专利名称：智能磁保持单相电位偏差保护器的制作方法
技术领域：
本发明属于低压电器类，主要涉及到三相四线低压供电系统中，由中性线故障和三相电压不平衡等原因引起的单相线路过电压、欠电压的一种线路保护技术。
背景技术：
国内目前采用的最先进的保护技术，是在单相下游线路用户入口处(配电箱里)安装过、欠电压保护器，其技术效果为当线路发生过、欠电压时自动切断线路，当线路恢复正常电压时自动接通线路。中国专利已公开的96117305.X单相全自动电位偏差保护器、00129110.6智能单相全自动电位偏差保护器，就是该类保护器的典型代表，该类型所有保护器均利用电磁式继电器作为分断和接通线路的通断开关，由于电磁式继电器的触点是点接触结构，触点额定电流不易超过40A；在100毫秒时间内，触点承受过载电流不足5倍的额定电流；在10毫秒内，触点承受的短路电流不足1000安培；由于电磁式继电器工作状态需要线圈电流进行维持工作，从而使控制继电器线圈电路的消耗增加，继电器线圈本身消耗也增加，这将严重影响继电器寿命和线圈电流对触头的影响，使保护器整机消耗功率增大同时寿命也缩短。作为低压电器类的220V线路开关的技术要求，保护器应能承受国家标准规定的线路过载电流和短路电流以及所需时间，显然上述保护器是严重影响输送线路的可靠性、安全性，给线路制造了安全隐患，所以，该保护器只适用于终端负载的保护(终端保护器没有对过载电流和短路电流作要求)，不适用于线路保护，因此，限制了在220V单相用户线路中的使用范围。
发明内容
为了克服以上技术不足，本发明研制出利用单片机控制磁保持继电器触头串联于220V单相线路的一种保护器，其特点为1、安装在单相用户线路的前端(标准箱内)，利用磁保持继电器触头作为分断线路和接通线路的开关，使控制线路的额定电流分别为40A、63A、80A、100A。
2、在100毫秒时间内，触点承受过载电流超过10倍的额定电流。
3、在10毫秒内，触点承受的短路电流超过1000安培。
4、利用单片机程序控制磁保持继电器触头，实现线路电压超过或低于规定值时磁保持继电器触头自动切断线路，线路电压恢复至规定值磁保持继电器触头自动接通线路的特点。
5、利用单片机程序控制磁保持继电器触头，使触头无论在分断状态还是在接通状态，继电器线圈均无工作电流，使得保护器整体消耗功率小于100毫瓦。
6、利用单片机程序控制磁保持继电器触头，使触头分断或接通线路时具有少飞弧特性，减少电弧对触头的损害。
经过上述6项技术研制的保护器，减小了对输送线路的安全隐患，与标准箱内其它开关协调配合工作奠定了基础，极大的提高了在220V单相用户线路中的使用范围。
该智能磁保持单相电位偏差保护器(图1)，其组成是由，降压稳压(6)、直接取样(7)、单片机(8)、磁保持继电器(9)、磁保持继电器触头(4)、四个接线端子(1)(2)(3)(5)部分组成。其特征为，由上述九部分组成的保护器安装在用户单相线路的前端，即户外电表箱内或户内标准箱内，(1)端子连接输入线路的中性线，(3)端子连接输入线路的相线，(2)和(5)端子连接用户的负载线路，磁保持继电器触头(4)串联与(3)端子与(5)端子的连接导线中间，(1)端子与(2)端子用导线直接连接，当输入线路发生过电压或欠电压时，磁保持继电器触头(4)分断(3)端子与(5)端子间线路，当输入线路电压恢复正常时，磁保持继电器触头(4)接通(3)端子与(5)端子间线路；磁保持继电器触头(4)分断线路或接通线路或少飞弧等动作特性，均有单片机(8)对直接取样(7)的信号分析后控制磁保持继电器(4)的线圈，使磁保持继电器触头(5)而获得的相应动作。上述直接取样(7)电路，其特征是，由二极管与电阻串联组成；上述降压稳压(6)电路，其特征是，由电容降压、二极管桥式整流、二极管稳压组成的电路；上述的磁保持继电器(4)电路，其技术特征为，由线圈组成。
图1是本发明技术特征示意1中标号(1)中性线接线端子、(2)负载线路接线端子、(3)相线接线端子、(4)磁保持继电器触头、(5)负载线路接线端子、(6)降压稳压电路(7)直接取样电路、(8)单片机电路、(9)磁保持继电器图2是本发明技术方案硬件电路实施例示意2中标号N为中性线；L为相线；C为电容；Q为三极管；D为二极管；DZ为稳压二极管；R为电阻；DPJ为单片机；L2和L3为磁保持继电器线圈；K为开关触头。
图3是本发明技术方案的扩展应用硬件电路实施例示意3中标号N为中性线；L为相线；L1为低频扼流圈；TVS为双极二极管；C为电容；Q为三极管；D为二极管；DZ为稳压二极管；R为电阻；DPJ为单片机；L2和L3为磁保持继电器线圈；K为开关触头；DF为发光二极管；zgq为电流传感器。
具体实施例方式下面结合图2实施例说明，单相线路的电源通过C10电容降压和D10-D13二极管整流，再经过限流电阻R12由WZ稳压二极管稳压，供给DPJ单片机做控制电源，同时，未经稳压的电源则直接供给驱动线圈电路；由R31电阻和D21二极管串联供给DPJ单片机的线路电压信号，经DPJ单片机里的程序对信号分析后，通过Q40、Q41、Q43、Q44驱动L2和L3线圈，使K触头切断线路或接通线路。为了获得在正常电压、过电压、欠电压状态下消耗功率最小，选择降压电路里的电容C10容量参数为0.1uf一下，为了获得足够的瞬时能量选择滤波电容C12的容量参数为330uf以上进行储备，本例选择8引脚单片机。
下面结合图3实施例进一步说明，单相线路的电源通过抗瞬态过电压电路即L1低频扼流圈的处理，供给TVS双极二极管对残留过电压进一步吸收，使正常电压经过C10电容降压和D10-D13二极管整流，再经过限流电阻R12由DZ稳压二极管稳压，供给DPJ单片机做控制电源，同时，未经稳压的电源则直接供给驱动线圈电路；三路取样电路则分别取自于触头K前端和后端的电压以及触头前端的一路电流zgq供给DPJ单片机，经DPJ单片机里的程序对三路信号分析后，通过R40、R41、Q40、Q41、Q43、Q44驱动L2和L3线圈，使K触头切断线路或接通线路，然后，通过R50、D50对触头状态供给DPJ单片机做进一步的确认，通过DF显示当前状态。为了获得在正常电压、过电压、欠电压状态下消耗功率最小，选择降压电路里的电容C10容量参数为0.1uf一下，为了获得足够的瞬时推动功率，选择稳压电路里的滤波电容C12的容量参数为330uf以上进行储备能量，为了减小体积适应建筑电器模块化要求，选择单片机(5)是由内置AD转换器和存储器的8引脚单片机。
下面结合图2和图3实施例说明单片机程序的主要特点1启动时程序对单片机进行定义，设置与外围硬件电路相互匹配的特性；2主程序当检测线路电压过电压、欠电压、正常电压或触头状态，并转入相应的程序进行处理；3程序在处理触头分断线路或接通线路时，则使触头在交流电压相位为零或电流相位过零附近发生动作(断开或接通)，使触头断开或接通线路时，具有少飞弧特性；4程序在触头完成分断或接通任务后，则撤消L2、L3的线圈电流，具有无功耗特性。
智能磁保持单相电位偏差保护器的主要特点与技术指标1主要特征安装在单相用户线路的前端(标准箱内)，利用单片机控制磁保持继电器触头，作为分断线路或接通线路等动作的执行开关。
2主要技术特征线路电压超过260±5V自动切断线路，恢复至235±5V自动接通线路；线路电压低于170±5V自动切断线路，恢复至200±5V自动接通线路。
3消耗功率小于100MW。
4额定电流40A、63A、80A、100A。
5过载电流在规定的100MS内，承受10倍的额定电流。
6短路电流在规定的10MS内，承受1000A电流。
6工作电压AC 0V-450V。
8少飞弧特性触头在交流电压相位为零或电流相位过零附近发生分断线路或接通线路的动作特性。
9反时限特性线路过、欠电压值越大，分断动作时间越快。
10延时特性具有准确的3分种启动延时间。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的形式上的限制，凡是利用单片机作为控制器，磁保持继电器触头作为执行开关，执行开关串联于220V单相线路的前端，对线路以及线路中的用电设备进行一种过、欠电压保护技术，均属于本发明技术方案。
权利要求
1.一种智能磁保持单相电位偏差保护器(图1)，其组成是由，降压稳压(6)、直接取样(7)、单片机(8)、磁保持继电器(9)、磁保持继电器触头(4)、四个接线端子(1)(2)(3)(5)部分组成。其特征为，由上述九部分组成的保护器安装在用户220V单相线路的前端，即户外电表箱内或户内标准箱内，(1)端子连接输入线路的中性线，(3)端子连接输入线路的相线，(2)和(5)端子连接用户的负载线路，(1)端子与(2)端子用导线直接连接，磁保持继电器触头(4)串联在(3)端子与(5)端子连接导线中间，当输入线路发生过电压或欠电压时，磁保持继电器触头(4)分断(3)端子与(5)端子间线路，当输入线路电压恢复正常时，磁保持继电器触头(4)接通(3)端子与(5)端子间线路；磁保持继电器触头(4)分断线路或接通线路或少飞弧等动作特性，均有单片机(8)对直接取样(7)的信号分析后控制磁保持继电器(4)的线圈，使磁保持继电器触头(5)而获得的相应动作。
2.根据利要求1所述的直接取样(7)电路，其特征是，由二极管与电阻串联组成。
3.根据权利要求1所述的降压稳压(6)电路，其特征是，由电容降压、二极管桥式整流、二极管稳压组成的电路。
4.根据权利要求1所述的磁保持继电器(9)电路，其技术特征为，由线圈组成。
全文摘要
一种智能磁保持单相电位偏差保护器(图1)，属于低压电器类，主要防止由中性线故障和三相电压不平衡等原因引起的单相线路过电压、欠电压的一种线路保护技术。其特征为，该保护器安装在单相用户线路前端，单片机作为控制器，磁保持继电器触头作为执行开关。利用单片机的程序实现线路过电压保护、欠电压保护、少飞弧处理、低功率消耗、反时限特性、延时特性。利用触头技术实现额定电流40A、63A、80A、100A；过载电流在规定的100MS内，承受10倍的额定电流；短路电流在规定的10MS内，承受1000A电流。提高了在220V单相用户线路中的使用范围。
文档编号H02H3/06GK1815836SQ20051005232
公开日2006年8月9日 申请日期2005年2月6日 优先权日2005年2月6日
发明者张玉良, 文坚, 王杰华, 盛洁 申请人:薛小平