專利名稱：一種智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電網(wǎng)漏電監(jiān)控設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置。
背景技術(shù)：
漏電保護器是低壓電網(wǎng)的一個重要保護性裝置，它具有防止人身觸電傷亡、防止因漏電引起的電氣火災和電氣設(shè)備損壞、防止因漏電電流引起的電能損失的作用。目前常用的低壓漏電保護器，按引起其動作的電信號的不同特征分類，可分為電壓動作型、電流動作型和交流脈沖型等。電流動作型漏電保護器，是我國城鄉(xiāng)低壓電網(wǎng)使用最廣泛的漏電保護器件之一，其主要組成元件是零序電流互感器TA、放大器A、脫扣器TR和執(zhí)行元件，低壓斷路器(即低壓開關(guān))為其執(zhí)行元件。其漏電保護原理如下當?shù)蛪弘娋W(wǎng)未發(fā)生觸電、漏電
故障時，根據(jù)電路原理可知，三相四線電流的相量和恒為零，即厶+K+K =^在TA鐵
ο
芯中所感應的磁通相量和也為零，TA 二次側(cè)繞組沒有感應電壓輸出，線路正常供電；當發(fā)
生觸、漏電故障時，三相四線電流的相量和不等于零，即八+厶+ic+L=h TA二次側(cè)繞
組有感應電壓輸出，通過放大加在脫扣線圈上，當故障電流讓達到規(guī)定數(shù)值時，分勵脫扣器就推動脫扣機構(gòu)動作，使主開關(guān)迅速切斷電源，達到觸、漏電保護的目的。上述漏電保護器的放大元件，主要采用電磁式和電子式兩種放大器，有如下缺陷 1、無法顯示和存儲低壓電網(wǎng)正常運行時及發(fā)生觸、漏電時的漏電電流值；2、漏電電流量程范圍較小，在大電流應用環(huán)境(如100A以上電網(wǎng)電流)以上靈敏度提高有困難，或容易導致漏電保護器燒毀；3、保護動作值、動作延時值設(shè)定不直觀、不精確；4、無法根據(jù)低壓電網(wǎng)的實際情況需要，進行分級分段設(shè)置，執(zhí)行跳閘或報警任務(wù)，無法以遠程方式將漏電保護器跳閘動作保護臨時性退出；5、所有檢測值、狀態(tài)量、整定值等數(shù)據(jù)和保護參數(shù)，無法進行遠程監(jiān)測和設(shè)定；6、無法自動記憶、存儲漏電保護器動作時間、數(shù)值和次數(shù)等事件數(shù)據(jù)，不便于進行電網(wǎng)漏電保護動作情況分析；7、低壓電網(wǎng)運行時的漏電電流大小，無法通過漏電保護器直接采集，無法進行電網(wǎng)漏電電流變化和電網(wǎng)絕緣變化趨勢分析。在農(nóng)村低壓配電網(wǎng)中，安裝有總漏電保護器、分路漏電保護器和末端漏電保護器三級漏電保護裝置，其中，配電變壓器的低壓側(cè)通常安裝一個總漏電保護器，其設(shè)定漏電電流動作值一般為300mA至500mA之間。當分支漏電保護器和家庭漏電保護器本身在發(fā)生故障的情況下，低壓電網(wǎng)瞬時性漏電故障、周期性漏電故障和永久性漏電故障的發(fā)生，常引起總漏電保護器動作，導致整個配變臺區(qū)電網(wǎng)停電，并且難以快速進行故障點的分析判斷和處理，大大降低了供電可靠性。個別極端情況下，由于電網(wǎng)本身絕緣性過低，泄漏電流過大， 或接地點難以發(fā)現(xiàn)等原因，常導致運行維護人員為保證供電而被迫將漏電保護長期退出或拆除使用，使電網(wǎng)長期處于不安全的運行狀態(tài)下
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置，它采用數(shù)字化、智能化和數(shù)字通信技術(shù)，實現(xiàn)漏電保護器采集、 判斷、執(zhí)行的數(shù)字化和智能化；以及實現(xiàn)漏電保護器運行數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、遠程監(jiān)測及調(diào)整和控制等功能。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置，包括零序電流互感器、主開關(guān)、漏電保護智能處理模塊，其特征在于所述漏電保護智能處理模塊包括依次順序電聯(lián)接的Ι/υ轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲器、中央處理器CPU，所述中央處理器CPU經(jīng)一跳間輸出接口電聯(lián)接所述主開關(guān)，所述主開關(guān)經(jīng)一狀態(tài)量采集接口電聯(lián)接所述中央處理器CPU。優(yōu)選的，還包括一通信接口、遠程通信模塊、遠程主站，所述通信接口分別與所述中央處理器CPU、遠程通信模塊相互電聯(lián)接，所述遠程主站采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述遠程通信模塊相互進行通訊。優(yōu)選的，還包括一鍵盤、顯示屏、聲光報警器，所述鍵盤接入所述中央處理器CPU， 所述中央處理器CPU分別電聯(lián)接所述顯示屏、聲光報警器。優(yōu)選的，所述中央處理器CPU還與一時鐘模塊相互電聯(lián)接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是1、可以直觀顯示當前采集的漏電電流值，定時自動存儲采集的漏電電流值，自動存儲漏電電流的日、月凍結(jié)數(shù)據(jù)，包括漏電電流的日最大值、最小值、平均值，漏電電流的月最大值、最小值、平均值；2、自動存儲其動作時間、數(shù)值和次數(shù)等事件數(shù)據(jù)；3、當發(fā)生漏電電流越限或漏電保護跳閘事件時，相關(guān)事件報警信息可自動提示；4、漏電電流精度高、量程范圍大，既可以正確測量mA數(shù)量級漏電電流， 也可以測量A數(shù)量級電流，即其量程范圍在IOmA IOA之間，甚至更大的量程范圍；5、漏電保護延時時長設(shè)定的可設(shè)定范圍大，延時時長最小值為裝置固有動作時間，最大延時時長為任意長時間；6、所有漏電保護參數(shù)均可在裝置本地和遠程主站(遠程終端)上進行調(diào)試和設(shè)定；7、漏電保護動作類型可靈活設(shè)定，包括越限報警和越限跳間兩種動作類型；可以根據(jù)低壓電網(wǎng)的實際情況需要，以在本地或遠程將漏電保護裝置設(shè)定為只報警不跳閘、既報警又跳閘；可將漏電電流越限報警值和漏電電流越限跳閘值分別設(shè)定，并可以根據(jù)需要將跳閘動作保護臨時性退出；8、可以有多種漏電電流值-延時時間組合的保護方式，如漏電的電流值-延時組合分段保護、電流值-延時反時限保護、分級選擇性執(zhí)行方式等；9、可將各項功能集成在安裝有配變監(jiān)控終端的智能型綜合配電箱中，無需另外加裝專用漏電保護器。

圖1是本實用新型實施例的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型的漏電保護流程圖；圖3是本實用新型的分體式組裝模式示意圖；圖4是本實用新型的集成式組裝模式示意圖。圖中標記為1、零序電流互感器；2、主開關(guān)；3、漏電保護智能處理模塊；31、I/U轉(zhuǎn)換器；32、A/D 轉(zhuǎn)換器；33、數(shù)據(jù)存儲器；34、中央處理器CPU ;35、跳閘輸出接口 ；36、狀態(tài)量采集接口 ；37、通信接口 ；38、遠程通信模塊；39、鍵盤；300、顯示屏；301、聲光報警器；302、時鐘模塊；4、
遠程主站。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例，對本實用新型做進一步描述如圖1所示，一種智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置，包括零序電流互感器 1、主開關(guān)2、漏電保護智能處理模塊3，所述漏電保護智能處理模塊3包括依次順序電聯(lián)接的I/U轉(zhuǎn)換器31、A/D轉(zhuǎn)換器32、數(shù)據(jù)存儲器33、中央處理器CPU34;所述中央處理器CPU34、 跳閘輸出接口 35、主開關(guān)2、狀態(tài)量采集接口 36、中央處理器CPU34依次順序電聯(lián)接；還包括遠程主站4、通信接口 37、遠程通信模塊38、鍵盤39、顯示屏300、聲光報警器301、時鐘模塊302，所述通信接口 37分別與所述中央處理器CPU34、遠程通信模塊38相互電聯(lián)接，所述遠程主站4采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述遠程通信模塊38相互進行通訊；所述鍵盤39接入所述中央處理器CPU34，所述中央處理器CPU34分別電聯(lián)接所述顯示屏300、聲光報警器301 ；所述中央處理器CPU34與一相互電聯(lián)接時鐘模塊302。零序電流互感器1是漏電電流的交流模擬量采集轉(zhuǎn)換元件，將線路漏電電流值按一定比例關(guān)系，轉(zhuǎn)換為適合于其I/I轉(zhuǎn)換單元處理的電流值，以便漏電保護智能處理模塊3 進行漏電電流數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集；I/U轉(zhuǎn)換器31是將漏電電流信號按一定比例關(guān)系轉(zhuǎn)換為電壓信號，以便A/D轉(zhuǎn)換器32進行漏電電流的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)漏電電流的數(shù)字化采集；A/D轉(zhuǎn)換器32將采集和數(shù)字化處理后的漏電電流值，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲器33，按一定時間序列將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲器33 ；中央處理器CPU34是本實用新型的核心元件，是保護數(shù)值整定、判斷元件和執(zhí)行元件；狀態(tài)量采集接口 36用于采集主開關(guān)2的分合間位置狀態(tài)量； 數(shù)據(jù)存儲器33用于存儲所采集的一定時間內(nèi)漏電電流數(shù)值，以及漏電保護的整定參數(shù)，包括漏電保護動作值、動作時間等；跳閘輸出接口 35由一個微型繼電器構(gòu)成，用于輸出跳閘信號到主開關(guān)2的跳閘脫扣線圈，完成主開關(guān)2的自動跳閘；通信接口 37、遠程通信模塊38 負責接收、傳輸本實用新型的數(shù)據(jù)、狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)的遠程控制整定；鍵盤39、顯示屏300、 聲光報警器301等外設(shè)元件，用于現(xiàn)場對系統(tǒng)的調(diào)試、參數(shù)整定及運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)的的顯示監(jiān)測。本實用新型按漏電電流采集元件的組裝模式，有兩種實施方式1、分體式如圖3所示，將相線、零線穿過零序電流互感器1，再將斷路器串聯(lián)接入電網(wǎng)相線和零線，零序電流互感器1的二次回路接入漏電保護智能處理模塊3的漏電電流交流采集端子；斷路器的輔助接點，接入漏電保護智能處理模塊3的狀態(tài)量采集接口 36的輸入端子，用于監(jiān)測斷路器的分合位置；斷路器跳閘線圈，接入漏電保護智能處理模塊3的跳閘輸出接口 35，實現(xiàn)保護跳閘控制。2、集成式如圖4所示，將交流采集元件、執(zhí)行元件與漏電保護智能處理模塊3封裝集成在一個容器內(nèi)，形成一個完整的具有漏電保護功能的設(shè)備。在安裝實施時，不必再進行零部件組裝，僅需將設(shè)備串聯(lián)接入電網(wǎng)相線和零線，就可實現(xiàn)完整功能。本實用新型工作原理和工作過程如下如圖1、2所示，當發(fā)生觸、漏電時，零序電流互感器1感生出漏電電流，經(jīng)I/U轉(zhuǎn)換器31將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，將電壓信號送到A/D轉(zhuǎn)換器32進行模擬數(shù)據(jù)采樣，將電
5壓信號進行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，將數(shù)字化后的漏電電流信號存儲在數(shù)據(jù)存儲器33中。完成漏電電流I的采集后，漏電保護智能處理模塊3按附圖2所示流程進行比較判斷。其中，Io為漏電電流，Ie為漏電動作或報警整定值，T為漏電電流越限累計時間，Te 為漏電報警或跳閘動作延時整定值，t為漏電計時步長。當漏電電流Io大于整定電流Ie 時，若漏電電流越限累計時間T小于延時整定值Te，按計時步長t進行延時累加；當T大于 Te時，跳間輸出接口輸出漏電報警信號或跳閘信號到主開關(guān)的跳閘執(zhí)行機構(gòu)，接通主開關(guān)分勵脫扣器跳閘線圈，斷開主開關(guān)。當I小于Ie時，計時器T復位清零。漏電保護跳閘動作過程還必須通過狀態(tài)量采集接口 36來協(xié)助完成，狀態(tài)量采集接口 36與主開關(guān)2的輔助接點相連接，用于檢測主開關(guān)2處于合閘位置還是分閘位置。當中央處理器CPU34判定漏電電流越限且延時超時后，在發(fā)出跳閘指令到跳閘輸出接口前， 先讀取狀態(tài)量采集接口 36的狀態(tài)量，如果主開關(guān)2處于合間位置，就發(fā)出跳間指令脈沖信號到跳間輸出接口 35，啟動跳間輸出接口 35的微型繼電器，接通主開關(guān)2跳間線圈電源，斷開主開關(guān)2，并再次讀取狀態(tài)量采集接口 36的狀態(tài)量，檢查主開關(guān)2是否處于分閘位置，如果主開關(guān)2處于分閘位置，跳閘過程完成，形成跳閘事件記錄并將事件相關(guān)信息寫入數(shù)據(jù)存儲器33 ；如果主開關(guān)2仍處于合閘閘位置，則表明跳閘不成功，啟動異常處理流程，并將相關(guān)異常事件信息寫入數(shù)據(jù)存儲器33。如果主開關(guān)2處于分閘位置，中央處理器CPU34不再輸出跳間指令，直接啟動異常處理流程，并將相關(guān)事件信息寫入數(shù)據(jù)存儲器。啟動異常處理流程包含的內(nèi)容有跳間重試、異常信息顯示、裝置異常聲光報警、異常信息形成事件報文上報到遠程主站等。當將本實用新型設(shè)定為漏電報警、漏電保護跳閘分段執(zhí)行時，其處理過程仍按附圖2所示流程進行比較判斷，但其Ie為漏電整定值有兩個，一個為漏電報警值Iel，一個為漏電保護動作值Ie2，并且漏電報警值Iel必須小于漏電保護動作值Ie2。如果漏電電流Io 大于Iel且小于Ie2并滿足延時條件時，中央處理器CPU34發(fā)出報警指令到聲光報警器301， 啟動漏電指示的聲光報警器301 ；如果漏電電流Io大于Ie2并滿足延時條件時，中央處理器 CPU34發(fā)出跳閘指令脈沖信號到跳閘輸出接口 35，啟動跳閘流程。當將本實用新型設(shè)定為不進行漏電保護跳閘只進行漏電報警時，如果漏電電流Io 大于漏電報警值Iel并滿足延時條件時，中央處理器CPU34發(fā)出報警指令到聲光報警器301， 啟動漏電指示的聲光報警器301。本實用新型運行時，所監(jiān)控電網(wǎng)因漏電發(fā)生的漏電電流越限報警、漏電電流越限保護跳閘事件，以及跳閘指令發(fā)出后主開關(guān)2執(zhí)行情況等判斷、動作結(jié)果均由中央處理器 CPU34形成帶有時間戳的事件報文，將事件報文寫入數(shù)據(jù)存儲器33，并將相關(guān)事件信息傳輸?shù)揭壕У娘@示屏300。如果裝置的遠程通信模塊38與遠程主站4的數(shù)據(jù)鏈路保持連接狀態(tài)，中央處理器CPU34根據(jù)需要將事件報文經(jīng)通信接口 37、遠程通信模塊38按約定的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約實時地傳輸?shù)竭h程主站4 ；如果事件報文傳輸不成功或數(shù)據(jù)鏈路暫時處于斷開狀態(tài)，中央處理器CPU34將在遠程通信模塊38與遠程主站4的數(shù)據(jù)鏈路連接成功時，自動補充傳輸事件報文到遠程主站4。本實用新型運行時，即使監(jiān)控電網(wǎng)沒有發(fā)生漏電事件，或漏電電流小于設(shè)定報警或保護動作值，中央處理器CPU34也不斷從數(shù)據(jù)存儲器33讀取當前漏電電流值進行分析處理，形成漏電電流平均值、最大值、最小值等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要在液晶的顯示屏300上顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，或者定時將相關(guān)數(shù)據(jù)按約定的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約上傳到遠程主站4，以便遠程主站4進行存儲和進一步分析。上述的漏電報警或跳閘動作延時整定值Te、漏電動作或報警整定值Ie均可通過裝置的鍵盤39輸入進行本地整定，也可以通過通信接口 37進行遠程整定。通信接口 37、遠程通信模塊38是裝置進行遠程參數(shù)設(shè)定、運行狀態(tài)檢測控制所必需的部分。根據(jù)現(xiàn)場通信條件，采用不同通信方式和相應的通信模塊，如GPRS通信模塊、 zigbee通信模塊、紅外通信模塊、藍牙通信模塊、485通信模塊、光纖通信模塊、RJ45通信模塊等。通信在線方式可采用實時在線通信或定時通信方式。主開關(guān)2是裝置的漏電跳閘保護執(zhí)行模塊，一般可根據(jù)應用場合，采用適當容量的、帶有輔助接點和分勵脫扣器的低壓斷路器。遠程主站4是裝置的遠程通信、監(jiān)測、調(diào)試和控制設(shè)備，它包含主站通信設(shè)備、通信前置機、主站系統(tǒng)設(shè)備和軟件等，實現(xiàn)方式可采用網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、服務(wù)器、計算機組成主站，也可在單臺計算機加裝通信板卡、安裝相關(guān)軟件組成遠程主站4 ；遠程主站4也可以代之以遠程終端，采用PDA掌上電腦安裝相關(guān)軟件組成遠程終端。需要說明的是，如果不需要遠程實時監(jiān)控，遠程主站4或遠程終端并非本裝置的必要配件，只要裝置完成了必要參數(shù)配置和正確的電氣連接，即可正常運行。還包含鍵盤39、顯示屏300、聲光報警器301等外設(shè)元件。鍵盤39用于本地輸入?yún)?shù)，查詢?yōu)g覽裝置參數(shù)、事件記錄和運行數(shù)據(jù)、運行狀況；顯示屏300用于顯示運行信息和參數(shù)；聲光報警器301用于提示運行狀況和漏電電流越限本地報警；時鐘模塊302是計時設(shè)備，為裝置提供日期、小時、分、秒等時間信息，時鐘模塊302自帶電池電源，當裝置斷電時，時鐘模塊302仍然繼續(xù)運行和計時，確保整個裝置的時間是準確的；時鐘模塊302時間的整定是通過鍵盤39進行修改的，并可通過液晶的顯示屏300顯示當前時間。附圖2所示的漏電保護流程，僅例舉了為實現(xiàn)最簡單的延時速斷漏電保護方式， 通過編寫不同的保護程序，還可以實現(xiàn)漏電的電流值-延時組合分段保護、電流值-延時反時限保護、分級選擇性執(zhí)行方式等。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置，包括零序電流互感器、主開關(guān)、漏電保護智能處理模塊，其特征在于所述漏電保護智能處理模塊包括依次順序電聯(lián)接的I/U轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲器、中央處理器CPU，所述中央處理器CPU經(jīng)一跳間輸出接口電聯(lián)接所述主開關(guān)，所述主開關(guān)經(jīng)一狀態(tài)量采集接口電聯(lián)接所述中央處理器CPU。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置，其特征在于還包括一通信接口、遠程通信模塊、遠程主站，所述通信接口分別與所述中央處理器CPU、遠程通信模塊相互電聯(lián)接，所述遠程主站采用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與所述遠程通信模塊相互進行通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置，其特征在于還包括一鍵盤、顯示屏、聲光報警器，所述鍵盤接入所述中央處理器CPU，所述中央處理器CPU分別電聯(lián)接所述顯示屏、聲光報警器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置，其特征在于所述中央處理器CPU還與一時鐘模塊相互電聯(lián)接。
專利摘要一種智能型低壓電網(wǎng)漏電遠程監(jiān)測保護裝置，包括零序電流互感器、主開關(guān)、漏電保護智能處理模塊，漏電保護智能處理模塊包括依次順序電聯(lián)接的I/U轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲器、中央處理器CPU，中央處理器CPU、跳閘輸出接口、主開關(guān)、狀態(tài)量采集接口、中央處理器CPU依次電聯(lián)接；通信接口分別與中央處理器CPU、遠程通信模塊相互電聯(lián)接，遠程主站與遠程通信模塊通訊；中央處理器CPU分別電聯(lián)鍵盤、顯示屏、聲光報警器、時鐘模塊。其優(yōu)點是直觀顯示、自動存儲漏電電流值，報警信息可自動提示；漏電電流精度高、量程范圍大；漏電保護延時可任意設(shè)定；漏電保護動作可靈活設(shè)定；主開關(guān)能夠迅速切斷電源，達到觸、漏電保護的目的。
文檔編號H02J13/00GK202333982SQ20112041910
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者王成楷 申請人:王成楷, 福建省南安市電力有限責任公司