专利名称：用于剩余电流模拟试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟试验装置，特别是剩余电流模拟试验装置，用 于低压配电网中的剩余电流保护装置的动作特性试验。
背景技术：
剩余电流动作特性试验是剩余电流保护装置(如剩余电流保护塑壳断路器) 的一个重要试验项目。国内外传统的剩余电流保护装置所采用的模拟试验电
路一般如图1所示，由试验按钮XB、限流电阻R、试验线圏Ll、零序电流 互感器TA、测量线圈L2、检測电路、执行机构、脱扣线圏L组成。试验按 钮XB、限流电阻R、试验线圏Ll串联后接在交流电压380V或220V上， 一旦其中的一相出现断相情况，即相当于失去了试验电路的供电电源，试验 将无法动作；同时由于采用了大功率纯电阻作限流电阻与交流电压相连形成 试验电流，电能损耗大而且占用空间增大；另外如果连续按压测试按钮，脱 扣线圈L易烧损。以上原因导致其在可靠性、实用性及安全性方面存在很大局限。
专利文件CN1400619A公开了一种漏电断路器的测试电路，对传统的剩 余电流保护型装置进行了一定的改良，即在测试电路中加入了一个随着漏电 断路器的闭合、断开或跳闸而投入或切断的串联开关，以确保在进行试验动 作测试时，即使连续按压测试按钮，脱扣线圈L也不会烧损，但依然不能解 决断相无法进行试验，以及由于采用大功率电阻造成电能损耗大且占用空间 大的问题。
在剩余电流保护装置向智能化发展的今天，急需一种简单、新型的电路 实现剩余电流试验，并能克服上述缺点。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于剩余电流模拟试验装置，能克服在断 相情况下无法进行试验，采用大功率电阻造成电能损耗大、体积增加以及连
续按压测试按钮，脱扣线圈L易烧损等缺陷。
本实用新型的目的是这样来实现的， 一种用于剩余电流模拟试验装置， 包括微处理单元1、试验触发电路2、滤波电路3、驱动电路4、零序电流互 感器5、采样电路6、放大电路7、控制电路8以及执行机构9，试验触发电 路2连接到微处理单元1，零序电流互感器5的测量线圈L2连接到采样电路 6,釆样电路6连接到放大电路7，放大电路7连接到微处理单元1，微处理 单元1连接到滤波电路3，滤波电路3连接到驱动电路4，驱动电路4连接到 零序电流互感器5的试验线圈Ll，微处理单元1连接到控制电路8，控制电 路8连接到执行机构9。
本实用新型所述的微处理单元1由微处理器Nl、电阻Rl、 R2、电容 C1 C5、晶振G1组成，电阻R1的一端与电容C4的一端、微处理器N1的3 脚连接，另一端与电容Cl的一端、微处理器Nl的7脚、19脚接电源 VCC,晶振G1的一端与微处理器N1的6脚、电容C2的一端连接，另一端 与微处理器N1的4脚、电容C3的一端连接，电阻R2的一端与微处理器Nl 的2脚连接，电容C5的一端与微处理器Nl的23脚连接，微处理器Nl的 15脚与试验触发电路2连接，微处理器Nl的14脚与滤波电路3连接，微处 理器Nl的16脚与控制电路8连接，微处理器Nl的24脚、25脚与放大电路 7连接，电容C1 C5的另一端、电阻R2的另一端、微处理器N1的5脚、 21脚接地。
本实用新型所述的试验触发电路2为按钮SW1，其一端接微处理单元 1，另一端接地。
本实用新型所述的滤波电路3由电阻R3^R5、电容C6、 C7组成，电阻 R3的一端与微处理单元1连接，另一端与电容C6的正极、电阻R4的一端
连接，电阻R4的另一端与R5的一端、电容C7的一端连接，并与驱动电路 4连接，电容C6的负极与电阻R5的另一端、电容C7的另一端接地。
本实用新型所述的驱动电路4由运算放大器N2、电阻R6组成，运算放 大器N2的8脚接电源VCC, 4脚接地，3脚与滤波电路3连接，1脚、2脚 与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与零序电流互感器5的试验线圏 Ll的一端连接。
本实用新型所述的采样电路6由电阻R7、电容C8~C10、 二极管Dl、 D2组成，电阻R7与零序电流互感器5的测量线圈L2并联，其一端再与电 容C9、 C8的一端、二极管Dl的阳极、二极管D2的阴极连接，并与放大电 路7连接，其另一端与电容C9的另一端、电容C10的一端、二极管Dl的 阴极、二极管D2的阳极、电源+2,5V、放大电路7连接，电容C8和C10的 另一端接地。
本实用新型所述的放大电路7由运算放大器N3A、 N3B、电阻 R8 R16、电容C11~C14组成，电阻R8的一端与采样电路6连接，另一端 与电阻RIO、 Rll的一端、电容Cll的一端连接，电阻R10的另一端与运算 放大器N3A的2脚连接，电阻Rll的另一端与电容Cll的另一端、运算放 大器N3A的1脚、电阻R12、 R13的一端连接，电阻R12的另一端与电容 C12的一端连接，并与微处理单元1连接，电阻R9的一端与运算放大器 N3A的3脚连接，另一端接电源+2.5￥和采样电路，电阻R13的另一端与电 阻R15的一端、电容C13的一端、运算放大器N3B的6脚连接，电阻R15 的另一端与电容C13的另一端、运算放大器N3B的7脚、电阻R16的一端 连接，电阻R16的另一端与电容C14的一端连接，并与微处理单元l连接， 电阻R14的一端与运算放大器N3B的5脚连接，另一端接电源+2.51电容 C12、 C14的另一端、运算放大器N3A的4脚接地，运算放大器N3A的8脚 接电源VCC。
本实用新型所述的控制电路8由电阻R17、 R18、电容C15、三极管 VT1组成，电阻R17的一端与微处理单元1连接，另一端与电容C15的一 端、电阻R18的一端、三极管VT1的基极连接，电容CIS的另一端与电阻 R18的另一端、三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的集电极与执行机 构9连接。
本实用新型所述的执行机构9由二极管D4、脱扣线圈L组成，二极管 D4的阴极与脱扣线鬭L的一端接电源VCC, 二极管D4的阳极与脱扣线圈 L的另一端、控制电路8连接。
本实用新型公开的一种用于剩余电流模拟试验装置优点在于采用单独 的电源VCC对试验电路供电，即使三相交流电出现断相仍能继续试验；通 过试验触发电路向微处理单元提供试验触发信号，微处理器输出与剩余电流 信号特征相应的脉宽调制(PWM)信号，经过滤波后驱动零序电流互感器 的试验线圈，避免了采用大功率电阻带来的电能损耗大且占用空间大的问 题；通过对零序电流互感器的测量线圑的感应信号采样放大进行模/数转换处 理，与其内部设置的漏电电流动作值进行比较，由微处理器向控制电路发出 动作信号，避免了连续按压测试按钮，脱扣线圈L易烧损的问题，整个试验 装置具有可靠性髙、实用、安全的优点。
图1是传统剩余电流保护装置的模拟试验电路框图。 图2是本实用新型的电路原理框图。
图3是本实用新型的微处理单元1及试验触发电路2的电路原理图。
图4是本实用新型的滤波电路3、驱动电路4及零序电流互感器5的试 验线圈的电路原理图。
图5是本实用新型的零序电流互感器5的测量线圈、采样电路6及放大 电路7的电路原理图。
图6是本实用新型的控制电路8及执行机构9的电路原理图。
具体实施方式
在图1中，给出了传统剩余电流保护装置的模拟试验电路框图，其实施 方式在背景技术已作阐述。
在图2中，给出了本实用新型的电路原理框图，其中试验触发电路2连 接到微处理单元l,零序电流互感器5的测量线圈L2连接到采样电路6，采 样电路6连接到放大电路7,放大电路7连接到微处理单元1,微处理单元1 连接到滤波电路3，滤波电路3连接到驱动电路4，驱动电路4连接到零序电 流互感器5的试验线圈Ll,微处理单元1连接到控制电路8，控制电路8连 接到执行机构9。试验触发电路2提供触发信号；滤波电路3将微处理单元1 输出的PWM信号进行整形；驱动电路4将整形后的信号送到零序电流互感 器5的试验线圈Ll中；通过零序电流互感器5的测量线圉L2和试验线圏 Ll间的感应，将信号送入采样电路6;采样电路6对电流信号进行釆样并变 换为电压信号；放大电路7将电压信号进行放大处理；控制电路8接收微处 理单元1送来的动作信号，控制执行机构9的动作；执行机构9受控制电路 控制，执行脱扣动作。
在图3中，给出了本实用新型的微处理单元1及试验触发电路2的电路 原理图，其中微处理器Nl优选采用型号为R5F21134DFP的单片机。电阻 Rl、电容C4为微处理器Nl提供复位信号；电阻R2作为微处理器Nl的2 脚的下拉电阻；晶振G1与电容C2、 C3组成晶振电路，提供微处理器N1的 工作频率；电容C1作为微处理器N1的数字电源、模拟电源的滤波电容；电 容C5接微处理器Nl的23脚用作内部电源的滤波电容；微处理器Nl的15 脚接试验触发电路2的按钮SW1，获得触发信号；微处理器N1的14脚输出 PWM信号到滤波电路3;微处理器Nl的16脚输出动作信号TK到控制电 路8,微处理器N1的24脚、25脚将来自放大电路7输出的信号AD1、 AD2 送到内部衞数转换电路。
在图4中，给出了本实用新型的滤波电路3、驱动电路4及零序电流互 感器5的试验线圈Ll的电路原理图，来自微处理单元1的PWM信号连接 到由电阻R3 R5、电容C6、 C7组成的滤波电路3，滤波电路3将PWM信 号进行整形，然后送到由运算放大器N2(优选型号LM258)、电阻R6组成的 驱动电路4进行处理，再输出到零序电流互感器5的试验线圈Ll产生试验 电流。试验线圈L1一端与电阻R6连接，另一端接地。
在图5中，给出了本实用新型的零序电流互感器5的测量线圏L2、采样 电路6及放大电路7的电路原理图，零序电流互感器5的测量线圈L2两端 连接到由电阻R7、电容C8~C10、 二极管Dl、 D2组成的采样电路6,将测 量到的电流转换成电压；采样电路6连接由运算放大器N3A、 N3B(双运算放 大器的A、 B两部分，型号TLC2252)、电阻R8~R16、电容C11~C14组成 的两级放大电路7,第一级放大电路输出AD1信号到微处理单元1的微处理 器Nl的24脚，满足大量程放大需要，第二级放大电路输出AD2信号到微 处理单元1的微处理器N1的25脚，满足小量程放大需要。
在图6中，给出了本实用新型的控制电路8及执行机构9的电路原理 图，来自微处理单元1的动作信号TK送到由电阻R17、 R18、电容C15、 三极管VT1(优选型号为卯13)组成的控制电路8,三极管VT1的集电极接至 由二极管D4及脱扣线圈L组成的执行机构9。当动作信号TK为髙电平时， 三极管VT1导通，脱扣线圏L中流过电流，产生电磁吸力，使保护装置动 作，从而完成剩余电流模拟试验。
权利要求1、一种用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于包括微处理单元(1)、试验触发电路(2)、滤波电路(3)、驱动电路(4)、零序电流互感器(5)、采样电路(6)、放大电路(7)、控制电路(8)以及执行机构(9)，试验触发电路(2)连接到微处理单元(1)，零序电流互感器(5)的测量线圈L2连接到采样电路(6)，采样电路(6)连接到放大电路(7)，放大电路(7)连接到微处理单元(1)，微处理单元(1)连接到滤波电路(3)，滤波电路(3)连接到驱动电路(4)，驱动电路(4)连接到零序电流互感器(5)的试验线圈(L1)，微处理单元(1)连接到控制电路(8)，控制电路(8)连接到执行机构(9)。
2、 根据权利要求1所述的用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于所 述微处理单元(1)由微处理器(N1)、电阻(R1)、 (R2)、电容(C1HC5)、晶振 (Gl)组成，电阻(R1)的一端与电容(C4)的一端、微处理器(N1)的3脚连接， 另一端与电容(C1)的一端、微处理器(N1)的7脚、19脚接电源(VCC)，晶振 (G1)的一端与微处理器(N1)的6脚、电容(C2)的一端连接，另一端与微处理 器(N1)的4脚、电容(C3)的一端连接，电阻(R2)的一端与微处理器(N1)的2脚 连接，电容(C5)的一端与微处理器(N1)的23脚连接，微处理器(N1)的15脚 与试验触发电路(2)连接，微处理器(N1)的14脚与滤波电路(3)连接，微处理 器(N1)的16脚与控制电路(8)连接，微处理器(N1)的24脚、25脚与放大电路 (7)连接，电容(C1) (C5)的另一端、电阻(R2)的另一端、微处理器(N1)的5 脚、21脚接地。
3、 根据权利要求1所述的用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于所 述的试验触发电路(2)为按钮(SW1)，其一端接微处理单元(1),另一端接地。
4、 根据权利要求1所述的用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于所 述的滤波电路(3)由电阻(R3)《R5)、电容(C6)、 (C7)组成，电阻(R3)的一端与 微处理单元(l)连接，另一端与电容(C6)的正极、电阻(R4)的一端连接，电阻 (R4)的另一端与(R5)的一端、电容(C7)的一端连接，并与驱动电路(4)连接， 电容(C6)的负极与电阻(R5)的另一端、电容(C7)的另一端接地。
5、 根据权利要求1所述的用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于所 述的驱动电路(4)由运算放大器(N2)、电阻(R6)组成，运算放大器(N2)的8脚 接电源(VCC), 4脚接地，3脚与滤波电路(3)连接，1脚、2脚与电阻(R6)的 一端连接，电阻(R6)的另一端与零序电流互感器(5)的试验线圈(L1)的一端连 接。
6、 根据权利要求1所述的用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于所 述的采样电路(6)由电阻(R7)、电容(C8HC10)、 二极管(D1)、 (D2)组成，电 阻(R7)与零序电流互感器(5)的测量线圈(L2)并联，其一端再与电容(C9)、 (C8) 的一端、二极管(D1)的阳极、二极管(D2)的阴极连接，并与放大电路(7)连 接，其另一端与电容(C9)的另一端、电容(C10)的一端、二极管(D1)的阴极、 二极管(D2)的阳极、电源+2.5￥、放大电路(7)连接，电容(C8)和(C10)的另一 端接地。
7、 根据权利要求1所述的用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于所 述的放大电路(7)由运算放大器(N3A)、 (N3B)、电阻(R8)~(R16)、电容 (C11卜(C14)组成，电阻(R8)的一端与采样电路(6)连接，另一端与电阻 (RIO)、 (Rll)的一端、电容(C11)的一端连接，电阻(R10)的另一端与运算放 大器(N3A)的2脚连接，电阻(R11)的另一端与电容(C11)的另一端、运算放大 器(N3A)的1脚、电阻(R12)、 (R13)的一端连接，电阻(R12)的另一端与电容 (C12)的一端连接，并与微处理单元(l)连接，电阻(R9)的一端与运算放大器(N3A)的3脚连接，另一端接电源+2.5￥和采样电路，电阻(R13)的另一端与 电阻(R15)的一端、电容(C13)的一端、运算放大器(N3B)的6脚连接，电阻 (R15)的另一端与电容(C13)的另一端、运算放大器(N3B)的7脚、电阻(R16) 的一端连接，电阻(R16)的另一端与电容(C14)的一端连接，并与微处理单元 (l)连接，电阻(R14)的一端与运算放大器(N3B)的5脚连接，另一端接电源 +2.5V,电容(C12)、 (C14)的另一端、运算放大器(N3A)的4脚接地，运算放 大器(N3A)的8脚接电源(VCC)。
8、 根据权利要求1所述的用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于所 述的控制电路(8)由电阻(R17)、 (R18)、电容(C15)、三极管(VT1)组成，电阻 (R17)的一端与微处理单元(l)连接，另一端与电容(C15)的一端、电阻(R18)的 一端、三极管(VT1)的基极连接，电容(C15)的另一端与电阻(R18)的另一端、 三极管(VT1)的发射极接地，三极管(VT1)的集电极与执行机构(9)连接。
9、 根据权利要求1所述的用于剩余电流模拟试验装置，其特征在于所 述的执行机构(9)由二极管(D4)、脱扣线圈(L)组成，二极管(D4)的阴极与脱扣 线斷L)的一端接电源(VCC), 二极管(D4)的阳极与脱扣线圏(L)的另一端、控 制电路(8)连接。
专利摘要一种剩余电流模拟试验装置，用于低压配电网中的剩余电流保护装置的动作特性试验。包括微处理单元、试验触发电路、滤波电路、驱动电路、零序电流互感器、采样电路、放大电路、控制电路以及执行机构，试验触发电路连接到微处理单元，零序电流互感器的测量线圈连接到采样电路，采样电路连接到放大电路，放大电路连接到微处理单元，微处理单元连接到滤波电路，滤波电路连接到驱动电路，驱动电路连接到零序电流互感器的试验线圈，微处理单元连接到控制电路，控制电路连接到执行机构。优点即使三相交流电出现断相仍能继续试验；避免了采用大功率电阻带来的电能损耗大且占用空间大的问题；避免了连续按压测试按钮，脱扣线圈易烧损的问题。
文档编号H01H83/14GK201001022SQ200720033548
公开日2008年1月2日 申请日期2007年1月11日 优先权日2007年1月11日
发明者奚慎云, 伟 徐, 殷建强, 潘振克, 管瑞良 申请人:常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂)