一种智能检测剩余电流的动作保护装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统领域，尤其涉及一种智能检测剩余电流的动作保护装置。

背景技术：

现在的低压电网采用安装剩余电流动作保护器来防止人身单相触电和因漏电发生的火灾事故。其原理是当低压电网中的三相不平衡漏电电流达到剩余电流动作保护器动作值时，它能够驱动开关跳闸切断电源，从而保护人身设备安全。

目前剩余电流断路器都没有设置剩余电流指示，存在着不能直观的看到所保护的各段线路设备因绝缘阻抗降低而引起的较小漏电电流，使一些绝缘阻抗较低的线设备得不到及时处理。只能在漏电电流达到剩余电流动作保护器的动作值跳闸后才去查找处理。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型的目的在于，提供一种智能检测剩余电流的动作保护装置，包括：漏电检测电路、通信模块、漏电显示电路、动作执行单元、单片机；

漏电检测电路、通信模块、漏电显示电路、动作执行单元分别与单片机连接；

漏电检测电路包括：零序电流互感器和信号处理单元；

零序电流互感器用于检测电网的漏电电流，并将检测的漏电电流经过信号处理单元处理后，传输至单片机；

单片机包括：漏电电流比较判断模块、漏电流动作设置模块、延时动作设置模块、漏电动作输出模块；

漏电电流比较判断模块用于将接收的漏电电流与预设值进行比较判断，当漏电电流大于设定值，且经过预设的延时时长后，漏电动作输出模块向动作执行单元发出动作信号；

漏电流动作设置模块用于设置漏电保护动作的额定值；

延时动作设置模块用于设置漏电保护动作的延时时长；

动作执行单元用于根据漏电动作输出模块发送的动作信号，完成漏电保护功能；

漏电显示电路用于根据单片机的控制指令，显示电网的漏电电流的动作值。

优选地，还包括：温度采集电路和湿度采集电路；

温度采集电路和湿度采集电路通过隔离的485通讯接口与RS－485局域控制网组网连接，RS－485局域控制网设有32个温度采集电路和32个湿度采集电路挂在RS－485局域控制网总线上。

优选地，通信模块采用sim900a模块，将检测的漏电电流及单片机的控制数据远程上传至上位机，同时可接收上位机发送的数据信息。

优选地，还包括：用于给各元件供电的电源模块；

电源模块包括：用于将220V相电压变换为12V交流电压的多绕组变压器、用于将12V交流电压转换为直流电压的桥式整流电路、用于对直流电压进行滤波的滤波电路。

优选地，电源模块包括：5v电源电路；

5v电源电路包括：电源接口，第一稳压芯片，第二稳压芯片，第一电容，第二电容，第三电容，第四电容，第五电容，第六电容；

电源接口三脚连接第一电容第一端，第一稳压芯片一号脚；第一稳压芯片二号脚连接第三电容第一端，第五电容第一端及5v输出端；

电源接口一脚连接第二电容第一端，第二稳压芯片一号脚；第一稳压芯片三号脚连接第四电容第一端，第六电容第一端及-5v输出端；

电源接口二脚连接第一电容第二端，第一稳压芯片三号脚，第三电容第二端，第五电容第二端，第二电容第二端，第二稳压芯片一号脚，第四电容第二端，第六电容第二端及大地。

优选地，还包括：报警模块；

报警模块与单片机连接，当漏电电流大于设定值，且经过预设的延时时长后，单片机控制报警模块报警。

优选地，零序电流互感器采用LJWZ-3型；

信号处理单元采用低通滤波器；

低通滤波器包括：滤波第一电容、滤波第二电容、滤波第三电容、滤波第四电容、滤波第五电容、滤波第一电阻、滤波第二电阻、滤波第三电阻、滤波第四电阻、滤波第五电阻、滤波第六电阻、滤波二极管一、滤波二极管二、滤波运放器一、滤波运放器二；

滤波第一电阻第一端、滤波二极管一负极、滤波二极管二正极与滤波第二电阻第一端连接；滤波第一电阻第二端，滤波二极管一正极，滤波二极管二负极，滤波第一电容第一端同时接地；滤波第二电阻第二端，滤波第一电容第二端，滤波第三电阻第一端连接；滤波第三电阻第二端，滤波第二电容第一端，滤波第四电阻第一端同时连接，滤波第四电阻第二端，滤波第三电容第一端，滤波运放器一正极输入端同时连接，滤波第三电容第二端接地；滤波运放器一负极输入端，滤波运放器一输出端，滤波第二电容第二端，滤波第五电阻第一端同时连接；滤波第五电阻第二端，滤波第四电容，滤波第六电阻同时连接，并通过滤波第四电容接地；滤波第六电阻接滤波运放器二的正极输入端；滤波运放器二的负极输入端，滤波运放器二的输出端，滤波第四电容同时连接；

滤波运放器一、滤波运放器二分别连接5V电源。

优选地，动作执行单元包括：动作执行电路和剩余电流动作断路器；

动作执行电路与单片机连接，用于接收漏电动作输出模块发送的动作信号，控制剩余电流动作断路器动作；

动作执行电路的SSR1连接至单片机的一个设置为输出的I/O口,通过I/O口接收动作信号； JP1接剩余电流动作断路器的控制回路，控制剩余电流动作断路器的分合；动作执行电路包括：与处理器连接的SSR1端，电阻Rzk1一端连接SSR1端，另一端连接光电隔离一脚，光电隔离二脚接地，光电隔离三脚通过电阻Rzk2接地，并通过电阻Rzk3接三极管N1的基极，光电隔离四脚接地，三极管N1的发射极接地，三极管N1的集电极通过二极管D3接电源，二极管D3的两端接JP1端。

优选地，漏电显示电路采用七段数码管显示电压、电流；七段数码管包括：八个发光二极管，其中，七个为细长发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

装置结构简单、方便使用，具有剩余电流动作保护功能，还可以消除安全隐患。方便了工作人员对漏电故障及时处理，能够缩短故障处理时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为智能检测剩余电流的动作保护装置的整体示意图；

图2为5v电源电路电路图；

图3为动作执行电路电路图；

图4为低通滤波器电路图。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实用新型提供了一种智能检测剩余电流的动作保护装置，如图1至4所示，包括：漏电检测电路1、通信模块3、漏电显示电路4、动作执行单元5、单片机2；

漏电检测电路1、通信模块3、漏电显示电路4、动作执行单元5分别与单片机2连接；

漏电检测电路1包括：零序电流互感器11和信号处理单元12；

零序电流互感器11用于检测电网的漏电电流，并将检测的漏电电流经过信号处理单元12处理后，传输至单片机2；

单片机2包括：漏电电流比较判断模块6、漏电流动作设置模块7、延时动作设置模块8、漏电动作输出模块9；

漏电电流比较判断模块6用于将接收的漏电电流与预设值进行比较判断，当漏电电流大于设定值，且经过预设的延时时长后，漏电动作输出模块9向动作执行单元发出动作信号；

漏电流动作设置模块7用于设置漏电保护动作的额定值；延时动作设置模块8用于设置漏电保护动作的延时时长；动作执行单元5用于根据漏电动作输出模块发送的动作信号，完成漏电保护功能；漏电显示电路4用于根据单片机的控制指令，显示电网的漏电电流的动作值。

智能检测剩余电流的动作保护装置还包括：温度采集电路和湿度采集电路；

温度采集电路和湿度采集电路通过隔离的485通讯接口与RS－485局域控制网组网连接，RS－485局域控制网设有32个温度采集电路和32个湿度采集电路挂在RS－485局域控制网总线上。

通信模块采用sim900a模块，将检测的漏电电流及单片机的控制数据远程上传至上位机，同时可接收上位机发送的数据信息。

本实施例中，智能检测剩余电流的动作保护装置还包括：用于给各元件供电的电源模块；

电源模块包括：用于将220V相电压变换为12V交流电压的多绕组变压器、用于将12V交流电压转换为直流电压的桥式整流电路、用于对直流电压进行滤波的滤波电路。

电源电路包括：电源接口53，第一稳压芯片51，第二稳压芯片52，第一电容Czd1，第二电容Czd2，第三电容Czd3，第四电容Czd4，第五电容Czd5，第六电容Czd6；

电源接口三脚连接第一电容第一端，第一稳压芯片一号脚；第一稳压芯片二号脚连接第三电容第一端，第五电容第一端及5v输出端；电源接口一脚连接第二电容第一端，第二稳压芯片一号脚；第一稳压芯片三号脚连接第四电容第一端，第六电容第一端及-5v输出端；电源接口二脚连接第一电容第二端，第一稳压芯片三号脚，第三电容第二端，第五电容第二端，第二电容第二端，第二稳压芯片一号脚，第四电容第二端，第六电容第二端及大地；

智能检测剩余电流的动作保护装置还包括：报警模块；

报警模块与单片机2连接，当漏电电流大于设定值，且经过预设的延时时长后，单片机控制报警模块报警。

零序电流互感器采用LJWZ-3型；零序电流是整个系统的原始信号，它的准确程度决定了整个系统的精度，所以零序电流互感器的选择就颇为重要。一般的零序电流互感器在原方电流小于2-5安培时它的变比和相角误差均较大，不能满足微机检测设备的要求。所以选择高精度零序电流互感器采用LJWZ-3型，它的优点是即使原方电流很小(0.2A-0.5A)时也能保证足够的准确度。其输出信号接负载电阻后送低通滤波器进一步处理。

信号处理单元采用低通滤波器；低通滤波器包括：滤波第一电容Cb1、滤波第二电容Cb2、滤波第三电容Cb3、滤波第四电容Cb4、滤波第五电容Cb5、滤波第一电阻Rb1、滤波第二电阻Rb2、滤波第三电阻Rb3、滤波第四电阻Rb4、滤波第五电阻Rb5、滤波第六电阻Rb6、滤波二极管一DB1、滤波二极管二DB2、滤波运放器一24、滤波运放器二25；

滤波第一电阻第一端、滤波二极管一负极、滤波二极管二正极与滤波第二电阻第一端连接；滤波第一电阻第二端，滤波二极管一正极，滤波二极管二负极，滤波第一电容第一端同时接地；滤波第二电阻第二端，滤波第一电容第二端，滤波第三电阻第一端连接；滤波第三电阻第二端，滤波第二电容第一端，滤波第四电阻第一端同时连接，滤波第四电阻第二端，滤波第三电容第一端，滤波运放器一正极输入端同时连接，滤波第三电容第二端接地；滤波运放器一负极输入端，滤波运放器一输出端，滤波第二电容第二端，滤波第五电阻第一端同时连接；滤波第五电阻第二端，滤波第四电容，滤波第六电阻同时连接，并通过滤波第四电容接地；滤波第六电阻接滤波运放器二的正极输入端；滤波运放器二的负极输入端，滤波运放器二的输出端，滤波第四电容同时连接；

滤波运放器一、滤波运放器二分别连接5V电源。

本实施例中，动作执行单元包括：动作执行电路和剩余电流动作断路器；

动作执行电路与单片机连接，用于接收漏电动作输出模块发送的动作信号，控制剩余电流动作断路器动作；动作执行电路的SSR1连接至单片机的一个设置为输出的I/O口,通过I/O口接收动作信号； JP1接剩余电流动作断路器的控制回路，控制剩余电流动作断路器的分合。

PC817是常用的线性光电隔离器件，输入回路与输出回路之间相隔离，能够承受5000V 的暂态冲击电压，在输入回路电流为5mA,电流传输比CTR大于50%,完全能够满足设计要求。PC817在本设计中用于将单片机控制部分与后面的继电器动作部分相隔离，提高系统的安全性。开关管N1采用的是三极管2N222A。正常情况下，SSR1输出低电平，经光电隔离后使C、E两点之间“断开”。此时，作为开关管使用的的三极管N1导通，继电器的输入回路接入+ 12V、一12V电源，所以继电器吸合。当剩余电流动作条件满足时，SSR0 输出高电平，经光电隔离后使C、E两点之间“导通”。此时，作为开关管使用的的三极管 N1截止，继电器的输入回路脱离+ 12V、一12V电源，故继电器分闸。

二极管D3主要是为了保护三极管N1等驱动元器件。当三极管N1由导通变成截止时, 流经继电器线圈的电流将迅速减少，这时线圈会产生很高的自感电动势与电源叠加后加在三极管N1的c、e两极之间，会导致三极管N1被击穿。并联上二极管后，即可将线圈的自感电动势钳位于二极管的正向导通电压，硅管约0.7V，锗管约0.2V，从而避免击穿三极管等驱动元件。并联二极管时一定要注意极性不可接反，否则起不到任何保护作用。

本实施例中，漏电显示电路采用七段数码管显示电压、电流；七段数码管包括：八个发光二极管，其中，七个为细长发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使用方便。

单片机2采用型号为PIC16F877。

智能检测剩余电流的动作保护装置还具有现场故障告警实时上传，实时监测各线路的故障信息，主要包括：过压故障告警、过流故障告警、欠压故障告警、漏电故障告警等。当发生上述故障信号时，告警信息会提示出具体地理位置、查看故障线路相关台账信息，进行抢修。

剩余电流动作断路器远程控制，通过系统对远程的剩余电流动作断路器下达分闸或合闸的指令，指令下达到远程控制终端，由远程控制终端进行相应的分闸或合闸操作。

上传，按照台区、时间段、故障类型等条件，统计剩余电流动作断路器跳闸次数，并作出相应判断。

现场温湿度自动调节漏电动作值，现场终端带有温湿度检测功能，可以根据现场温湿度的变化自动调节漏电流动作值。

负荷电流监测报警，当现场负荷电流达到一定数值时，地图上的负荷电流显示标记变色，并可根据数值变化改变提示等级。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。