专利名称：一种消防智能电控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种消防智能电控装置。
背景技术：
电力与人们的生活是息息相关的，在生活中被广泛应用。电力安全影响到各行各业和社会稳定，生活及工业用电更为重要。但往往由于不合理的使用及操作或线路本身的老化，引起线路温度异常导致漏电、短路等情况，使得电成为人们身边隐形的“杀手”。电力事故引起的火灾及伤亡损失往往是巨大的，多少年来，相关部门及企业专注于工程电力消防设备，旨在事故发生时能及时地采取相应的措施，控制电力事故的蔓延。目前相关的安防设备仅仅关注于在事故发生之时或者发生之后的安全防范，但往往在供电线路接通之前， 隐患就存在了。传统的电力安防设备在用电线路或用电设备在接通之前就存在的线路温度异常、短路、漏电等问题是无法预测和解决的，因此，现有的电力安防设备仍存在重大的安 ^^^ 急 ^^ ο
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种消防智能电控装置，该消防智能电控装置具有多功能和智能化的特点，有利于保障用电设备安全运行。实用新型的技术解决方案如下一种消防智能电控装置，包括空气断路器、控制门电路、主控单元和漏电预检保护电路，所述的漏电预检保护电路和控制门电路均与主控单元连接，控制门电路与空气断路器的分合扣锁线圈相连，空气断路器串接在三相供电主回路中。所述的控制门电路为基于第一 D触发器的驱动电路；所述的漏电预检保护电路包括控制变压器(KBl)、三个固态继电器(SSR1-SSR3)、 互感器(LO)和第一运算放大器(ICl或IC3A)，控制变压器的原边接空气断路器输入侧的三相电源的任一相，控制变压器副边的一端接地，另一端通过三个固态继电器与空气断路器输出侧的三个单相分别连接；三个固态继电器分别受控于主控单元的三个输出端；互感器设置在空气断路器输出侧；互感器的输出端经第一运算放大器接到4输入与门的第1个输入端(SEL4)，4输入与门的输出端再接第一 D触发器(IC6A)的输入端。所述的消防智能电控装置还包括与主控单元连接的温度预检保护电路，温度预检保护电路包括温度传感器(MTS1(^)、第二运算放大器和A/D转换器，温度传感器的信号输出端接第二运算放大器的输入端，第二运算放大器的输出端通过A/D转换器接主控单元。第二运算放大器也可以是用2个运放级联替换，如图2中的IC30A和IC30B级联。所述的消防智能电控装置还包括与主控单元连接的缺相采样电路、电压采样检测及过压欠压保护电路以及电流采样检测与过流、断相保护电路与短路保护电路；缺相采样电路包括三个电阻(R9’，RlO’，Rl 1’)、三个桥式整流器以及三个光耦，空气断路器输入侧的三个单相电源分别通过该3个电阻及三个桥式整流器接三个光耦的输入端，三个光耦的输出端接主控单元；电压采样检测及过压欠压保护电路包括电压采样变压器、桥式整流电路和分压支路，电压采样变压器的原边接三相电源的任一项，电压采样变压器的输出端接所述的分压支路，分压支路由第二电阻(R50)和可调电阻(RW4)串接形成，第二电阻与可调电阻的连接点与主控单元的具有A/D转换功能的输入接口(INO)连接；电流采样检测与过流、断相保护电路与短路保护电路包括三相电流互感器(Li L3)、三组运算放大器和第一 D触发器；三相电流互感器与三组运算放大器相接，三组运算放大器的输出端分别接主控单元的具有A/D转换功能的三个输入接口(INl-Ira)；三组运算放大器的3个输出端还分别通过3个无反馈运算放大器(IC9A-C)接到4输入与门的另外3个输入端(SEL1-3)，4输入与门的输出端再接到第一 D触发器(IC6A)的输入端，第一 D触发器(IC6A)的输出端接与门(IC17A)的第一输入端。所述的消防智能电控装置还包括复位电路，复位电路包括第三D触发器(IC19A)、 按钮(Si)、第三电阻(R18)和电容(C2)；电容(C2)的正极通过第三电阻(R18)接直流电源端(VCC)，电容(C2)的负极接地；按钮(Si)与电容(C2)并联，电容(C2)的正极接第二 D触发器(IC19A)的输入端，第二 D触发器(IC19A)的输出端接与门(IC17A)的第二输入端。消防智能电控装置还包括短路预检电路，短路预检电路包括3个受控于主控单元的继电器线圈第一线圈(JHX-I)、第二线圈(JHX-2)和第三线圈(JHXj)；第一线圈(JHX-I)附属的2组常开触点第1常开触点(JX-1-1)和第2常开触点 (JX-1-2)；第二线圈(JHX-2)附属的2组常开触点第3常开触点(JX-2-1)和第4常开触点(JX-2-2)；第三线圈(JHX-3)附属的2组常开触点第5常开触点(JX_3_1)和第6常开触点(JX-3-2)；3个可调电阻第一可调电阻(RWl)、第二可调电阻(RW2)和第三可调电阻(RW3)；以及3个光耦；第一光耦、第二光耦和第三光耦；三个光耦分别接主控单元的3个检测信号输入端；光耦也可以再通过运放接主控单元第1常开触点(JX-1-1) —端接直流电源正端(VCC)，另一端接负载端的A相 (A，)；第2常开触点(JX-1-2) —端接负载端的B相(B’)，另一端通过第一可调电阻 (RWl)接第一光耦的输入端；第3常开触点(JX-2-1) —端接直流电源正端(VCC)，另一端接负载端的B相 (B，)；第4常开触点(JX-2-2) —端接负载端的C相(C’)，另一端通过第二可调电阻 (RW2)接第二光耦的输入端；第5常开触点(JX-3-1) —端接直流电源正端(VCC)，另一端接负载端的A相 (A，)；第6常开触点(JX-3-2) —端接负载端的C相(C’)，另一端通过第三可调电阻 (RW3)接第三光耦的输入端。主控单元为单片机或DSP，或者有DSP与单片机的组合。有益效果
5[0027]本实用新型的消防智能电控装置，由于采用漏电预检保护电路、温度预检保护电路、缺相采样电路、电压采样检测及过压欠压保护电路以及电流采样检测与过流、断相保护电路与短路保护电路和短路预检电路等措施，能尽可能地防止电力事故就要防范于未然， 改变传统的开关无智能化预检的现状，使得开关在合闸之前就能检测到线路存在的问题， 同时采取报警或限制合间等操作，在一定程度上从根本上控制了电力事故的发生。这也是目前的电力安防设备所要改进的地方。本实用新型的消防智能电控装置，还设有故障扣锁电路，在开关合闸之前预检出线路温度异常、漏电、短路等故障，只有排除故障后方可合闸，这就大大减少了电力事故的发生。本实用新型与现有技术相比具有如下优点1、该智能专用装置(即消防智能电控装置)摒弃传统的机械开关，使开关智能化， 可控化。通过线路温度、漏电、短路等预检功能，实现在发生之前故障消除，切实保护工程及人身安全。2、消防智能电控装置与上位机连接，能实现远程人机交互控制。装置通过通信线路或IP网络实现于上位机的连接，实现线路的实时监控，使得人们随时可以检测到线路电量的实时变化，对于故障诊断及控制意义重大。3、消防智能电控装置同时还可以引入消防联控功能。当对应消防联控的开关量输入闭合后，延时0. 5s装置自动脱扣跳闸。
图1是智能消防一体化电控装置电气原理方框图；图2是温度预检保护电路；图3是漏电采样预检保护电路图(图3-1和图3-2为子图)图4-1是缺相采样电路图；图4-2是负载端短路预检电路图；图4-3为缺相采样电路与负载端短路预检电路的输出信号汇总处理电路图；图5是电流采样、电压采样以及保护电路的原理图(图5-1 图5-3为3个子图)。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明实施例1 图1为智能防消一体化电控装置电气原理方框图。空气开关(即空气断路器)串接在主回路中，控制回路包括独特的二维温度预检、漏电预检、短路预检等预检单元构成预检回路。dsp主控单元通过控制门电路控制主回路的空气开关，控制其合闸、断开及故障脱扣。智能控制单元由电压采样电路、过电压保护电路、电流采样电路、过流、断相保护电路、 温度、漏电、短路预检保护电路、A/D转换电路、故障扣锁电路，分、合电路，复位电路，参数整定电路，报警、显示电路及人机交互界面组成。相关的采样电路连接负载端三相线路，同时通过A/D转换短路于dsp控制单元相连。在基本电气框图之上，装置还融入了消防联动控制功能以及RS485、TCP/IP通讯功能。[0043]温度预检保护电路的功能是在空气开关合闸之前，对三相负载电路的线路进行分布式温度检测，通过检测温度变化，判断是否将会有故障发生，如检测到温度变化异常，则装置自动锁定，即使得装置处于断开状态，同时在人机交互界面之上显示出故障内容，并发出故障警报，直到故障排除后方可复位合闸。智能消防一体化装置的具体电路组成如下dsp主控单元为单片机IC13，它是智能控制保护电路的核心器件，IC17A、IC16联接构成控制门电路，IC16A、IC19A联接组成锁定电路。界面按钮联接dsp的PinlO Pinl4和ICM的1号引脚，分别为按钮Am AN6， 其功能为“合”、“分”、“设置”、“_”、“ + ”、“复位”，通过相关的按钮可以实现对装置的电流大小，电压大小，延时等参数进行调节。复位按钮与ICM的1脚联接，通过7脚与IC13的9 脚相连接。二维温度预检保护电路参见图2，MTS102温敏电阻可以根据温度的变化改变阻值，当检查到温度变化时，其电阻大小发生改变，通过运放IC30A的一级放大，将输入的信号放大，然后将信号传输至IC30B的“ + ”级，经过运算电路的滤波作用，减小采集到信号的失真度，IC30B的输出通过R63连接控制电路的A/D转换电路，然后将数字信号传至AT单片机。同时根据相关线路的安全温度界限值，当温度发生异常变化时，即线路温度升温速度超过设定值的正常值或达到设定安全值，IC13相应引脚输出信号，控制八路边沿触发、D型触发器IC15，使得CMl断路器脱扣，进入故障应急状态，同时显示器显示温度异常故障，并且报警电路发出警报。电压采样检测与过压、欠压、保护电路，参见图5，由电压采样变压器的次级、桥式整流电路D29-D32、RW4、R50、C10、DW3联接组成，然后接至A/D转换电路的液晶显示屏的控制芯片IC28(注将1以8当做芯片主要是针对其引脚便于说明)的沈脚，完成线路间电压数据的采样。电流采样检测与过流、断相保护电路与短路保护电路，参见图5，由三相电流互感器、二极管D16-拟8、稳压管DW1-DW3、运放IC9、IC10、IC22、IC29、D触发器ICllA联接构成。L1、L2、L3初级为三相电源线，电流采样检测与过流、断相保护电路分两路输出一路输出至A/D转换电路的液晶显示屏的控制芯片1以8的27、观及1脚，构成过流、断相保护电路；另一路由D触发器ICllA的6脚输出接至锁定电路IC17A的1脚，构成短路保护电路。 在电路中采用D触发器使输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰降低。3个电压输出端(即 IC9的三个输出端，即图5-2中的SEL1-3)以及图3_2中的IC3A的输出端(SEL4)分别接 4输入与门的4个输入端(见图3-2)，4输入与门的输出端接到D触发器(IC6A)的输入端 (见图3- ，是为了确保只要有一个是0，输出就是定值(定值为0)。缺相采样保护电路参见图4-1，由可控制的光耦合器件ICl的1-14引脚， R5' -Rll'、D4-D8、IC8构成。对于A相，正常时，A相电流经Rll ‘及桥式整流电接至ICl 的3、4引脚，在ICl的14脚输出脉冲波，如果缺A相，则ICl输出为“1”，经过IC8 [LM339 电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器ic8在图4-3中。送至dsp控制核心， 其发出指令使得IC17AIC17为三输入与门输出为“0”，IC174HC273，8路沿触发，D触发器截止，断路器脱扣或不能合间，同时显示器显示“缺相A”，相应的指示灯亮，报警电路发出警报。当B、C缺相时，原理相同。D1、D2、D3为三个二极管，在短路时根据不同情况进行搭配。L4连接中性线N和ICl的2号引脚，确保ICl内部1号光耦正常工作。[0049]短路预检电路参见图4-2，由Vcc、信号继电器JX-I JX_3 (在装置中其线路连接控制作用)、R12 R17、Rffl RW3、光耦合器件IC2、运算放大器IC7(在图4_2的最下方有IC7A/B/C，同时运算放大器IC7将短路预检的信号进行放大)、运算放大器IC8联接构成，IC8与dsp相连接，VCC分别通过JX-1、JX-2、JX-3的常开触点与三相负载端的A'、 B'、C'相连。当在控制部分通电后，装置进入预检状态，JX-I JX-3线圈得电，常开触点闭合；在负载无短路时，IC2的16脚输出为“1”，存在短路时，如A'、B'短路，则短路电流由Vcc — JX-I的常开触点7 — A' -B' — JX-I的另一常开触点一RWl — IC2的1脚一地，则IC2的16脚输出“ 1” 一 “0”，使得IC174HC273，8路沿触发，D触发器截止，同时显示器显示“短路AB”，警报电路启动发出警报。在实际中RWl的阻值调为3 Ω即可。以A相为例，当A相发生短路时，IC2与A相相连接的Al输入发生改变，经过内部的1号光耦的作用导致IC2输出的Cl信号发生改变。当三相电路负载端C’与Α’发生短路时，此时设定JX-3得电，其他JX-I和JX-2 失电，则短路电流由Vcc — JX-3-1常开触点一A' -C' — JX-3-2常开触点一RW3 — IC2 的A3引脚一地，则IC2的11脚输出“1”一 “0”，使得IC174HC273，8路沿触发，D触发器截止，同时显示器显示“短路C’ Α’，警报电路启动发出警报。在实际中RWl的阻值调为 3Ω即可。同理，判断B’C’是否短路，只要设定JX-2得电，其他JX-I和JX_3失电，短路电流由Vcc — JX-2-1常开触点一B' - C' — JX-2-2常开触点一RW2 — IC2的A2引脚一地， 再检测A2引脚对应的输出端的状态即可判别是否短路。漏电采样预检保护电路，参见图3，由控制变压器KBl、固态继电器SSRl SSR3、直流电源VCC、电阻Rl RIO、L0、DO、ICl IC5联接构成。当装置进入预检状态时，单片机发出指令使得SSRl SSR3的线圈依次得电，其对应的常开触点依次闭合，KBl次级绕线依次接入负载端A’、B’、C’三相，如负载端对地漏电达到设定值，互感器LO通过R7、运放ICl 然后通过运放IC3及与门芯片IC17A的处理后送至IC174HC273，8路沿触发，D触发器， IC16输出“1”使得IC15(IC15主要是在发生故障时控制断路器，IC16主要实在主控电路中应用)截止，CMl断路器脱扣锁定。同时显示器显示漏电故障，报警器报警。故障扣锁电路，参见图3，由直流电源VCC、与门芯片IC17A、D触发器IC6A、D触发器IC19A、按钮Si、电阻R18、电容C2联接构成。当故障发生时，图中IC6A或IC19A4号引脚由1变为0，其输出也由1变为0，使得IC17A被封门，输出为0，装置被锁定，不能合闸，并且在故障排除之前，不能复位合闸。只有当故障排除后，按下Sl按钮，使得0电平输入到IC6A 或IC17A的CLR端，其输出由0变为1，IC17A被打开，能正常工作。在正常工作时FLAG输入为1，使得IC17A的12脚输出仅由其1、2脚输入有关。在装置主控电路中还添加了复位电路、报警电路、显示电路等。复位电路由IC24、 AN6、D25、电阻R47、R48联接构成；报警电路由分频器IC32、IC17B、反相器(用运放实现) IC7D、蜂鸣器FM、R64构成，分频器的CLK与dsp控制核心相连接；显示电路由反相器IC25、 IC23、R61、R57联接构成，显示器根据dsp的指令显示相关的信息。(这些不为产品专利的主要部分，本专利中没有专门的电路图，无需说明)各芯片符号及型号对照如下ICU IC2TLP521-4IC3 IC4
IC5、、IC7、IC9
IC6U9
IC8
电压比较器
IClO
ICll
IC12
IC13
IC14
IC15、IC16 IC17 IC18 IC20、21
74HC244 74HC06 LM324 为D触发器。
LM339LM339电压比较器芯片内部装有四个独立的
74HC74 ADC0809 74HC14 AT89C52 74HC573 74HC273 74HC11 HC2003 JGX-16F
IC22MAX813L
IC2324C04
IC2474HC32
IC2574HC08
IC2774HC138
IC28VCM128*64
IC2974HC4040
IC30LM358
本实用新型的优点是在合闸前将负载线路温度采样预检电路及漏电、短路预检保护电路与dsp及控制门电路组成的智能控制保护单元以及空气断路器结合起来，构成了智能防消一体化装置，在常规的短路、缺相、过压、欠压等保护电路基础上，独特的温度预检保护电路、漏电预检保护电路、短路预检保护电路使得装置的防消性能大大提高。同时装置添加了完善的显示电路、报警电路、故障锁定、人机交互远程控制等技术，使得装置更加人性化、便捷化。因此本实用新型智能防消一体化装置功能齐全、性能优越、故障检测精确、切断迅速、安全可靠，在一定程度上能大大减少电气漏电、短路等电火灾隐患。
权利要求1.一种消防智能电控装置，其特征在于，包括空气断路器、控制门电路、主控单元和漏电预检保护电路，所述的漏电预检保护电路和控制门电路均与主控单元连接，控制门电路与空气断路器的分合扣锁线圈相连，空气断路器串接在三相供电主回路中。
2.根据权利要求1所述的消防智能电控装置，其特征在于，所述的控制门电路为基于第一D触发器的驱动电路；所述的漏电预检保护电路包括控制变压器(KBl)、三个固态继电器(SSR1-SSR3)、互感器(LO)和第一运算放大器(ICl或IC3A)，控制变压器的原边接空气断路器输入侧的三相电源的任一相，控制变压器副边的一端接地，另一端通过三个固态继电器与空气断路器输出侧的三个单相分别连接；三个固态继电器分别受控于主控单元的三个输出端；互感器设置在空气断路器输出侧；互感器的输出端经第一运算放大器接到4输入与门的第1个输入端(SEL4)，4输入与门的输出端再接第一 D触发器(IC6A)的输入端。
3.根据权利要求2所述的消防智能电控装置，其特征在于，还包括与主控单元连接的温度预检保护电路，温度预检保护电路包括温度传感器(MTS1(^)、第二运算放大器和A/D转换器，温度传感器的信号输出端接第二运算放大器的输入端，第二运算放大器的输出端通过A/D转换器接主控单元。
4.根据权利要求3所述的消防智能电控装置，其特征在于，还包括与主控单元连接的缺相采样电路、电压采样检测及过压欠压保护电路以及电流采样检测与过流、断相保护电路与短路保护电路；缺相采样电路包括三个电阻(R9’，RlO’，Rl 1’)、三个桥式整流器以及三个光耦，空气断路器输入侧的三个单相电源分别通过该3个电阻及三个桥式整流器接三个光耦的输入端，三个光耦的输出端接主控单元；电压采样检测及过压欠压保护电路包括电压采样变压器、桥式整流电路和分压支路，电压采样变压器的原边接三相电源的任一项，电压采样变压器的输出端接所述的分压支路，分压支路由第二电阻(R50)和可调电阻(RW4)串接形成，第二电阻与可调电阻的连接点与主控单元的具有A/D转换功能的输入接口(INO)连接；电流采样检测与过流、断相保护电路与短路保护电路包括三相电流互感器(Li L3)、三组运算放大器和第一 D触发器；三相电流互感器与三组运算放大器相接，三组运算放大器的输出端分别接主控单元的具有A/D转换功能的三个输入接口(INl-Ira)；三组运算放大器的3个输出端还分别通过3个无反馈运算放大器(IC9A-C)接到4输入与门的另外3个输入端(SELl-3)，4输入与门的输出端再接到第一 D触发器(IC6A)的输入端，第一 D触发器(IC6A)的输出端接与门(IC17A)的第一输入端。
5.根据权利要求4所述的消防智能电控装置，其特征在于，还包括复位电路，复位电路包括第三D触发器(IC19A)、按钮(Si)、第三电阻(R18)和电容(C2)；电容(C2)的正极通过第三电阻(R18)接直流电源端(VCC)，电容(C2)的负极接地；按钮(Si)与电容(C2)并联，电容(以)的正极接第二 D触发器(IC19A)的输入端，第二 D触发器(IC19A)的输出端接与门(IC17A)的第二输入端。
6.根据权利要求5所述的消防智能电控装置，其特征在于，还包括短路预检电路，短路预检电路包括3个受控于主控单元的继电器线圈第一线圈(JHX-I)、第二线圈(JHX-2)和第三线圈(JHX-3)；第一线圈(JHX-I)附属的2组常开触点第1常开触点(JX-1-1)和第2常开触点 (JX-1-2)；第二线圈(JHX-2)附属的2组常开触点第3常开触点(JX-2-1)和第4常开触点(JX-2-2)；第三线圈(JHX-3)附属的2组常开触点第5常开触点(JX_3_1)和第6常开触点(JX-3-2)；.3个可调电阻第一可调电阻(RWl)、第二可调电阻(RW2)和第三可调电阻(RW3)； 以及3个光耦；第一光耦、第二光耦和第三光耦；三个光耦分别接主控单元的3个检测信号输入端；第1常开触点(JX-1-1) —端接直流电源正端(VCC)，另一端接负载端的A相(A’ )； 第2常开触点(JX-1-2) —端接负载端的B相(B’)，另一端通过第一可调电阻(RWl) 接第一光耦的输入端；第3常开触点(JX-2-1) —端接直流电源正端(VCC)，另一端接负载端的B相(B’ )； 第4常开触点(JX-2-2) —端接负载端的C相(C’)，另一端通过第二可调电阻(RW2) 接第二光耦的输入端；第5常开触点(JX-3-1) —端接直流电源正端(VCC)，另一端接负载端的A相(A’ )； 第6常开触点(JX-3-2) —端接负载端的C相(C’)，另一端通过第三可调电阻(RW3) 接第三光耦的输入端。
专利摘要本实用新型公开了一种消防智能电控装置，包括空气断路器、控制门电路、主控单元和漏电预检保护电路，所述的漏电预检保护电路和控制门电路均与主控单元连接，控制门电路与空气断路器的分合扣锁线圈相连，空气断路器串接在三相供电主回路中，还包括温度预检保护电路、缺相采样电路、电压采样检测及过压欠压保护电路以及电流采样检测与过流、断相保护电路与短路保护电路和短路预检电路。该消防智能电控装置具有多功能和智能化的特点，有利于保障用电设备安全运行。
文档编号H02H3/253GK202333726SQ20112047610
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者李丽娟, 李铭, 程栋 申请人:湖南新航程智能测控技术有限公司