一种道路照明用剩余电流保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及照明中剩余电流保护领域，具体涉及一种道路照明用剩余电流保护装置。
【背景技术】
[0002]道路照明供电距离较长，用电负荷较为分散，过往行人触及的可能性大。当发生接地故障时，故障泄露电流较小，不足以使保护开关跳闸。但该泄露电流却容易引发触电事故，在阴雨天时，情况更为严重。同时该故障电流还容易导致电气火灾，造成重大事故。在道路照明设计施工时，增加剩余电流保护开关，可以起到遏制故障泄露电流的作用。
[0003]现有的剩余电流保护开关在出厂时，剩余电流动作阈值已经固定，不可调节(如动作电流为300mA，500mA等)。设计施工人员往往按经验来选择动作电流阈值。但是按照经验选择阈值存在以下问题:
[0004]1、若动作电流选择过大，线路已经发生接地故障，而开关仍未动作，失去了开关的保护价值。若动作电流选择过小，线路将经常误动作，影响正常照明。
[0005]2、考虑到路灯的每个回路供电半径不同，所使用的电缆型号有差异，容易导致按经验选择的动作电流阈值与实际被保护线路特性不匹配，起不到保护作用。
[0006]3、随着使用时间的增长，线路的绝缘、阻抗等参数缓慢发生变化，线路的正常泄露电流也发生变化，按经验选择的固定阈值不能反映线路整个使用寿命的特性参数。
【实用新型内容】
[0007]为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种道路照明用剩余电流保护装置及方法，该装置为在线实时校正动作阈值的剩余电流保护装置，该装置周期性校正剩余电流动作阈值，使之与被保护线路特性相匹配，能够精确、可靠的保护照明线路，避免人员触电、火灾等重大事故发生。
[0008]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:
[0009]一种道路照明用剩余电流保护装置，包括:剩余电流检测电路，用于检测照明回路泄露电流；温度检测电路，用于检测照明回路出线温度；电压检测电路，用于实时检测照明回路电压；继电器控制电路，用于控制照明回路的通断；
[0010]所述剩余电流检测电路、温度检测电路、电压检测电路及继电器控制电路均与控制器相连，控制器分别设置剩余电流的动作阈值、出线温度的动作阈值、照明回路电压的动作阈值及控制器的检测周期，当剩余电流、出线温度及照明回路电压的任意一个测量值大于其对应的动作阈值时，控制器控制继电器控制电路自动切断被保护线路即照明回路；控制器每隔设定检测周期，重新校准剩余电流的动作阈值，使之与线路当前特性相匹配。
[0011]线路当前特性为:当前线路正常泄漏电流值、当前线路绝缘性、当前线路出线长度等参量。剩余电流是由于有电流泄漏出去而剩余电流互感器检测到的电流。泄露电流也称为剩余电流。
[0012]上述一种道路照明用剩余电流保护装置，在剩余电流的动作阈值设定时，具体为:剩余电流的动作阈值为正常泄露电流的2.5倍:
[0013]I动作=2.51 正常。
[0014]任何一条线路都会因为与大地之间有分布电容的存在而存在泄漏电流，该泄漏电流不可避免，故称，正常泄漏电流。
[0015]进一步的，所述控制器还与显示电路、通讯电路及按键电路相连，显示电路用于显示检测电路所检测的剩余电流、温度及电压，通讯电路用于将该控制器与别的设备进行通讯，按键用于输入设定内容。
[0016]重新校准剩余电流的动作阈值时，剩余电流检测电路在上个检测周期内采集N组剩余电流值，将该N组剩余电流值按照由小到大进行排序，剔除剩余电流值最大的数值及剩余电流值最小的数值，将其余的剩余电流值求和取平均即为下个检测周期的剩余电流的动作阈值。
[0017]上述重新校准剩余电流的动作阈值的方法，能够及时的调整剩余电流的动作阈值，避免了因为动作阈值不能及时调整引起的控制不精确的问题。
[0018]所述剩余电流检测电路，包括电流采集电路、射极跟随电路、电平抬升电路、反向放大电路及端口保护电路，电流采集电路将被测交流电流信号成比例的缩小并传送至射极跟随电路，射极跟随电路用于提高后级电路对被测信号的提取能力并传送至电平抬升电路，电平抬升电路用于将被测信号抬升至DSP端口适应的范围并传送至反向放大电路，反向放大电路将信号调整为直流信号并传送至端口保护电路，端口保护电路与控制器相连。
[0019]电流采集电路为剩余电流互感器，用于检测三相电路的剩余电流。剩余电流互感器IC1的Μ端口通过电阻接地，将电流信号转换成电压信号。剩余电流互感器IC1的电源端均通过电容接地，目的是利用电容吸收掉电源的杂波干扰。剩余电流互感器IC1的Μ端口与运放电路输入端相连，运放电路的输出端与两个单向二极管相连，其作用为将运算放大器的输出信号“钳位”到3.3V。
[0020]运放电路包括三个运算放大器，三个运算放大器是一个整体，其作用为:电流互感器检测到的毫伏级的电压，因为电流互感器只能检测电流，该电流为毫安级的。通过一个电阻接地可将电流信号转换成电压信号，该电压信号为毫伏级，放大为伏级的电压，方便模数转换单元AD处理。
[0021]所述温度检测电路包括热敏电阻IC2，热敏电阻IC2的正极端接电源，热敏电阻IC2的负极端与运放电路输入端相连，热敏电阻IC2的负极端与放大器的正极端之间还并联有接地的电阻及电容，运放电路的输出端也通过电容接地，运放电路的输出端还与控制器的输入端相连。
[0022]热敏电阻作用为:感知外界温度，当外界温度改变时，其自身电阻值发生改变。
[0023]温度检测电路工作原理:温度检测电路通过一个热敏电阻感知外界温度，该热敏电阻的阻值与外界温度成一一对应关系，通过后面的处理电路采集实时的热敏电阻的阻值，就可以知道当前的环境温度的数值。
[0024]所述电压检测电路两个接线端接入照明回路，两个接线端与变压器Τ1的输入端相连，变压器Τ1输出端与电压跟随器IC4的输入端相连，电压跟随器IC4的输出端还与运放电路输入端相连，运放电路输出端与控制器的输出端相连。
[0025]IC4是利用隔离放大器构成的电压跟随器，详见图6。它的作用是提高输入阻抗，降低输出阻抗，并且将输入电压隔离，减少被测交流电对控制器的影响。
[0026]电压检测电路的原理是:第一步，电压互感器将被测交流电压转变为较低幅值的交流电压。第二步，电阻R22、R12构成分压网络，进一步降低被测电压的幅值，并输出电压差值信号。第三步，隔离放大器IC4构成电压跟随器，提高输入信号阻抗，降低输出信号阻抗。第四步，运放TL074U3A构成减法，将被测交流信号转变为直流信号。第五步，运放TL074U3A构成巴特沃斯滤波器，滤除干扰信号。
[0027]所述继电器驱动电路的输入端与控制器的输出端相连，该输入端分两路，一路经过电阻与电源相连，另一路经过电阻与三极管电路的输入端相连，三极管电路的输出端分两路，一路与单向二极管相连，另一路与输出端子相连，输出端子用于与继电器相连。
[0028]继电器驱动电路原理:当发生泄露电流超过动作阈值、过电压或过温度时，控制器会发出继电器动作的指令，但是由于控制器的带负载能力有限，不能直接驱动继电器动作，所以需要驱动电路。
[0029]主要器件及作用:R19为上拉电阻，R20为限流电阻，Q1Q2为二级放大，将10 口输出的毫伏信号放大，以能够驱动继电器的动作。
[0030]一种道路照明用剩余电流保护装置的方法，包括:
[0031]控制器分别设置剩余电流的动作阈值、出线温度的动作阈值、照明回路电压的动作阈值及控制器的检测周期；
[0032]利用剩余电流检测电路检测照明回路剩余电流，利用温度检测电路检测照明回路出线温度；利用电压检测电路实时检测照明回路电压；
[0033]首先判断剩余电流的检测值与剩余电流的设定动作阈值，当剩余电流超过设定动作阈值时，控制器发出跳闸指令，否则，继续判断温度检测值是否超过温度设定动作阈值，当超过时，控制器发出跳闸指令，否则，继续判断控制是否到达设定周期，如果到设定周期，则进行校准剩余电流动作阈值，否则继续检测。
[0034]校准剩余电流的动作阈值时，剩余电流检测电路在上个检测周期内采集N组剩余电流值，将该N组剩余电流值按照由小到大进行排序，剔除剩余电流值最大的数值及剩余电流值最小的数值，将其余的剩余电流值求和取平均即为下个检测周期的剩余电流的动作阈值。
[0035]本实用新型的有益效果:
[0036]1、本实用新型根据被保护线路的实际特性，设定相匹配的动作阈值，可以更为精确、可靠的切断故障泄露电流，起到快速、有效的保护作用。避免行人触电、火灾等恶性事故的发生。
[0037]2、本实用新型的温度检测作提供了冗余分析功能，及时发现并消除火灾隐患。
[0038]3、本实用新型采集的泄露电流，可分析电缆使用情况，对绝缘变差、超期服役的电缆