声电路、安全试送电路、由遥控接收电路接翻转电路,再接自动记忆控制电路所组成的送电控制电路、漏电保护电路接有三次自动重合电路,本实用新型功能齐全,设计简单合理,制造成本较低,提高了线路的安全操作和使用。
文档编号H02H3/32GK2281027SQ9720043
公开日1998年5月6日 申请日期1997年1月13日 优先权日1997年1月13日
发明者李纪平 申请人:李纪平