车间配电的过荷保护系统的制作方法

本实用新型涉及车间配电设计技术领域，更具体地说，它涉及车间配电的过荷保护系统。

背景技术：

供电系统电气设计包括变配电所设计、配电线路设计和电气照明设计等，其中，线路的导线或者电缆及其配电设备和保护设备的选择是车间配电线路的设计内容之一。

车间负荷直接影响电气设备和导线电缆的选择，车间负荷超过设计标准

时，供电系统的线路和电气设备承受不了实际的负荷电流，其使用寿命降低，影响系统正常可靠的运行，同时，电能损耗增大，但是，车间负荷不可能一成不变，车间负荷与设备的性能、生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，负荷设计只能力求接近实际，因此，车间配电的过荷保护必不可少。

现有的车间配电过荷保护电路仅能在电路过荷时起到切断电源的保护作用，一般需要人工手动检查出电路故障的具体位置并进行维修，影响检修效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供车间配电的过荷保护系统，其在电路故障时能在显示单元上显示该电路故障的具体位置，以方便工作人员及时对故障电路进行检修，提高检修效率；同时，自动切断车间设备的供电电源。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：车间配电的过荷保护系统，包括设置在不同设备的电路中的电流传感器和过荷保护模块，所述电流传感器的输出端连接有用于将输入信号放大并输出的信号处理单元，所述信号处理单元的输出端连接有信号传输单元，所述信号传输单元的输出端连接有云服务器，以将信号传输至云服务器上，所述云服务器连接有后台，所述后台包括用于存储数据的存储单元和用于显示电路故障位置的显示单元，所述信号传输单元连接有控制单元，所述控制单元的输出端连接有用于控制过荷保护模块动作的第一开关部件。

通过采用上述技术方案，电流传感器对车间的电路进行实时监测，以在电路过荷时输出电信号；电信号由信号处理单元进行放大并经信号传输单元输出至云服务器上，以借助后台的存储单元内预先存储的信号进行一一比对，找到电路故障的具体位置，并在显示单元上显示出来，以方便工作人员及时对故障电路进行检修，提高检修效率；同时，信号传输单元与控制单元进行通信，使控制单元动作，控制单元控制第一开关部件动作，以切断电源，起到保护电路的作用。

优选的，所述信号处理单元包括运算放大器、电阻R2、电阻R3、电阻R4和可变电位器Rp，所述电流传感器的一端连接电源VCC，另一端经电阻R1接地，所述电阻R2连接在所述电流传感器和所述运算放大器的同向输入端之间，所述运算放大器的反向输入端经所述电阻R3接地，所述运算放大器的输出端连接信号传输单元，所述运算放大器的输出端与所述运算放大器的同向输入端之间串联有电阻R4和可变电位器Rp。

通过采用上述技术方案，运算放大器对电流传感器输出的电信号进行放大，电阻R4和可变电位器Rp用于调节运算放大器的放大倍数，进而达到提高电流传感器灵敏度的目的。

优选的，所述信号传输单元为GPS/GPRS一体化芯片，所述GPS/GPRS一体化芯片的输出端连接所述云服务器的输入端。

通过采用上述技术方案，集成的GPS/GPRS一体化芯片作为远程跟踪模块，将故障信号传输至云服务器，并与后台的存储单元内预先存储的信号进行一一比对，找到故障电路的具体位置以通过显示单元显示，进而方便工作人员及时对电路的故障位置进行检修。

优选的，所述控制单元为单片机MCS-51。

通过采用上述技术方案，使用单片机MCS-51对第一开关部件进行控制，成本低、控制功能强大、集成度高、体积小、可靠性好、低功耗。

优选的，所述第一开关部件包括继电器KT1和晶体管VT1，所述继电器KT1的延时断开常闭触点KT-1连接于所述过荷保护模块中,所述控制单元的一个输出端经电阻R5连接电源VCC，所述电阻R5与所述控制单元的输出端之间连接有电容C1,所述电容C1连接于所述晶体管VT1的基极，所述电阻R5与电源VCC之间连接有电阻R6,所述电阻R6连接于所述晶体管VT1的基极，所述晶体管VT1的集电极经所述继电器KT1连接电源VCC。

通过采用上述技术方案，晶体管VT1控制继电器KT1工作，当控制单元向第一开关部件输出控制信号时，晶体管VT1导通，继电器KT1通电吸合后，连通延时断开常闭触点KT-1所在的过荷保护模块，以切断电源，起到电路过荷保护的作用。

优选的，所述过荷保护模块由滤除输入信号中携带的干扰信号的滤波电路、可控硅SCR、触发电磁双稳态继电器WJ动作的触发开关电路、触发可控硅SCR动作的延时电路、与可控硅SCR串联的电磁双稳态继电器WJ和用于控制限电时间的时间继电器KT2组成，所述滤波电路的两个输出端与所述可控硅SCR、所述电磁双稳态继电器WJ、所述时间继电器KT2并联，所述触发开关电路、所述延时电路串联在所述滤波电路的输出端和所述可控硅SCR的控制极之间。

通过采用上述技术方案，滤波电路对电路中的干扰信号进行滤波，以避免干扰信号对电路的动作造成影响；触发开关电路和延时电路产生触发电磁双稳态继电器WJ和可控硅SCR动作；可控硅SCR导通使电磁双稳继电器WJ的开关WJA由吸合变为断开、电磁双稳继电器WJ的开关WJB由断开变为吸合，形成了从供电到限电的状态转换，可控硅SCR截止；时间继电器KT2控制暖通器的限电时间；进而电磁双稳继电器WJ使切断车间设备的供电电源，起到电路过荷保护的作用。

优选的，所述滤波电路由电感L1、电感L2和电容C2三个感容元件组成，所述电感L1和所述电容C2串联在零线和火线之间，所述电感L2位于所述电感L1和所述电容C2之间,所述电感L2的一端与并联的所述触发开关电路和所述延时电路连接，另一端经电磁双稳态继电器WJ的开关WJA、开关WJB和时间继电器KT2连接零线，电磁双稳态继电器WJ的开关WJA的两端并联车间设备的两通电端口。

通过采用上述技术方案，电感L1、电感L2和电容C2三个感容元件组成滤波电路，电感L1、电感L2有“通直流阻交流”的作用；电容C2有“阻直流通交流”的作用，以用于消除干扰脉冲对电路的干扰。

优选的，所述延时电路包括经二极管D1和电阻R7连接在零线和火线之间的并联设置的电阻R9、电容C4和电阻R10，所述时间继电器KT2的延时触点KT2-1位于所述电阻R10与所述可控硅SCR的控制极之间。

通过采用上述技术方案，电容C4用作储能元件，经电阻R9放电，流经电磁双稳继电器WJ，当可控硅SCR导通时，流过可控硅SCR的电流可使电磁双稳继电器WJ产生切变，电磁双稳继电器WJ的开关WJA断开而电磁双稳继电器WJ的开关WJB吸合，形成了从供电到限电的状态转换，可控硅SCR关断；当时间继电器KT2的延时断开常开触点KT2-1闭合时，电容C4通过电阻R10放电，再次触发可控硅SCR，电容C4向电磁双稳继电器WJ和可控硅SCR放电，使电磁双稳继电器WJ翻转，电磁双稳继电器WJ的开关WJB由吸合变为断开、电磁双稳继电器WJ的开关WJA由断开变为吸合，过荷保护模块又恢复正常供电状态；二极管D1起到整流作用，以利于电容C4对电磁双稳继电器WJ的控制。

优选的，所述触发开关电路包括并联的电阻R11和电容C3，所述电阻R11和所述电容C3经二极管D2和电阻R8连接在所述电感L2和所述可控硅SCR的控制极之间。

通过采用上述技术方案，电容C3经电阻R11放电，以形成一次性脉冲，触发可控硅SCR导通；二极管D2起到整流作用，以利于电容C3对可控硅SCR的控制。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：电流传感器监测电路的实时情况，并在电路故障时输出电信号。

信号处理单元接收电流传感器的输出信号并放大输出，输出信号经信号传输单元传输至云服务器，输入信号与后台存储单元内预先存储的信号进行一一比对，以找到故障电路的具体位置，并在显示单元上显示出来，进而方便工作人员及时对故障电路进行检修，提高检修效率。

同时，信号传输单元向控制单元输入触发信号，控制单元向第一开关部件输出控制信号，第一开关部件动作，以切断车间设备的供电电源，起到电路过荷保护的作用。

附图说明

图1是车间配电的过荷保护系统的电路连接图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的车间配电的过荷保护系统，包括设置在不同设备的电路中的电流传感器，电流传感器的型号为TT100-S/T，电流传感器利用霍尔效应和磁补偿原理对车间的电路进行实时监测，以在电路过荷时输出电信号。

电流传感器的输出端连接有信号处理单元，以用于将输入信号放大并输出，电流传感器的一端连接电源VCC，另一端经电阻R1接地，电流传感器与电阻R1之间连接信号处理单元的输入端。

信号处理单元包括运算放大器、电阻R2、电阻R3、电阻R4和可变电位器Rp，运算放大器的同向输入端经电阻R2连接电流传感器的输出端，运算放大器的反向输入端经电阻R3接地，运算放大器的输出端连接信号传输单元，运算放大器的输出端与运算放大器的同向输入端之间串联有电阻R4和可变电位器Rp。

信号传输单元为GPS/GPRS一体化芯片，GPS/GPRS一体化芯片的型号为SIM908，GPS/GPRS一体化芯片的输出端无线连接有云服务器，云服务器连接连接有后台，后台包括用于存储数据的存储单元和用于显示水管漏水位置的显示单元，存储单元为只读存储器ROM，显示单元为显示屏，GPS/GPRS一体化芯片将信号处理单元的转换结果传输至云服务器上。

GPS/GPRS一体化芯片连接有控制单元，控制单元为单片机MCS-51，云服务器的输出端与单片机MCS-51的P3.0管脚进行串口通信。

单片机MCS-51的P3.6管脚连接有用于切断车间设备供电电源的第一开关部件，第一开关部件包括继电器KT1和晶体管VT1，继电器KT1的延时断开常闭触点KT-1连接于过荷保护模块中,单片机MCS-51的P3.6管脚的一端经电阻R5连接电源VCC，另一端接地，电阻R5与单片机MCS-51的P3.6管脚之间连接有电容C1,电容C1与晶体管VT1的基极连接，电阻R5与电源VCC之间连接有电阻R6,电阻R6的一端连接于晶体管VT1的基极，晶体管VT1的集电极经继电器KT1连接电源VCC，晶体管VT1的发射极接地。

不同车间设备的电路中均设置有过荷保护模块，过荷保护模块由用于滤除输入信号中携带的干扰信号的滤波电路、可控硅SCR、用于触发电磁双稳态继电器WJ动作的延时电路、用于触发可控硅SCR动作的触发开关电路、与可控硅SCR串联的电磁双稳态继电器WJ和用于控制限电时间的时间继电器KT2组成，电磁双稳继电器WJ用于实现改变车间设备的供电状态，时间继电器KT2用于控制限电的时间。

电感L1和电容C2串联在零线和火线之间，电感L2位于电感L1和电容C2之间,电感L2的一端分为两条支路，其中一条支路经二极管D1和电阻R7连接延时电路，另一条支路经二极管D2和电阻R8连接触发开关电路，电感L2的另一端经电磁双稳态继电器WJ的开关WJA、开关WJB和时间继电器KT2连接火线。

电阻R8和电阻R11、电容C3组成触发开关电路，电阻R11和电容C3并联且经二极管D2和电阻R8连接在电感L2和可控硅SCR的控制极之间，二极管D2和电阻R8串联，以形成一次性脉冲。

电容C3和电阻R11组成阻容延时电路，当切断再接通电源间隔时间小于2～2.3秒时，由于电容C3放电不干净，合闸脉冲电流不足以触发可控硅SCR，以防止线路在0.8秒～1.5秒内重合时产生误动作。

电容C4、电阻R9、电阻R10组成延时电路，电阻R9、电容C4和电阻R10并联设置且经二极管D1和电阻R7连接在电感L2与电磁双稳继电器WJ之间，时间继电器KT2的延时断开常开触点KT2-1位于电阻R10与可控硅SCR的控制极之间，可控硅SCR一端连接电磁双稳继电器WJ，另一端连接零线。

电源切断5秒后电容C4两端尚存有电压，若切断再接通电源的间隔过长到35～40秒，在接通电源后可控硅SCR有足够的触发电流，但电容C4放电无法使电磁双稳继电器WJ翻转，这就可以区别由事故或检修线路停电几分钟或几小时再送电时产生的信号，避免产生误动作而改变了供电状态。

电感L2与电磁双稳继电器WJ的开关WJB之间串联有电容C5和灯泡L。

可控硅SCR的控制极经二极管D3与零线连接，二极管D3的两端并联有可调电位器R12，二极管D3使可控硅SCR的对地电位不超过2.5～3V，以保护可控硅SCR。

本实施例的实施原理为：连接在不同车间设备中的电流传感器实时监测电路的情况，并在电路故障时输出电信号。

信号处理单元接收电流传感器的输出信号并放大输出，输出信号经GPS/GPRS一体化芯片传输至云服务器，云服务器的输入信号与后台存储单元内预先存储的信号进行一一比对，以找到故障电路的具体位置，并在显示单元上显示出来，进而方便工作人员及时对故障电路进行检修，提高检修效率。

同时，GPS/GPRS一体化芯片与单片机MCS-51的P3.0管脚进行通信，单片机MCS-51向其P3.6管脚输出控制信号。

控制信号使晶体管VT1导通，晶体管VT1驱动继电器KT1动作，继电器KT1通电吸合，延时断开常闭触点KT1-1断开，电容C3向电阻R11放电，电容C4向电阻R9放电，由于电容C3和电容C4的数值不同，放电速度不同，以形成一个电压脉冲。

这时，电容C3的充电电流可以触发可控硅SCR，可控硅SCR导通，电容C4的电流流经电磁双稳继电器WJ和可控硅SCR，流过可控硅SCR的电流可使电磁双稳继电器WJ产生切变，电磁双稳继电器WJ的开关WJA断开而电磁双稳继电器WJ的开关WJB吸合，形成了从供电到限电的状态转换，可控硅SCR关断,此时，灯泡L灭，作限电状态显示。

转换状态的同时，时间继电器KT2因工作电源断开会自动复位，以控制限电的时间，达到预设时间后，时间继电器KT2导通，延时断开常开触点KT2-1吸合，电容C4通过电阻R10放电，再次触发可控硅SCR，电容C4向电磁双稳继电器WJ和可控硅SCR放电使电磁双稳继电器WJ翻转，电磁双稳继电器WJ的开关WJB断开、电磁双稳继电器WJ的开关WJA吸合，过荷保护模块又恢复正常供电状态，此时，灯泡L亮，作供电状态显示。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。