。
[0037]6)继电保护模块主要为磁保持继电器，不动作时，不消耗功率。由CPU处理模块直接提供继电器的动作信号，CPU处理模块会控制继电器的触点在控制指令发出的第一个电压过零点时进行动作。以正常市电50HZ来计算，过零点出现的周期为0.01秒，所以，故障响应的时间小于10ms，能够在最短时间内切断线路，对线路和用电设备起到及时和有效的保护。由于触点在电压过零点处进行动作，不产生电气火花，避免电气火灾的危险，同时提高触点的使用寿命。
[0038]附图2描述了本发明内部电流的处理与应用过程。
[0039]从附图2可知:本发明的电流分成三个部分。回路①为市电配电回路，即220V单相交流电回路，用电设备接在此回路上，可通过继电器对其通断进行控制。继电器接在电源转换模块的后面，在继电器断开时，电源转换模块仍可正常工作，此时，除了继电保护模块处于断开状态外，本发明的核心部分，包括前置保护模块、电源转换模块、CPU处理模块、数据存储模块、通信接口模块和继电保护模块仍可正常工作，从而为保护装置的自复位和远程复位提供了可能性。回路②为5V交流回路，主要作用为供CPU进行分析。将回路①转换为回路②的过程中，保持交流电的波形不变，相位不变，保证了分析结果与直接对用电设备两端的电压进行分析的结果一致；幅值按220:5的比例进行转换，可降低220V检测检测带来的风险以及保护装置本身漏电的危险。回路③为3.6V直流回路，主要作用为保护装置内部供电。
[0040]附图3描述了本发明内部信号的处理与应用过程。
[0041]从附图3可知，本发明系统内部的信号主要分为两种，一种为检测信号，另一种为控制信号。检测信号包括各种电参数、运行状态和电压过零点信号。CPU处理模块对低压直流电进行分析后，得到电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、有功电能、无功电能等电参数和电压过零点信号。另外，系统内部的检测信号还包络保护装置的正常运行状态、继电保护状态和故障报警状态信息。控制信号包括CPU处理模块对继电保护模块发出的脉冲控制信号，以及上位机对保护装置发出的时钟同步信号和远程控制信号。
[0042]附图4描述了本发明对电参数进行分析与监测的电参数检测装置的结构示意图。
[0043]从附图4可知，本发明电参数检测装置主要通过设置于CPU处理模块中的电参数检测芯片，对电源转换后的低压交流信号进行分析与检测，电参数检测芯片的检测结果直接传送到CPU处理器中，CPU处理器对电信号进行分析与处理，从而分析和计算出电路的实际电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素等电参数以及电压过零点信号。
[0044]附图5描述了本发明的自复位与远程复位实现过程逻辑示意图。
[0045]从附图5可知，本发明的复位方式的实现，依赖于不间断地对实时电流和电压的判断。无论用电设备所在配电回路是否接通或用电设备是否正常使用，即无论电路处于正常使用情况或是电气保护断开状态，均不影响本发明的核心部分，包括前置保护模块、电源转换模块、CPU处理模块、数据存储模块、通信接口模块和继电保护模块的正常工作。在电路正常使用情况下，本发明实时地检测电流和电压的大小，当出现电流或电压突变造成电流过高或电压过高时，CPU处理模块及时发出脉冲控制信号，控制继电器断开，实现对用电设备的保护，此时电路进入电气保护断开状态。在电气保护断开状态，本发明一样实时地检测电流和电压的大小，当电流和电压恢复正常范围达到0.5秒后，则判定电路恢复正常，CPU处理模块发出脉冲控制信号，控制继电器接通，则用电设备的供电恢复正常，此时电路进入正常使用情况。
[0046]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:包括前置保护模块、电源转换模块、CPU处理模块、继电保护模块、电源转换模、数据存储模块和通信接口模块，所述的前置保护模块并联接在220V用电线路上，使所述的电气保护装置与用电设备成并联关系；前置保护模块后接电源转换模块，电源转换模块后面分别连接CPU处理模块、数据存储模块和通信接口模块；CPU处理模块直接控制继电保护模块，继电保护模块通过继电器串联接在220V用电线路上，使继电保护模块与用电设备成串联关系。
2.根据权利要求1所述的可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:所述的前置保护模块，在220V±20%的范围内，对220V交流电进行初步滤波，用于滤除大部分尖波或脉冲波。
3.根据权利要求1所述的可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:所述的前置保护模块，为用电设备两端并联的电容器，或者为用电设备两端串联的电感器，或者为电容、电感器组成的复式滤波电路。
4.根据权利要求1所述的可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:所述的电源转换模块，将市电交流电转换为稳定的3.6V或5V的直流电，一方面提供做保护装置内部供电，另一方面提供给CPU处理模块进行电参数分析。
5.根据权利要求1所述的可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:所述的电源转换模块，为桥式整流稳压电路，或者为电流与电压互感器，或者为专用的开关电源芯片配合外围电路。
6.根据权利要求1所述的可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:所述的CPU处理模块，对开关电源提供来的直流电信号进行分析和监测，及时和有效判断出线路是否出现短路、过流、过压、漏电故障，并决定相应的动作，同时检测各种电参数:电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、有功电能、无功电能。
7.根据权利要求1所述的可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:所述的数据存储模块，对电气保护装置的所有状态和时间进行存储，包括电参数和运行状态，电参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、有功电能、无功电能，运行状态通讯故障状态、线路故障状态。
8.根据权利要求1所述的可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:所述的通信接口模块，实现保护装置与上位机的信息交互，一方面上位机可向保护装置发出控制指令，控制继电保护模块上的继电器闭合或断开，实现远程对电路的通断控制；另一方面上位机读取数据存储模块中的数据，或通过通信接口模块载入新的运行程序。
9.根据权利要求1所述的可自复位及远程复位的电气保护装置，其特征在于:所述的继电保护模块，为磁保持继电器，不动作时，不消耗功率；由CPU处理模块直接提供磁保持继电器的动作信号，CPU处理模块会控制继电器的触点在控制指令发出的第一个电压过零点时进行动作。
10.一种可自复位及远程复位的电气保护方法，包含以下顺序的步骤: s1、在电路正常使用情况下，实时地检测电流和电压的大小，当出现电流或电压突变造成电流过高或电压过高时，CPU处理模块及时发出脉冲控制信号，控制继电保护模块的继电器断开，实现对用电设备的保护，此时电路进入电气保护断开状态； s2、在电气保护断开状态，依然实时地检测电流和电压的大小，当电流和电压恢复正常范围并且持续时间达到0.5秒后，则判定电路恢复正常，CPU处理模块发出脉冲控制信号，控制继电保护模块的继电器接通，则用电设备的供电恢复正常，此时电路进入正常使用情况。
【专利摘要】本发明公开了一种可自复位及远程复位的电气保护装置，包括前置保护模块、电源转换模块、CPU处理模块、继电保护模块、电源转换模、数据存储模块和通信接口模块，所述的前置保护模块并联接在220V用电线路上，使所述的电气保护装置与用电设备成并联关系；前置保护模块后接电源转换模块，电源转换模块后面分别连接CPU处理模块、数据存储模块和通信接口模块；CPU处理模块直接控制继电保护模块，继电保护模块通过继电器串联接在220V用电线路上，使继电保护模块与用电设备成串联关系。本发明的电气保护装置及其方法，大大提高设备的可靠性、可恢复性、使用寿命，并且使电气故障后的恢复时间大大缩短。
【IPC分类】H02H3-00
【公开号】CN104836189
【申请号】CN201510176552
【发明人】耿望阳, 陈乔敬, 何振勇, 李伟胜, 余辉荣
【申请人】华南理工大学建筑设计研究院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月14日