專利名稱：漏電突變動作無死區(qū)斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的技術(shù)方案涉及一種對偏離正常電工作情況的不希望有的變化直接起反應(yīng)的自動斷開緊急保護(hù)電路裝置，具體地說是一種漏電突變動作無死區(qū)斷路器。
背景技術(shù)：
漏電保護(hù)技術(shù)是在低壓電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的一種防止漏電火災(zāi)和保護(hù)人身觸電的技術(shù)。目前在漏電斷路器中采用的漏電保護(hù)技術(shù)是剩余電流動作保護(hù)技術(shù)。在三相電網(wǎng)中，由于各相漏電電流存在相角差，最終合成的剩余電流的相位為任意值，當(dāng)有設(shè)備漏電或有人觸電時，該漏電或觸電電流與電網(wǎng)中固有的剩余電流的相位可能相反，造成剩余電流不僅不增大，反而減小，此時漏電保護(hù)器應(yīng)當(dāng)動作而不能動作，出現(xiàn)漏電保護(hù)死區(qū)，以至于引起漏電損失和觸電傷亡事故。
在CN 85205360“相敏整流式脈沖電流型保安器”、CN 95217004.3“鑒相鑒幅無聲運(yùn)行漏電保護(hù)器”、CN 96250129.8“鑒相鑒幅脈沖型漏電保護(hù)器”、CN 99251608.0“鑒相鑒幅觸電漏電動作繼電器”、CN 01228575.7“具有緩變與突變二個調(diào)節(jié)裝置的漏電保護(hù)器”和CN 02280316.5“鑒相鑒幅漏電綜合保護(hù)器”中，披露了解決了漏電與觸電的分別保護(hù)方法，在CN 98118285.2、CN 98245498.8“微電腦數(shù)字化智能漏電保護(hù)器”和CN 98217990.1“微電腦鑒相鑒幅漏電保護(hù)器”中公開了采用了微電腦進(jìn)行鑒相鑒幅漏電保護(hù)的技術(shù)，解決了由于分立元件受溫度等影響引起參數(shù)變化造成觸電動作死區(qū)的問題，但只對發(fā)生在相線或與相線無相位差上的觸電進(jìn)行保護(hù)?？傊?，上述已公開的技術(shù)對于設(shè)備漏電、人接觸帶電的容性或感性設(shè)備的觸電情況仍然不能進(jìn)行有效保護(hù)，即設(shè)備漏電保護(hù)和人觸電保護(hù)仍存在死區(qū)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種漏電突變動作無死區(qū)斷路器，無論電網(wǎng)中有沒有漏電電流，只要接入設(shè)備的漏電或者有人觸電引起的漏電電流達(dá)到漏電動作值，斷路器均做出保護(hù)動作，由此實(shí)現(xiàn)對設(shè)備漏電、人觸電進(jìn)行有效保護(hù)，克服了鑒相鑒幅漏電保護(hù)器中只對發(fā)生在相線或與相線無相位差上的觸電進(jìn)行保護(hù)的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的漏電突變動作無死區(qū)斷路器，包括漏電突變動作無死區(qū)單元電路、漏電脫扣器和空氣斷路器，其中漏電突變動作無死區(qū)單元電路又由單片機(jī)(2)、零序電流互感器(3)、漏電信號放大電路(4)、電源(8)部分組成，各部分之間用以實(shí)現(xiàn)漏電突變動作無死區(qū)保護(hù)的過程的連接方式是零序電流互感器(3)將檢測到的電網(wǎng)中的剩余電流信號變換為電壓信號輸入到漏電信號放大電路(4)；漏電信號放大電路(4)放大后的信號直接輸入到單片機(jī)(2)中；單片機(jī)(2)對剩余電流，即三相漏電電流矢量和，進(jìn)行如下處理單片機(jī)(2)不斷檢測出剩余電流的幅值和相角，并分析幅值和相角的變化，將當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻前的剩余電流進(jìn)行比較，根據(jù)它們的幅值和相角差，由三角函數(shù)公式計算出此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，單片機(jī)(2)判斷當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻新產(chǎn)生的漏電電流是否達(dá)到漏電動作值，當(dāng)前時刻的剩余電流和/或此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，即突變漏電電流，達(dá)到或超過漏電動作值時，單片機(jī)(2)發(fā)出漏電脫扣命令，使漏電脫扣器(5)動作，帶動空氣斷路器(1)切斷故障電路，使漏電故障得到保護(hù)；電源(8)為單片機(jī)(2)和其它電路供電。
本實(shí)用新型的漏電突變動作無死區(qū)斷路器也可以在漏電突變動作無死區(qū)單元電路中添加以下的輔助電路漏電模擬發(fā)生電路和/或漏電電流顯示電路，它們在漏電突變動作無死區(qū)單元電路中實(shí)現(xiàn)漏電突變動作無死區(qū)保護(hù)輔助作用的連接方式是單片機(jī)(2)將漏電電流送到漏電電流顯示電路(7)進(jìn)行漏電電流的顯示，漏電電流顯示電路(7)還顯示動作時的漏電突變電流值或剩余電流值及漏電動作方式，漏電電流顯示閃爍快為漏電突變動作方式，漏電電流顯示閃爍慢為剩余電流動作方式；漏電模擬發(fā)生電路(6)模擬產(chǎn)生故障漏電，當(dāng)單片機(jī)檢測到模擬故障漏電時，也發(fā)出漏電脫扣命令，用于檢查本發(fā)明的斷路器是否正常。
本實(shí)用新型的空氣斷路器(1)含有熱磁檢測元件，可以通過熱磁檢測元件實(shí)現(xiàn)過載、短路、接地故障的保護(hù)。
本實(shí)用新型的有益效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下(1)本實(shí)用新型漏電突變動作無死區(qū)斷路器既檢測出了剩余電流的幅值，還檢測出了剩余電流的相角，同時間接檢測出漏電突變電流值，而已有的漏電斷路器僅根據(jù)當(dāng)前時刻的剩余電流幅值進(jìn)行保護(hù)，即使是鑒相鑒幅型漏電保護(hù)器也只對與電源相線同相位的突變信號進(jìn)行檢測，無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備突變漏電的正確保護(hù)。
(2)本實(shí)用新型漏電突變動作無死區(qū)斷路器對漏電電流進(jìn)行三相分解，并通過數(shù)碼管分別顯示出各相漏電電流，方便了人們對各相漏電情況的分析與判斷，可以找出最大漏電相線。
(3)本實(shí)用新型通過數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)了漏電動作方式的指示，不僅可以顯示漏電動作時的漏電電流值，還以漏電電流顯示的閃爍快慢來指示出漏電突變動作方式和剩余電流動作方式，便于人們進(jìn)行漏電事故分析。
(4)本實(shí)用新型將漏電突變保護(hù)電路安裝于斷路器內(nèi)，通過斷路器的熱磁檢測元件實(shí)現(xiàn)過載、短路、接地故障的保護(hù)，節(jié)省了安裝空間。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型各組成部分之間的連接框圖。
圖2是添加有輔助電路的本實(shí)用新型各組成部分之間的連接框圖。
圖3是本實(shí)用新型中檢測的剩余電流和漏電突變電流值的關(guān)系圖。
圖4是本實(shí)用新型的電路連接原理圖。
圖中，1.空氣斷路器、2.單片機(jī)、3.零序電流互感器、4.漏電信號放大電路、5.漏電脫扣器、6.漏電模擬發(fā)生電路、7.漏電電流顯示電路、8.電源。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例圖1表明，本實(shí)用新型的漏電突變動作無死區(qū)斷路器包括空氣斷路器(1)、單片機(jī)(2)、零序電流互感器(3)、漏電信號放大電路(4)、漏電脫扣器(5)和電源(8)組成部分，各部分之間用以實(shí)現(xiàn)漏電突變動作無死區(qū)保護(hù)的過程的連接方式是零序電流互感器(3)將檢測到的電網(wǎng)中的剩余電流信號變換為電壓信號輸入到漏電信號放大電路(4)；漏電信號放大電路(4)放大后的信號直接輸入到單片機(jī)(2)中；單片機(jī)(2)對剩余電流，即三相漏電電流矢量和，進(jìn)行如下處理單片機(jī)(2)不斷檢測出剩余電流的幅值和相角，并分析幅值和相角的變化，將當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻前的剩余電流進(jìn)行比較，根據(jù)它們的幅值和相角差，由三角函數(shù)公式計算出此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，單片機(jī)(2)判斷當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻新產(chǎn)生的漏電電流是否達(dá)到漏電動作值，當(dāng)前時刻的剩余電流和/或此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，即突變漏電電流，達(dá)到或超過漏電動作值時，單片機(jī)(2)發(fā)出漏電脫扣命令，使漏電脫扣器(5)動作，帶動空氣斷路器(1)切斷故障電路，使漏電故障得到保護(hù)；電源(8)為單片機(jī)(2)和其它電路供電。
圖2表明，添加有輔助電路的本實(shí)用新型的漏電突變動作無死區(qū)斷路器，包括空氣斷路器(1)、單片機(jī)(2)、零序電流互感器(3)、漏電信號放大電路(4)、漏電脫扣器(5)、漏電模擬發(fā)生電路(6)、漏電電流顯示電路(7)和電源(8)組成部分。其中，單片機(jī)(2)、零序電流互感器(3)、漏電信號放大電路(4)、漏電模擬發(fā)生電路(6)、漏電電流顯示電路(7)、電源(8)為漏電突變動作無死區(qū)單元電路的組成部分。各部組成分之間用以實(shí)現(xiàn)漏電突變動作無死區(qū)保護(hù)的過程的連接方式是零序電流互感器(3)檢測電網(wǎng)中的剩余電流，并將剩余電流信號變換為電壓信號輸入到漏電信號放大電路(4)；漏電信號放大電路(4)放大后的信號直接輸入到單片機(jī)(2)中，單片機(jī)(2)對剩余電流，即三相漏電電流矢量和，進(jìn)行如下處理單片機(jī)(2)不斷檢測出剩余電流的幅值和相角，并分析幅值和相角的變化，將當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻前的剩余電流進(jìn)行比較，根據(jù)它們的幅值和相角差，由三角函數(shù)公式計算出此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，單片機(jī)(2)判斷當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻新產(chǎn)生的漏電電流是否達(dá)到漏電動作值，當(dāng)前時刻的剩余電流和/或此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，即突變漏電電流，達(dá)到或超過漏電動作值時，單片機(jī)(2)發(fā)出漏電脫扣命令，即單片機(jī)(2)輸出高電平，觸發(fā)雙向可控硅SCR1使漏電脫扣器(5)動作，帶動空氣斷路器(1)切斷故障電路，使漏電故障得到保護(hù)；單片機(jī)(2)將漏電電流送到漏電電流顯示電路(7)進(jìn)行漏電電流的顯示，漏電電流顯示電路(7)還顯示動作時的漏電突變電流值或剩余電流值及漏電動作方式；電源(8)為單片機(jī)(2)和其它電路供電，漏電模擬發(fā)生電路(6)模擬產(chǎn)生故障漏電，當(dāng)單片機(jī)檢測到模擬故障漏電時，也發(fā)出漏電脫扣命令，用于檢查本實(shí)用新型的斷路器是否正常。
在圖3中，I1為電網(wǎng)中的原來就有的剩余電流，I2為當(dāng)有設(shè)備漏電或人觸電時，產(chǎn)生的漏電突變電流，I0為當(dāng)前時刻的剩余電流。圖2表明，如果I2大于或等于漏電動作電流值，漏電斷路器應(yīng)當(dāng)動作，保護(hù)設(shè)備漏電或人觸電。然而，由于目前已有的漏電斷路器無法檢測出漏電突變電流I2，只能檢測出當(dāng)前時刻的剩余電流I0。在I2大于I1，且兩者相角差在120°到240°之間的情況下，I0小于I2。當(dāng)I2大于或等于漏電動作電流，而I0達(dá)不到漏電動作電流時，目前已有的漏電斷路器不會動作，即在此情況下存在漏電保護(hù)死區(qū)，可能造成巨大損失。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)對漏電突變電流I2和當(dāng)前時刻的剩余電流I0的檢測。本實(shí)用新型的漏電突變動作無死區(qū)斷路器中的單片機(jī)(2)檢測漏電突變電流I2和當(dāng)前時刻的剩余電流I0的程序是單片機(jī)(2)對輸入的剩余電流采樣，采樣頻率遠(yuǎn)大于剩余電流信號的頻率，本實(shí)施例中采用40倍采樣頻率，記錄下剩余電流波形，并計算其有效值，同時對過零點(diǎn)的時間進(jìn)行記錄，根據(jù)剩余電流周期計算出剩余電流的相角，即完成了剩余電流的幅值和相角的檢測，同時記錄下剩余電流的幅值和相角，單片機(jī)(2)根據(jù)記錄下剩余電流的信息，與當(dāng)前剩余電流I0進(jìn)行比較，由三角函數(shù)公式計算出漏電電流的突變值I2。通過以上方法，單片機(jī)(2)實(shí)現(xiàn)了對剩余電流I1和I0的幅值及相角的直接檢測，并根據(jù)三角函數(shù)計算公式對漏電突變電流I2的計算，實(shí)現(xiàn)了對漏電突變電流的間接測量，單片機(jī)(2)還將剩余電流值、漏電突變電流值在A相、B相、C相上進(jìn)行分解，計算出在每一相上的漏電，并可以通過漏電電流顯示電路(7)顯示出來。當(dāng)剩余電流I0或漏電突變電流I2達(dá)到動作值時，單片機(jī)(2)發(fā)出漏電保護(hù)指令，即單片機(jī)(2)輸出高電平，通過R2觸發(fā)雙向可控硅SCR1，使漏電脫扣器(5)驅(qū)動空氣斷路器(1)脫扣，進(jìn)行漏電保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的漏電突變動作無死區(qū)。
如圖4所示，零序電流互感器LH(3)有兩個副邊，其中一個副邊連接至漏電信號放大電路(4)，另一個副邊與按鈕SW1和電阻R1構(gòu)成漏電模擬發(fā)生電路(6)。
如圖4所示，單片機(jī)U1(2)接受漏電信號放大電路(4)放大后的剩余電流信號，單片機(jī)U1(2)的RB1-RB7輸出漏電信息數(shù)據(jù)，控制漏電電流顯示電路(7)顯示正常工作時的剩余電流，保護(hù)動作時的漏電動作方式，即指示出漏電突變動作方式和剩余電流動作方式，單片機(jī)U1(2)通過漏電脫扣器(5)控制空氣斷路器(1)，實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)動作。
如圖4所示，漏電信號放大電路(4)由R3、C5、U2A、R4、R5、R6、R7、R8構(gòu)成，零序電流互感器LH(3)的輸出接R3、C5，將剩余電流信號變換為電壓信號，經(jīng)由U2A、R4、R5、R6、R7構(gòu)成的放大電路將信號放大，經(jīng)R8輸入給單片機(jī)U1(2)。
如圖4所示，漏電脫扣器TR1(5)用于驅(qū)動空氣斷路器(1)脫扣；空氣斷路器(1)通過漏電脫扣器(5)受單片機(jī)U1(2)的控制。
如圖4所示，零序電流互感器LH(3)的另一個副邊與按鈕SW1和電阻R1構(gòu)成漏電模擬發(fā)生電路(6)。當(dāng)按下SW1時，零序電流互感器將產(chǎn)生一個模擬的漏電信號，單片機(jī)U1(2)檢測到此信號后，將發(fā)出動作指令，通過R2觸發(fā)雙向可控硅SCR1，使漏電脫扣器TR1(5)驅(qū)動空氣斷路器(1)脫扣，用于檢查斷路器的漏電保護(hù)性能是否正常。
如圖4所示，電阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、數(shù)碼管LDE1、三極管T2、T3和T4構(gòu)成了漏電電流顯示電路(7)。該電路在單片機(jī)U1(2)的控制下，采用掃描顯示方式，使三極管T2、T3、T4依次循環(huán)導(dǎo)通，分別選擇相應(yīng)位的數(shù)碼管導(dǎo)通，同時數(shù)碼管要顯示的數(shù)據(jù)由單片機(jī)U1(2)的RB1-RB7輸出，點(diǎn)亮數(shù)碼管，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)U1(2)輸出信息的顯示，這些信息包括斷路器工作時的剩余電流值、漏電保護(hù)動作時的漏電突變電流值或剩余電流值及漏電動作方式。單片機(jī)(2)還將剩余電流值、漏電突變電流值在A相、B相、C相上進(jìn)行分解，計算出在每一相上的剩余電流和漏電突變電流，能把這些電流值送到漏電電流顯示電路(7)，通過漏電電流顯示電路(7)的數(shù)碼管分別顯示出來。
如圖4所示，電源(8)由變壓器B1、二極管D1、D2、集成穩(wěn)壓T1、電容C1、C2、C3、C4構(gòu)成，變壓器B1輸出接二極管D1、D2及集成穩(wěn)壓T1，C1、C2、C3、C4對電源進(jìn)行濾波。
權(quán)利要求1.一種漏電突變動作無死區(qū)斷路器，包括漏電突變動作無死區(qū)單元電路、漏電脫扣器和空氣斷路器，其特征在于其中漏電突變動作無死區(qū)單元電路又由單片機(jī)(2)、零序電流互感器(3)、漏電信號放大電路(4)、電源(8)部分組成，各部分之間用以實(shí)現(xiàn)漏電突變動作無死區(qū)保護(hù)的過程的連接方式是零序電流互感器(3)將檢測到的電網(wǎng)中的剩余電流信號變換為電壓信號輸入到漏電信號放大電路(4)；漏電信號放大電路(4)放大后的信號直接輸入到單片機(jī)(2)中；單片機(jī)(2)對剩余電流，即三相漏電電流矢量和，進(jìn)行如下處理單片機(jī)(2)不斷檢測出剩余電流的幅值和相角，并分析幅值和相角的變化，將當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻前的剩余電流進(jìn)行比較，根據(jù)它們的幅值和相角差，由三角函數(shù)公式計算出此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，單片機(jī)(2)判斷當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻新產(chǎn)生的漏電電流是否達(dá)到漏電動作值，當(dāng)前時刻的剩余電流和/或此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，即突變漏電電流，達(dá)到或超過漏電動作值時，單片機(jī)(2)發(fā)出漏電脫扣命令，使漏電脫扣器(5)動作，帶動空氣斷路器(1)切斷故障電路，使漏電故障得到保護(hù)；電源(8)為單片機(jī)(2)和其它電路供電。
2.按照權(quán)利要求1所述的漏電突變動作無死區(qū)斷路器，其特征在于在漏電突變動作無死區(qū)單元電路中添加以下的輔助電路漏電模擬發(fā)生電路和/或漏電電流顯示電路，它們在漏電突變動作無死區(qū)單元電路中實(shí)現(xiàn)漏電突變動作無死區(qū)保護(hù)輔助作用的連接方式是單片機(jī)(2)將漏電電流送到漏電電流顯示電路(7)進(jìn)行漏電電流的顯示，漏電電流顯示電路(7)還顯示動作時的漏電突變電流值或剩余電流值及漏電動作方式，漏電電流顯示閃爍快為漏電突變動作方式，漏電電流顯示閃爍慢為剩余電流動作方式；漏電模擬發(fā)生電路(6)模擬產(chǎn)生故障漏電，當(dāng)單片機(jī)檢測到模擬故障漏電時，也發(fā)出漏電脫扣命令，用于檢查本發(fā)明的斷路器是否正常。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種漏電突變動作無死區(qū)斷路器，包括漏電突變動作無死區(qū)單元電路、漏電脫扣器和空氣斷路器，其中漏電突變動作無死區(qū)單元電路又由單片機(jī)、零序電流互感器、漏電信號放大電路、電源部分組成。單片機(jī)不斷檢測出剩余電流的幅值和相角，并分析幅值和相角的變化，判斷當(dāng)前時刻的剩余電流和此時刻新產(chǎn)生的漏電電流是否達(dá)到漏電動作值，當(dāng)前時刻的剩余電流和/或此時刻新產(chǎn)生的漏電電流，即突變漏電電流，達(dá)到或超過漏電動作值時，單片機(jī)發(fā)出漏電脫扣命令，漏電脫扣器動作，帶動空氣斷路器切斷故障電路，使漏電故障得到保護(hù)。本實(shí)用新型還可以在漏電突變動作無死區(qū)單元電路中漏電模擬發(fā)生電路和/或漏電電流顯示電路輔助電路。
文檔編號H02H3/34GK2757402SQ20042008527
公開日2006年2月8日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者李奎, 陸儉國, 武一, 李志剛, 李文華, 蘇秀蘋, 駱燕燕 申請人:河北工業(yè)大學(xué)