专利名称：微电脑鉴相鉴幅漏电保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电网保护装置，特别是涉及一种电网漏电保护器。
广大农村现有应用的三相漏电保护器，是通过检测零序电流互感器输出的线路漏电信号，当其超过某一整定值时，推动执行机构实现线路跳闸保护。由于三相漏电电流的不平衡，其电流的矢量和不为零，其相位是不确定的。当发生触电时，零序互感器的输出为线路原泄漏电流与当前触电电流的矢量和。互感器输出的信号幅度变化不真实反应触电电流的大小，其幅度有可能减小也有可能增大。一般的漏电保护器只鉴别信号的幅度，因此无法正确鉴别触电信号的大小，即触电保护中存在着保护死区问题。目前还有一类鉴相鉴幅型保护器(如鉴相鉴幅无声运行漏电保护器95217004.3)从理论上解决了触电保护的死区问题。但从实际应用上来看，存在一些问题。
1．重合闸性能差。从1至3重合闸线路均采用电容充放电记忆式，跳闸一次就给电容充一次电，跳闸二次后电容充电到某一阈值，电路死锁，永久跳闸。由于电解电容性能不稳定，经过一段时间(遇热或遇潮)后，电容量可能大幅度减小，无法保证国标GB6829关于重合闸只有一次规定。4．误动作多，动作时间不准确。3．电路复杂，抗干扰性差。5．没有故障记忆功能。当发生触电事故后，无法区分事故原因是保护器的故障还是其它原因(如接触器被人为堵死等)，对于追究事故责任不利。6．漏电动作值适应性差低压配电网的绝缘水平是随气候温度湿度缓慢变化的，在一个时期和另一个时期线路固有泄漏电流差异很大。而一般的漏电保护器的漏电动作值是固定不变的，这样就造成了在一段时间(如雨季)内漏电动作值过小保护投运率下降，另一段时间(如旱季)内，漏电动作值过大，保护的安全性下降。
本实用新型目的在于提出一种采用单片机控制的鉴相鉴幅漏电保护器，以解决目前漏电保护器存在的触电保护死区、重合闸性能差、误动作多、动作时间不准确、抗干扰性能差等缺点。并具有故障记忆功能，记忆最后数次跳闸情况，便于事故责任分析。漏电动作值自动调节，使之与线路的实际漏电电流相匹配，提高投运率和安全性。
本实用新型的目的是由以下技术方案来实现的它包括电流互感器TA、滤波放大电路1、漏电幅度比较电路2、漏电突变量鉴相鉴幅电路3、脉冲形成电路4、单片微机电路5、输出执行电路6、电源7。其技术要点在于互感器检测漏电信号经滤波放大电路1，送入漏电幅度比较电路2和漏电突变量鉴相鉴幅电路3进行漏电及触电信号检测，此过程受单片机的控制，由单片机判断鉴别结果，满足一定条件后输出信号后推动执行电路6实现跳闸。漏电幅度比较电路2的比较基准受单片机的控制，在开机初始自动调节漏电动作值。
本实用新型由于采用单片微机控制检测过程和执行过程，使检测结果更为准确，动作更为可靠，大幅度减少了误动作。用单片微机代替原先的模拟电路，电路大大简化，提高了抗干扰性能。具有很高的性/价比。
以下结合附图对本实用新型原理及实施例作进一步的描述。
图1．是本实用新型的电路方框图图2．是本实用新型的电路原理图参考图1．本实用新型包括电流互感器TA、滤波放大电路1、漏电幅度比较电路2、漏电突变量鉴相鉴幅电路3、脉冲形成电路4、单片微机电路5、执行电路6、电源7。
参考图2．D1、D2、R1、R2、R3、C1、A1构成滤波放大电路将电流互感器输出信号进行滤波放大，经D3、C3整流成直流后送入漏电幅度比较电路2。漏电幅度比较电路2，由比较器A3和分压电阻网络(R8～R13)构成。比较器的输入一端接整流后的漏电信号，另一端(比较基准)接分压电阻网络的输出，比较器A3的输出端经R7与单片机MCU的I/O口(RBO)相连。分压电阻网络的输入与MCU的I/O口(RA4、RA5、RA6)相连，当单片机MCU的I/O口(A4、RA5、RA6)输出状态不同时，分压电阻网络输出电压VA不同。比较器A3输出与单片机MCU的I/O口RA1相联，将比较结果送入单片机。
开机初始，单片机控制RA4、RA5、RA6状态不断变化，使VA不断的上升。VA与漏电信号比较后，确定漏电信号的大小。根据漏电信号的大小，单片机控制RA4、RA5、RA6的状态使VA的值与漏电信号相匹配(比漏电信号略大)。此后VA不再变化，以VA作为漏电动作值，完成漏电动作值的自动调节。
R33～R41、C15、C16、A9、A10、D8、D9构成脉冲形成电路4，其与相线(变压器输出)相联。产生周期脉冲，送入三相漏电突变量鉴相鉴幅电路，作为采样信号。漏电突变量鉴相鉴幅电路3由裂相电路、采样保持电路、微分电路、比较电路构成。运放A4、A5及周围的电阻、电容构成裂相电路，将信号移相0°,120°,240°后，送入由模拟开关K1、K2、K3电容C6、C7、C8构成的采样保持电路，K1、K2、K3受脉冲形成电路4输出的脉冲控制。即在脉冲形成电路4输出正脉冲时采样。由电容C9、C10、C11、电阻R16、R23、R27组成的微分电路，C6、C7、C8上的电压经C9、C10、C11、R16、R23、R27的微分后形成三个脉冲，脉冲的幅度就是ABC三相对地漏电的变化量及经过120°,240°移相后的幅值。运放A6、A7、A8及电阻R17、R18、R24、R25、R28、R29、R30、R31、R32、晶体管T4构成的比较电路。该电路的比较电压受单片机I/O口RB4的控制，当RB4=0时比较电压为正，反之为负。当比较电压为负时，比较漏电变化量的幅值。当比较电压为正时，鉴别变化量的相位。比较结果送入单片机I/O口RB1、RB2、RB3，只有二次比较的结果均为″+″、″+″、″-″时，表明发生触电。此结果判断由单片机完成，RA0口输出信号。到执行电路控制外部接触器分合，实现跳闸。
单片微机电路由单片机MCU、串行EEPROM IC、电容C12、C13、晶振CRY构成。电容C12、C13、晶振CRY构成振荡电路为单片机提供频率信号。单片机I/O口分别与漏电幅度比较电路1、漏电突变量鉴相鉴幅电路2、执行电路6相联。MCU分析漏电幅度比较电路1、三相漏电突变量鉴相鉴幅电路2送入的信号，推动执行电路6实现跳合闸。串行EEPROM IC用于记忆保护器跳闸次数、时间等参数，便于进行事故分析。
执行电路由电阻R42、R44、电容C14、二极管D4、D5、D6三极管T1、继电器J构成，当单片机MCU的I/O口RAO输出″1″时，T1驱动继电器J闭合控制外部交流接触器合闸；RAO输出″0时，T1驱动继电器J释放外部交流接触器跳闸。电阻R44、二极管D6作用是跳闸(RAO输出″0″)时，使脉冲形成电路无脉冲输出，从而使漏电突变量鉴相鉴幅电路2在跳闸期间停止检测。
B1、RR1、RR2、C17、C18、C19、C20、T3、T2、D11、D12构成电源7为保护器提供工作电源。
权利要求1．一种微电脑鉴相鉴幅漏电保护器，它包括电流互感器、滤波放大电路、漏电幅度比较电路、漏电突变量鉴相鉴幅电路、脉冲形成电路、单片微机电路、执行电路。其特征在于采用电流互感器穿过电网的A、B、C、O相线，其输出经滤波放大电路后，送入漏电幅度比较电路及漏电突变量鉴相鉴幅电路，脉冲形成电路输入与电源相线相连，输出与漏电突变量鉴相鉴幅电路相连，控制其中的采样保持电路运行，漏电幅度比较电路及漏电突变量鉴相鉴幅电路输出与单片微机电路相连，由单片微机分析后输出信号至与之相连的执行电路控制外部接触器实现跳合闸。
2．根据权利要求1所述的微电脑鉴相鉴幅漏电保护器，其特征在于所述的单片微机电路由单片机MCU、串行EEPROM、晶振CRY构成。
3．根据权利要求1所述的微电脑鉴相鉴幅漏电保护器，其特征在于所述的漏电幅度比较电路由比较器(A3)和分压电阻网络(R8～R13)构成，比较器的输入一端接漏电信号，另一端接分压电阻网络的输出，比较器的输出端与单片机MCU的I/O口(RBO)相连。分压电阻网络的输入与MCU的I/O口(RA4、RA5、RA6)相连，当单片机MCU的I/O口(RA4、RA5、RA6)输出状态不同时，分压电阻网络输出电压不同。
4．根据权利要求1所述的微电脑鉴相鉴幅漏电保护器，其特征在于所述的漏电鉴相鉴幅电路由裂相电路、采样保持电路、微分电路、比较电路构成。
5．根据权力要求4所述的微电脑鉴相鉴幅漏电保护器，其特征在于所述的裂相电路由移相0°电路(电阻R26)、移相12°电路(运放A4)和移相240°电路(运放A5)，其输出与采样保持电路相连。
6．根据权利要求4所述的微电脑鉴相鉴幅漏电保护器，其特征在于所述的采样保持电路由模拟开关(K1、K2、K3)及与之相连的电容(C6、C7、C8)构成。
7．根据权利要求4所述的微电脑鉴相鉴幅漏电保护器，其特征在于所述的比较电路由比较器(A6、A7、A8)和所接基准电压电路(T4、R30、R31、R32)构成。比较电路中的基准电压电路受单片机MCU的I/O口(RB4)的控制。
专利摘要一种微电脑鉴相鉴幅漏电保护器,它包括电流互感器、滤波放大电路、漏电幅度比较电路、漏电突变量鉴相鉴幅电路、脉冲形成电路、单片微机电路、执行电路、电源。本实用新型目的在于提出一种采用单片机控制的鉴相鉴幅漏电保护器,以解决目前漏电保护器存在的触电保护死区,重合闸性能差,误动作多、动作时间不准确、抗干扰性能差等缺点。并具有故障记忆功能,记忆最后数次跳闸情况,便于事故责任分析。漏电动作值自动调节,使之与线路的实际漏电电流相匹配,提高投运率和安全性。
文档编号H02H3/32GK2346103SQ98217990
公开日1999年10月27日 申请日期1998年8月7日 优先权日1998年8月7日
发明者丁文军 申请人:丁文军