明:
[0049]如图1所示，一种道路照明用剩余电流保护装置由剩余电流检测电路、温度检测电路、电压检测电路、继电器控制电路、控制器以及显示、通讯等单元构成。
[0050]剩余电流检测电路检测原理如图8所示，图中IA、IB、IC为相电流，IN为中性线电流，Id为相线在a点的对地剩余电流，S为任一封闭面。根据基尔霍夫定律，流入任一封闭面S的电流有效值相量之和等于零，则有IA+IB+IC-1N-1d = O整理得IA+IB+IC-1N = Id。在正常情况下，三相电流的矢量和与N线中流过的电流大小相等，方向相反，相互抵消。如果线路绝缘劣化或其它原因导致A相线在a点产生对地电流，则在图中的S处电流互感器的线圈中将感应出与剩余电流Id大小成正比的电流，其数值大小反映了配电线路及电气设备中电流的泄露情况。
[0051]该装置每隔一定周期，重新设定剩余电流保护动作阈值，使之与线路当前特性相匹配。
[0052]当设定好动作阈值后，本装置实时监视线路剩余电流，当线路剩余电流超过动作阈值时，装置自动切断被保护线路，及时消除故障，并告知管理人员坐在故障回路，方便后期维护。
[0053]阈值设定方法为，动作电流为正常泄露电流的2.5倍:
[0054]I动作=2.51正常
[0055]为避免装置将故障泄露电流设定为动作阈值，即避免发生故障时，装置不动作，误认为正常。将动作阈值的上限设定为500mA。
[0056]如图2所示，控制器分别设置剩余电流的动作阈值、出线温度的动作阈值、照明回路电压的动作阈值及控制器的检测周期，当剩余电流、出线温度及照明回路电压的任意一个测量值大于其对应的动作阈值时，控制器控制继电器控制电路自动切断被保护线路；控制器每隔设定检测周期，重新校准剩余电流的动作阈值，使之与线路当前特性相匹配。
[0057]如图3所示，重新校准剩余电流的动作阈值时，剩余电流检测电路在上个检测周期内采集N组剩余电流值，将该N组剩余电流值按照由小到大进行排序，剔除剩余电流值最大的数值及剩余电流值最小的数值，将其余的剩余电流值求和取平均得到下个检测周期的剩余电流的动作阈值。
[0058]上述重新校准剩余电流的动作阈值的方法，能够及时的调整剩余电流的动作阈值，避免了因为动作阈值不能及时调整引起的控制不精确的问题。
[0059]如图4所示，所述剩余电流检测电路，包括剩余电流互感器ICl，所述剩余电流互感器ICl的M端口通过电阻接地，所述ICl的电源端均通过电容接地，所述ICl的M端口还与运放电路输入端相连，运放电路的输出端与两个单向二极管相连，其中一个单向二极管与电源端相连，另一个单向二极管与地相连，运放电路的输出端还与控制器的输入端相连。剩余电流互感器用于检测三相电路的剩余电流。
[0060]电流检测电路由电流采集、射极跟随、电平抬升、反向放大、端口保护构成。电流采集用于将被测交流电流信号成比例的缩小，以满足DSP端口承受范围。射极跟随用于提高后级电路对被测信号的提取能力。电平抬升用于将被测信号抬升至DSP端口适应的范围。反向放大，是将信号调整为直流信号。端口保护用于保护DSP模拟量输入引脚，防止过电压出现。
[0061]如图5所示，所述温度检测电路包括热敏电阻IC2，热敏电阻IC2的正极端接电源，热敏电阻IC2的负极端与运放电路输入端相连，热敏电阻IC2的负极端与放大器的正极端之间还并联有接地的电阻及电容，运放电路的输出端也通过电容接地，运放电路的输出端还与控制器的输入端相连。温度检测电路检测照明回路出线温度。当出现过温度时，切断回路，保护线路。
[0062]如图6所示，电压检测电路两个接线端接入照明回路，两个接线端与变压器Tl的输入端相连，变压器Tl输出端与电压跟随器IC4的输入端相连，电压跟随器IC4的输出端还与运放电路输入端相连，运放电路输出端与控制器的输出端相连。实时检测照明回路电压，当出现过电压时，切断照明回路，起到可靠的保护作用。
[0063]如图7所示，继电器驱动电路的输入端与控制器的输出端相连，该输入端分两路，一路经过电阻与电源相连，另一路经过电阻与三极管电路的输入端相连，三极管电路的输出端分两路，一路与单向二极管相连，另一路与输出端子相连，输出端子用于与继电器相连。
[0064]当泄露电流超过动作阈值、过电压或过温度时，装置均使继电器闭合，断开交流接触器线圈，断开交流接触器，从而切断照明回路。
[0065]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种道路照明用剩余电流保护装置，其特征是，包括:剩余电流检测电路，用于检测照明回路泄露电流；温度检测电路，用于检测照明回路出线温度；电压检测电路，用于实时检测照明回路电压；继电器控制电路，用于控制照明回路的通断； 所述剩余电流检测电路、温度检测电路、电压检测电路及继电器控制电路均与控制器相连，控制器分别设置剩余电流的动作阈值、出线温度的动作阈值、照明回路电压的动作阈值及控制器的检测周期，当剩余电流、出线温度及照明回路电压的任意一个测量值大于其对应的动作阈值时，控制器控制继电器控制电路自动切断被保护线路；控制器每隔设定检测周期，重新校准剩余电流的动作阈值，使之与线路当前特性相匹配。2.如权利要求1所述的一种道路照明用剩余电流保护装置，其特征是，在剩余电流的动作阈值设定时，具体为:剩余电流的动作阈值为正常泄露电流的2.5倍: I动作=2.51正常。3.如权利要求1所述的一种道路照明用剩余电流保护装置，其特征是，所述控制器还与显示电路、通讯电路及按键电路相连，显示电路用于显示检测电路所检测的剩余电流、温度及电压，通讯电路用于将该控制器与别的设备进行通讯，按键用于输入设定内容。4.如权利要求1所述的一种道路照明用剩余电流保护装置，其特征是，重新校准剩余电流的动作阈值时，剩余电流检测电路在上个检测周期内采集N组剩余电流值，将该N组剩余电流值按照由小到大进行排序，剔除剩余电流值最大的数值及剩余电流值最小的数值，将其余的剩余电流值求和取平均即为下个检测周期的剩余电流的动作阈值。5.如权利要求1所述的一种道路照明用剩余电流保护装置，其特征是，所述剩余电流检测电路，包括电流采集电路、射极跟随电路、电平抬升电路、反向放大电路及端口保护电路，电流采集电路将被测交流电流信号成比例的缩小并传送至射极跟随电路，射极跟随电路用于提高后级电路对被测信号的提取能力并传送至电平抬升电路，电平抬升电路用于将被测信号抬升至DSP端口适应的范围并传送至反向放大电路，反向放大电路将信号调整为直流信号并传送至端口保护电路，端口保护电路与控制器相连。6.如权利要求1所述的一种道路照明用剩余电流保护装置，其特征是，所述温度检测电路包括热敏电阻IC2，热敏电阻IC2的正极端接电源，热敏电阻IC2的负极端与运放电路输入端相连，热敏电阻IC2的负极端与放大器的正极端之间还并联有接地的电阻及电容，运放电路的输出端也通过电容接地，运放电路的输出端还与控制器的输入端相连。7.如权利要求1所述的一种道路照明用剩余电流保护装置，其特征是，所述电压检测电路两个接线端接入照明回路，两个接线端与变压器Tl的输入端相连，变压器Tl输出端与电压跟随器IC4的输入端相连，电压跟随器IC4的输出端还与运放电路输入端相连，运放电路输出端与控制器的输出端相连。8.如权利要求1所述的一种道路照明用剩余电流保护装置，其特征是，所述继电器驱动电路的输入端与控制器的输出端相连，该输入端分两路，一路经过电阻与电源相连，另一路经过电阻与三极管电路的输入端相连，三极管电路的输出端分两路，一路与单向二极管相连，另一路与输出端子相连，输出端子用于与继电器相连。9.如权利要求1所述的一种道路照明用剩余电流保护装置的方法，其特征是，包括: 控制器分别设置剩余电流的动作阈值、出线温度的动作阈值、照明回路电压的动作阈值及控制器的检测周期； 利用剩余电流检测电路检测照明回路剩余电流，利用温度检测电路检测照明回路出线温度；利用电压检测电路实时检测照明回路电压； 首先判断剩余电流的检测值与剩余电流的设定动作阈值，当剩余电流超过设定动作阈值时，控制器发出跳闸指令，否则，继续判断温度检测值是否超过温度设定动作阈值，当超过时，控制器发出跳闸指令，否则，继续判断控制是否到达设定周期，如果到设定周期，则进行校准剩余电流动作阈值，否则继续检测。10.如权利要求9所述的一种道路照明用剩余电流保护装置的方法，其特征是，校准剩余电流的动作阈值时，剩余电流检测电路在上个检测周期内采集N组剩余电流值，将该N组剩余电流值按照由小到大进行排序，剔除剩余电流值最大的数值及剩余电流值最小的数值，将其余的剩余电流值求和取平均即为下个检测周期的剩余电流的动作阈值。
【专利摘要】本发明公开了一种道路照明用剩余电流保护装置及方法，包括剩余电流检测电路，用于检测照明回路泄露电流；温度检测电路，用于检测照明回路出线温度；电压检测电路，用于实时检测照明回路电压；继电器控制电路，用于控制照明回路的通断，剩余电流检测电路、温度检测电路、电压检测电路及继电器控制电路均与控制器相连，本发明根据被保护线路的实际特性，设定相匹配的动作阈值，可以更为精确、可靠的切断故障泄露电流，起到快速、有效的保护作用。避免行人触电、火灾等恶性事故的发生。
【IPC分类】H02H3/32
【公开号】CN104993450
【申请号】CN201510435406
【发明人】崔传庆, 文鹏, 陆建群, 任伟娜
【申请人】济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月22日