专利名称：剩余电流动作继电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低压电气部件，特别涉及一种具有监测并控制电气线路中的剩余 电流功能的剩余电流动作继电器。
背景技术：
目前，在工业和民用的供电系统中，一直存在着火灾的隐患并伴随着灾难的发生， 它时刻威胁着人类的生命和财产的安全，成为影响了人类正常生产与生存的重大灾难之 一。随着科学技术的进步与生活水平的提高，用电器具及用电量都与日剧增，随之也带来电 气火灾的增加。电气火灾已成为近年来国内的重点火灾中的主要失火因素之一，在建筑防 火及消防电气设计中如何利用现有的电气消防系统及技术手段来解决电气火灾预防及控 制，已成为近期国家消防法定管理部门正在研究解决的重点议题。根据2002年《中国火灾 统计年鉴》公布的资料，从1978年至2002年我国主要城市所发生的火灾中，电气火灾从占 火灾总量的5. 7%到27. 5%逐年上升，在火灾起因中一直居首位。电气火灾造成的严重后 果应使我们警醒并加以重视。引发电气火灾的原因主要有短路、漏电、过负荷、接触不良、 灯具和电热器具引燃可燃物等。由漏电、过载引起的触电事故及火灾不断发生，而且这种火 灾比起短路等引起的火灾更具隐蔽性，通常是悄悄地发生，失火后也难以找出真正的原因 (被短路等假象所掩盖)，危害性也就更大。因此，充分认识由于漏电造成火灾的危害性，及 时发现漏电情况，加强对漏电的技术防范措施是当前电器放火工作的重要任务之一。随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，高层建筑、公共娱乐场所越来越多。 由于建筑物本身及内部存在的可燃物，特别是装修中使用的易燃材料以及不断增加的用电 设备，使建筑物电气火灾的发生纪律大大增加，对人民的人身及财产安全造成了很大的威 胁，因此有效控制电气火灾，特别是有效控制由漏电、短路、过载等因素引起的火灾，是当前 消防工作的重中之重。现有电气火灾报警器以在电气火灾发生前(即建筑物电气故障形成阶段)发出报 警信号、采取措施为目的，为有效控制电气火灾提出了解决方案，从其结构来说，包括电流 互感器和断路器，以及与断路器的控制输入端及电流互感器的输出端相连的控制电路。其 总的工作过程控制电路经由电流互感器监测用电线路的电流变化，从而确定用电线路是 否存在能引起电气火灾的漏电、短路、过载等故障，如存在，控制电路即发出控制信号控制 断路器断开，使存在电气故障的用电线路断路，并发出报警信号提醒工作人员进行检查，最 终将电器火灾隐患消灭在萌芽状态，但是现有电气火灾报警器只能作为独立的报警器或接 触器来单独使用，无法达到报警和控制一体化的目的，从某种程度来说，限制了对电气火灾 的进一步预防和控制。从而无法从根本上杜绝电气火灾。各种导线及设备随着时间的推移，绝缘材料逐渐老化，电气漏电现象就随之产生， 当电气漏电达到一定程度即绝缘材料不再有效的起绝缘作用时，就将导致严重的后果，甚 至会造成人身伤害或电气火灾事故。如果不采取科学的监测手段，不能及时的准确的发现 危险隐患，很难保证人们的最起码的生命财产安全。[0006]而国内尚无能同时具有监测和控制电线路中的剩余电流功能的电气产品，即在中 性点直接接地的低压配电系统中作为接地故障保护部件。因此在此技术领域有着改进和创 新的空间。
发明内容本实用新型的目的就是为克服现有技术的不足，针对监测和控制电线路中的剩余 电流的问题，提供一种剩余电流动作继电器的技术方案，使现有技术问题能得以解决，在应 用了本技术方案的电气系统的电气线路中，实现对电气线路的漏电情况进行实时监测，发 现漏电时，可进行应急控制。本实用新型的技术构思是，设置一零序互感器探测漏电信号，通过采样电路输出 至主CPU处理信号，经主CPU经过计算和处理，将数据通过RS485通讯电路，经由总线上传 至上位机，由互感器提取的漏电信息，经过漏电采样电路，输送至主CPU，由主CPUl经过计 算和处理，控制继电器驱动电路。本实用新型所采取的技术方案是一种剩余电流动作继电器，其特征在于，包括 主CPU、电源处理电路、显示电路、继电器驱动电路、采样电路、测试电路、开关量输入检测电 路、声光报警驱动电路和通讯电路；其中，电源处理电路的输出端连接主CPU的电源接口， 显示电路与主CPU相连，继电器驱动电路与主CPU相连，采样电路分别与外接输入端口和主 CPU相连，测试电路与主CPU相连，并与输出端口相连；开关量输入监测电路分别与主相应 端口相连；声光报警驱动电路与主CPU相连；通讯电路与主CPU通过隔离电路相连，并与通 讯端口相连。所述的采样电路由互感器电路、互感器断线检测电路和电流采样电路组成；其 中互感器断线检测电路与主CPU相连，互感器连接电流采样电路，电流采样电路和主CPU的 输入端口相连。所述的通讯电路为RS485通讯电路；通讯电路与主CPU相连，通讯电路同样 直接与总线相连。所述的采样电路，由电阻1R4连接主CPU的端口，电阻1R4连接比较器2U4Ai的1 脚；比较器2U4A的2脚连接电容1C6、电阻2R7和电阻2R5 ；其中，电容1C6和电阻2R7另一 端接地，电阻2R5另一端连接5V电源；比较器2U4A的3脚连接电容1C5和电阻2R6，电容 1C5的另一端接地；比较器2U4A的4脚接地，8脚连接5V电源；电阻2R6的另一端连接到 滤波器2TO上，滤波器2TO连接电阻2R6的同一个脚还连接了电阻2R5，电阻2R5的另一端 接5V电源；滤波器2TO的不连接2R5的另一组线圈中的一个脚接地；滤波器2TO另两个脚 与互感器输入端子并联；互感器输入端子还和稳压管2TVS1连接，稳压管2TVS1和电容2C4 并联；电容2C2、电容2C3的一端分别与互感器输入端子连接，另一端分别接地。所述的测试电路，由光耦2C5的2脚连接主CPU的端口，光耦2C5的1脚连接5V 电源，光耦2C5的3脚连接端子1JX3的5脚，光耦2C5的4脚连接电阻2R12，电阻2R12的 另一端连接电阻2R11，电阻2R11的另一端连接二极管2D4的负极，二极管2D4的正极连接 220V电源的L极，端子1JX3的6脚和7脚相连。本实用新型的有益效果是由于本实用新型剩余电流动作继电器可以监测并控制 用电线路中的剩余电流，还可通过通讯电路进行组网使用，本监控单元具有安全可靠，反应 灵敏迅速的特点，在电气系统的电气线路中，应用本技术方案可实现对电气线路的漏电情 况进行实时监测，发现漏电时，可进行应急控制，从而可及时发现漏电情况，加强了漏电的技术防范措施，本实用新型在电气系统的电气线路中应用，其作用是可在中性点直接接地 的低压配电系统中作为接地故障保护部件，也可用来对人身提供间接接触电击保护；适用 于TT，TN-S系统和TN-C-S系统中的S部分接线保护，可大大提高电气系统本身对电气火灾 的预防和控制的自动化水平，具有实用价值和推广价值。用电单位可根据外界环境情况和电气线路运行的本身性能要求来设定安全标准 下允许的漏电临界值，这样既能对被监测的电气线路漏电情况进行实时的监测，对可能导 致危险的漏电因素作到提前预防，使由电气漏电引起的火灾扼杀在预兆之中，有效地避免 了因电气漏电造成的事故，有保证了用电单位的用电稳定性。
图1为本实用新型的电路结构框图；图2为采样电路原理图；图3为测试电路原理图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本实用新型如图1、图2和图3所示的剩余电流动作继电器，采样电路由互感器电路、互感器断 线检测电路和电流采样电路组成。互感器断线监测电路与主CPU相连，互感器通过电流采 样电路和主CPU的输入端口相连。通讯电路为RS485通讯电路。通讯电路与主CPU相连，通讯电路同样直接与总线 相连。本实用新型的作用就是不停的通过零序互感器采集被监测电力线路中的剩余电 流，并分析和处理，把分析的结果显示，同时通过通讯电路把所有数据上传。本实用新型具有参数设定、数据采集和传递、显示及报警功能，还具有输出测试电 流的能力。如图2所示，采样电路，包含互感器断线检测和电流采样部分电路。由电阻1R4的 一端连接主CPU的端口，电阻1R4的另一端连接比较器2U4A的1脚；2U4A的2脚连接电容 1C6、电阻2R7和电阻2R5 ；其中，电容1C6和电阻2R7的另一端接地，电阻2R5另一端连接 5V电源；比较器2U4A的3脚连接电容1C5和电阻2R6，电容1C5的另一端接地；比较器2U4A 的4脚接地，8脚连接5V电源；电阻2R6的另一端连接到滤波器2TO上，滤波器2TO连接电 阻2R6的同一个脚还连接了电阻2R5，电阻2R5的另一端接5V电源；滤波器2TO的不连接 电阻2R5的另一组线圈中的一个脚接地；滤波器邪5另两个脚与互感器输入端子并联；互 感器输入端子还和稳压管2TVS1连接，稳压管2TVS1和电容2C4并联；电容2C2、电容2C3的 一端分别与互感器输入端子连接，另一端分别接地。其具体工作原理为由电源处理电路提 供5V信号。当互感器正常时，5V信号经过电阻2R5后直接接地，故电阻2R5的后端为低电 平信号。该信号经过电阻2R6连接到比较器2U4A的3脚。与2U4A的2脚接收到的电平信 号进行比较，这时比较器反向，故2U4A的1脚输出低电平信号，被主CPU收到。反之，当互 感器故障时，电阻2R5后端为5V电压信号，为高电平信号。经过比较器2U4A处理后，输出 高电平信号，被主CPU接收。如此便可通过本电路分析互感器的状态。
5[0023]如图3所示的测试电路。由光耦2C5连接主CPU的端口，光耦2C5的1脚连接5V电源，光耦2C5的3脚连接端子1JX3的5脚，光耦2C5的4脚连接电阻2R12，电阻2R12的 另一端连接电阻2R11，电阻2R11的另一端连接二极管2D4的负极，二极管2D4的正极连接 220V电源的L极，端子1JX3的6脚和7脚相连。其具体工作原理为不进行测试时，主CPU 的端口保持高电平，使光耦2C5的3、4脚不接通。当进行测试时，主CPU的端口输出低电平， 使光耦2C5的3、4脚接通，这样，220V的L线，二极管2D4，电阻2R11，2R12和220V的N线 形成了回路。在该回路中产生了测试电流。根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。
权利要求一种剩余电流动作继电器，其特征在于，包括主CPU、电源处理电路、显示电路、继电器驱动电路、采样电路、测试电路、开关量输入检测电路、声光报警驱动电路和通讯电路；其中，电源处理电路的输出端连接主CPU的电源接口，显示电路与主CPU相连，继电器驱动电路与主CPU相连，采样电路分别与外接输入端口和主CPU相连，测试电路与主CPU相连，并与输出端口相连；开关量输入监测电路分别与主相应端口相连；声光报警驱动电路与主CPU相连；通讯电路与主CPU通过隔离电路相连，并与通讯端口相连。
2.根据权利要求1所述的剩余电流动作继电器，其特征在于所述的采样电路由互感 器电路、互感器断线检测电路和电流采样电路组成；其中互感器断线检测电路与主CPU相 连，互感器连接电流采样电路，电流采样电路和主CPU的输入端口相连。
3.根据权利要求1所述的剩余电流动作继电器，其特征在于所述的通讯电路为RS485 通讯电路；通讯电路与主CPU相连，通讯电路同样直接与总线相连。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的剩余电流动作继电器，其特征在于所述的采 样电路，由电阻1R4连接主CPU的端口，电阻1R4连接比较器2U4Ai的1脚；比较器2U4A的 2脚连接电容1C6、电阻2R7和电阻2R5 ；其中，电容1C6和电阻2R7另一端接地，电阻2R5另 一端连接5V电源；比较器2U4A的3脚连接电容1C5和电阻2R6，电容1C5的另一端接地； 比较器2U4A的4脚接地，8脚连接5V电源；电阻2R6的另一端连接到滤波器2TO上，滤波 器2TO连接电阻2R6的同一个脚还连接了电阻2R5，电阻2R5的另一端接5V电源；滤波器 2U5的不连接2R5的另一组线圈中的一个脚接地；滤波器2U5另两个脚与互感器输入端子 并联；互感器输入端子还和稳压管2TVS1连接，稳压管2TVS1和电容2C4并联；电容2C2、电 容2C3的一端分别与互感器输入端子连接，另一端分别接地。
5.根据权利要求1所述的剩余电流动作继电器，其特征在于所述的测试电路，由光耦 2C5的2脚连接主CPU的端口，光耦2C5的1脚连接5V电源，光耦2C5的3脚连接端子1JX3 的5脚，光耦2C5的4脚连接电阻2R12，电阻2R12的另一端连接电阻2R11，电阻2R11的另 一端连接二极管2D4的负极，二极管2D4的正极连接220V电源的L极，端子1JX3的6脚和 7脚相连。
专利摘要本实用新型提供一种剩余电流动作继电器；由主CPU，电源处理电路，显示电路，继电器驱动电路，采样电路，测试电路，开关量输入检测电路，声光报警驱动电路和通讯电路构成，应用于剩余电流保护系统中，能够检测被测线路中的剩余电流，并且在剩余电流超过所设定的阈值时，及时发出声光报警信号，通过RS485通讯总线与上位系统或者计算机相连，通讯线路具有安全可靠，可通讯距离长的特点，反应灵敏的特点，可实现对电气线路的漏电情况进行实时监测，其作用是可在中性点直接接地的低压配电系统中作为接地故障保护部件适用于中性点直接接地低压配电系统中的接地故障保护，也可用来对人身提供间接接触电击保护。
文档编号H02H3/32GK201623456SQ20102013936
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者陈炳杰 申请人:天津北方恒业电气技术有限公司