專利名稱：多用途剩余電流繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多用途剩余電流繼電器，用于低壓配電線路或電氣設(shè)備上對 剩余電流進(jìn)行監(jiān)控，屬于電氣火災(zāi)報警和線路故障監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的單路或多路剩余電流信號采集裝置一般使用圖1和圖2這兩種實現(xiàn)方 式方式一參見圖1，使用線性放大檢波電路來進(jìn)行剩余電流鑒別，進(jìn)而驅(qū)動執(zhí)行電 路執(zhí)行機(jī)構(gòu)。方式二 參見圖2，使用精密整流電路對信號進(jìn)行整流，使用單片機(jī)內(nèi)部AD進(jìn)行模 數(shù)轉(zhuǎn)換。經(jīng)過邏輯判斷后驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。方式一和方式二各自存在以下不足方式一電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、不是真有效值測量、有干擾時會誤動。如圖1，用整流方式把交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號，再進(jìn)行電壓幅值的比較鑒別，進(jìn) 而推動執(zhí)行電路跳閘。該電路無法消除信號中的直流分量和諧波的影響，從而造成測量的 不準(zhǔn)確，會產(chǎn)生誤動。在電壓幅值的比較鑒別電路中，當(dāng)有干擾信號時，也會誤觸發(fā)。方式二 有諧波時測量不準(zhǔn)確、不是真有效值測量，有干擾時會誤動。如圖2，使用精密整流電路可以減少整流電路中二極管帶來的誤差，但不能消除諧 波帶來的測量誤差，這種屬于平均值測量的方法，不是真有效值測量，當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時， 會產(chǎn)生測量誤差，也不能消除直流分量的影響，且采用了單片機(jī)內(nèi)置的10位ADC，測量精度 也不高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種可以簡化CPU外圍硬件電路結(jié) 構(gòu)、降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)可靠性、拓寬信號的測量范圍，既可測量剩余電流也可測量零 序電流的一種多用途剩余電流繼電器。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種多用途剩余電流繼電器，包含有電源電路、 信號采樣電路、信號濾波電路、頻率采樣電路、互感器斷線檢測電路、電壓基準(zhǔn)電路、報警值 設(shè)置電路、延時值設(shè)置電路、測試按鍵電路、復(fù)位按鍵電路、預(yù)警繼電器輸出電路、報警繼電 器輸出電路、LED棒狀指示電路和微處理器CPU ；所述電源電路由線性電源構(gòu)成，輸出兩路電源，一路為24V，另一路經(jīng)降壓電路降 為5V后輸出，其中5V輸出對報警值設(shè)置電路、延時值設(shè)置電路、測試按鍵電路、復(fù)位按鍵電 路、LED棒狀指示電路和微處理器CPU進(jìn)行供電，24V輸出對預(yù)警繼電器輸出電路和報警繼 電器輸出電路進(jìn)行供電；所述互感器斷線檢測電路由模擬開關(guān)構(gòu)成，所述信號輸入端的一端子分為兩路， 一路與信號采樣電路的輸入端相連，另一路經(jīng)電壓基準(zhǔn)電路與微處理器CPU的電壓基準(zhǔn)輸入端口相連，所述信號輸入端的另一端子分為兩路，一路與微處理器CPU的AD 口相連，另一 路與模擬開關(guān)的輸入端相連，所述模擬開關(guān)的輸出端與信號采樣電路的輸入端相連，所述 模擬開關(guān)的控制端與微處理器CPU的控制端口相連，所述信號采樣電路的輸出端口與信號 濾波電路的輸入端口相連，所述信號濾波電路的輸出端口一路與微處理器CPU的AD 口相 連，另一路經(jīng)頻率采樣電路與微處理器CPU的輸入捕獲端口相連，所述微處理器CPU的輸入 端口與報警值設(shè)置電路、延時值設(shè)置電路、測試按鍵電路和復(fù)位按鍵電路相連，所述微處理 器CPU的顯示驅(qū)動口與LED棒狀指示電路相連，所述微處理器CPU的繼電器驅(qū)動口與預(yù)警 繼電器輸出電路和報警繼電器輸出電路相連。本實用新型多用途剩余電流繼電器，所述微處理器CPU采用8位單片機(jī) MC9S08LG32。本實用新型多用途剩余電流繼電器，所述報警值設(shè)置電路和延時值設(shè)置電路均由 B⑶編碼器構(gòu)成。本實用新型的工作原理為使用時，將本實用新型多用途剩余電流繼電器的信號輸入端與剩余電流互感器相 連。信號采樣電路把輸入的剩余電流信號轉(zhuǎn)換成適合模數(shù)轉(zhuǎn)換電路能接受的電平；信號濾 波電路把經(jīng)過取樣后的輸入信號濾除模數(shù)采樣電路無法準(zhǔn)確測量到的高頻成分，以提高測 量的穩(wěn)定性；頻率采樣電路，采樣輸入信號的頻率，然后提供給CPU以實現(xiàn)對被測信號的頻 率跟蹤，以便能達(dá)到準(zhǔn)同步采樣，提高測量精度；電壓基準(zhǔn)電路，提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路一個 參考電壓，并給輸入信號提供一個直流偏置，用于把正弦輸入信號的負(fù)半周部分抬高到零 點電位以上，以使模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以不失真地測量；棒狀LED燈指示電路，動態(tài)指示輸入信 號的大小，并通過兩個BCD編碼器給用戶來設(shè)置報警值和延時時間；CPU承擔(dān)著控制模數(shù)轉(zhuǎn) 換、邏輯運(yùn)算、判斷、外圍電路驅(qū)動等工作。本實用新型的有益效果是(1)、CPU集成了 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并可以直接對外部多達(dá)16路輸入模擬電壓進(jìn) 行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，無需再額外增加外部模數(shù)轉(zhuǎn)換元件和模擬開關(guān)等器件進(jìn)行輸入信號的分 時切換。大大簡化了 CPU外圍硬件電路結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性。(2)、采用了真有效值算法、頻率跟蹤技術(shù)、同步采樣技術(shù)，提高了信號測量精度， 避免了諧波信號帶來的測量誤差，即使畸變的信號也能準(zhǔn)確測量，采用軟件數(shù)字濾波算法， 清除了信號中直流分量帶來的影響。(3)、可以準(zhǔn)實時地監(jiān)測互感器的斷線情況，并能通過LED和繼電器進(jìn)行報警，增 強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性。(4)、提供報警值設(shè)置(最多十種)和延時時間設(shè)置(最多十種)，增加了產(chǎn)品的靈 活性，可以滿足不同客戶不同環(huán)境參數(shù)的要求。(5)、由于測量范圍較廣，因而既可以測量小信號的剩余電流也可以測量大信號的 零序電流。可以滿足不同的客戶需求。

圖1為常規(guī)剩余電流繼電器電路框圖。圖2為常規(guī)剩余電流繼電器電路框圖。[0026]圖3為本實用新型多用途剩余電流繼電器電路框圖。圖4為本實用新型電源電路的電路示意圖。圖中電源電路1、信號采樣電路2、信號濾波電路3、頻率采樣電路4、互感器斷線 檢測電路5、模擬開關(guān)501、電壓基準(zhǔn)電路6、報警值設(shè)置電路7、延時值設(shè)置電路8、測試按鍵 電路9、復(fù)位按鍵電路10、預(yù)警繼電器輸出電路11、報警繼電器輸出電路12、LED棒狀指示 電路13、微處理器CPU14。
具體實施方式
參見圖3，本實用新型涉及一種多用途剩余電流繼電器，包含有電源電路1、信號 采樣電路2、信號濾波電路3、頻率采樣電路4、互感器斷線檢測電路5、電壓基準(zhǔn)電路6、報警 值設(shè)置電路7、延時值設(shè)置電路8、測試按鍵電路9、復(fù)位按鍵電路10、預(yù)警繼電器輸出電路 11、報警繼電器輸出電路12、LED棒狀指示電路13和微處理器CPU14，參見圖4，所述電源電路1由線性電源構(gòu)成，輸出兩路電源，一路為24V，另一路經(jīng) 降壓電路降為5V后輸出，其中5V輸出對報警值設(shè)置電路7、延時值設(shè)置電路8、測試按鍵電 路9、復(fù)位按鍵電路10、LED棒狀指示電路13和微處理器CPU14進(jìn)行供電，24V輸出對預(yù)警 繼電器輸出電路11和報警繼電器輸出電路12進(jìn)行供電；參見圖3，所述互感器斷線檢測電路5由模擬開關(guān)501構(gòu)成，所述信號輸入端的一 端子分為兩路，一路與信號采樣電路2的輸入端相連，另一路經(jīng)電壓基準(zhǔn)電路6與微處理器 CPU14的電壓基準(zhǔn)輸入端口相連進(jìn)行電平偏置，所述信號輸入端的另一端子分為兩路，一路 與微處理器CPU14的AD 口相連，另一路與模擬開關(guān)501的輸入端相連，所述模擬開關(guān)501 的輸出端與信號采樣電路2的輸入端相連，所述模擬開關(guān)501的控制端與微處理器CPU14 的控制端口相連，所述信號采樣電路2的輸出端口與信號濾波電路3的輸入端口相連，所述 信號濾波電路3的輸出端口一路與微處理器CPU14的AD 口相連，另一路經(jīng)頻率采樣電路4 與微處理器CPU14的輸入捕獲端口相連，所述微處理器CPU14的輸入端口與報警值設(shè)置電 路7、延時值設(shè)置電路8、測試按鍵電路9和復(fù)位按鍵電路10相連，所述微處理器CPU14的 顯示驅(qū)動口與LED棒狀指示電路13相連，所述微處理器CPU14的繼電器驅(qū)動口與預(yù)警繼電 器輸出電路11和報警繼電器輸出電路12相連。
權(quán)利要求一種多用途剩余電流繼電器，其特征在于所述剩余電流繼電器包含有電源電路(1)、信號采樣電路(2)、信號濾波電路(3)、頻率采樣電路(4)、互感器斷線檢測電路(5)、電壓基準(zhǔn)電路(6)、報警值設(shè)置電路(7)、延時值設(shè)置電路(8)、測試按鍵電路(9)、復(fù)位按鍵電路(10)、預(yù)警繼電器輸出電路(11)、報警繼電器輸出電路(12)、LED棒狀指示電路(13)和微處理器CPU(14)，所述電源電路(1)由線性電源構(gòu)成，輸出兩路電源，一路為24V，另一路經(jīng)降壓電路降為5V后輸出，其中5V輸出對報警值設(shè)置電路(7)、延時值設(shè)置電路(8)、測試按鍵電路(9)、復(fù)位按鍵電路(10)、LED棒狀指示電路(13)和微處理器CPU(14)進(jìn)行供電，24V輸出對預(yù)警繼電器輸出電路(11)和報警繼電器輸出電路(12)進(jìn)行供電；所述互感器斷線檢測電路(5)由模擬開關(guān)(501)構(gòu)成，所述信號輸入端的一端子分為兩路，一路與信號采樣電路(2)的輸入端相連，另一路經(jīng)電壓基準(zhǔn)電路(6)與微處理器CPU(14)的電壓基準(zhǔn)輸入端口相連，所述信號輸入端的另一端子分為兩路，一路與微處理器CPU(14)的AD口相連，另一路與模擬開關(guān)(501)的輸入端相連，所述模擬開關(guān)(501)的輸出端與信號采樣電路(2)的輸入端相連，所述模擬開關(guān)(501)的控制端與微處理器CPU(14)的控制端口相連，所述信號采樣電路(2)的輸出端口與信號濾波電路(3)的輸入端口相連，所述信號濾波電路(3)的輸出端口一路與微處理器CPU(14)的AD口相連，另一路經(jīng)頻率采樣電路(4)與微處理器CPU(14)的輸入捕獲端口相連，所述微處理器CPU(14)的輸入端口與報警值設(shè)置電路(7)、延時值設(shè)置電路(8)、測試按鍵電路(9)和復(fù)位按鍵電路(10)相連，所述微處理器CPU(14)的顯示驅(qū)動口與LED棒狀指示電路(13)相連，所述微處理器CPU(14)的繼電器驅(qū)動口與預(yù)警繼電器輸出電路(11)和報警繼電器輸出電路(12)相連。
2.如權(quán)利要求1所述一種多用途剩余電流繼電器，其特征在于所述微處理器CPU(14) 采用8位單片機(jī)MC9S08LG32。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種多用途剩余電流繼電器，其特征在于所述報警值設(shè)置 電路(7)和延時值設(shè)置電路⑶均由BCD編碼器構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及一種多用途剩余電流繼電器，用于低壓配電線路或電氣設(shè)備上對剩余電流進(jìn)行監(jiān)控。所述剩余電流繼電器包含有電源電路(1)、信號采樣電路(2)、信號濾波電路(3)、頻率采樣電路(4)、互感器斷線檢測電路(5)、電壓基準(zhǔn)電路(6)、報警值設(shè)置電路(7)、延時值設(shè)置電路(8)、測試按鍵電路(9)、復(fù)位按鍵電路(10)、預(yù)警繼電器輸出電路(11)、報警繼電器輸出電路(12)、LED棒狀指示電路(13)和微處理器CPU(14)，本實用新型多用途剩余電流繼電器，可以簡化CPU外圍硬件電路結(jié)構(gòu)、降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)可靠性、拓寬信號的測量范圍，既可測量剩余電流也可測量零序電流。
文檔編號H02H3/26GK201726101SQ201020235328
公開日2011年1月26日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者吳建明, 宗壽松, 朱海鵬, 楊立海, 湯建軍 申請人:江蘇安科瑞電器制造有限公司