專利名稱：一種帶相線切換功能的漏電保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型的多功能漏電保護器。
背景技術(shù)：
在低壓配電網(wǎng)中，輸電線路一般采用三相四線制。在城市居民和農(nóng)網(wǎng)供電系統(tǒng)中，由于用電戶多為單相負荷或單相和三相負荷混用，并且負荷大小不同和用電時間的不同，所以必定會在電網(wǎng)三相之間必定存在不平衡電流。不平衡電流會增加線路和變壓器的電能損耗，降低變壓器的出力，容易造成三相電壓的不平衡。市場上的漏電保護器只具有漏電、過流、短路、過壓欠壓等基本保護功能。此類漏電保護器無法對相線之間進行智能切換，導致在實際應(yīng)用時依舊存在上述的問題。并且現(xiàn)有的漏電保護器均采用電磁繼電器，這種機 械觸點式開關(guān)在使用過程中會出現(xiàn)打火現(xiàn)象，長時間使用或者在惡劣環(huán)境下容易氧化，會導致保護動作不能夠穩(wěn)定觸發(fā)。
實用新型內(nèi)容針對以上存在的問題，本實用新型提供了一種新型的多功能漏電保護器，該新型漏電保護器不僅能實現(xiàn)基本的漏電、過流、短路、過壓欠壓等保護功能，還可以根據(jù)已有的各相線負載情況自動進行相線之間的切換，在一定程度上平衡三相之間的電流，使電網(wǎng)平穩(wěn)運行，提聞供電質(zhì)量。一種帶相線切換功能的漏電保護器，包括電流互感器和三相電流檢測電路，電流互感器用于檢測漏電電流并輸出漏電信號，電流互感器輸出端連接放大電路，放大電路對所述漏電信號放大后輸入到單片機，所述電流檢測電路連接電流信號接收電路，三相電流信號接收電路將電流信號輸入單片機，電流信號接收電路用于接收三相電流信號，單片機的輸出端連接驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動連接在三相線中的開關(guān)，驅(qū)動電路通過反饋電路連接到單片機的輸入端，反饋電路將驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸入到單片機。所述的開關(guān)采用雙向晶閘管開關(guān)。所述驅(qū)動電路包括與單片機輸出端連接的三極管，三極管連接光控雙向可控硅，光控雙向可控硅連接雙向晶閘管開關(guān)。所述雙向晶閘管開關(guān)連接由電阻R13、電容C2、壓敏電阻R14組成的保護電路。所述雙向晶閘管開關(guān)上連接有擊穿檢測電路，擊穿檢測電路連接到單片機的輸入端。所述擊穿檢測電路包括濾波電容，差分放大電路以及比較輸出電路。雙向晶閘管兩端壓降通過單向?qū)ǖ亩O管D2、D3輸入，然后經(jīng)過電阻R15、R16、R17、R18分壓后輸入到運算放大器0P3、0P4。運算放大器0P3、0P4組成差分放大電路,差分放大電路的輸出連接到比較器0P5正端。比較器0P5負端連接有偏置電阻R24、R25，比較器0P5輸出端連接發(fā)光二極管Dl。所述電流信號接收電路接收三相火線的電流，將電流值輸入到單片機內(nèi)，當某相火線的電流超過設(shè)定值，而其他相的負載較輕時，即滿足了相線之間的切換條件，單片機輸出信號控制驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動開關(guān)斷開此相線，然后單片機再輸出信號控制驅(qū)動電路，驅(qū)動電路控制驅(qū)動開關(guān)導通需要連接的相線。所述反饋電路將驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸入到單片機，在單片機接收到驅(qū)動信號確認相線切斷后再導通需要連接的相線。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)有以下優(yōu)點I.能夠根據(jù)三相之間的負載情況自動進行切換。以此來平衡三相之間的電流，減小了三相間電流不平衡所帶來的危害，使電網(wǎng)平穩(wěn)運行，提高供電質(zhì)量。2.采用雙向晶閘管電子開關(guān)消除了機械式觸點開關(guān)的打火現(xiàn)象。由于沒有機械部件，能夠在高沖擊，振動的環(huán)境下工作。同時電子開關(guān)靈敏度高，開關(guān)速度快，所需的驅(qū)動功
率非常小。3.由于電子開關(guān)中沒有線圈，因而減少了電磁干擾。在三相切換功能下，采用電子開關(guān)能有效地減小漏電保護器的體積，給安裝帶來了方便。
圖I為本實用新型的電路原理框圖。圖2為本實用新型具體組成及連接示意圖。圖3為本實用新型采用的電子開關(guān)的擊穿檢測電路。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明一種帶相線切換功能的漏電保護器，其電路原理框圖如圖I所示，包括零序電流互感器I，放大電路2，單片機3，驅(qū)動電路4，驅(qū)動信號反饋電路5，擊穿檢測電路6，電流信號接收電路7及三相電流檢測電路8。漏電保護器的輸入端與三相電源的三條火線(LI、L2、L3)和零線N連接，輸出端則是根據(jù)負載情況自動選定的某條火線及零線N?；鹁€LI的通斷由電子開關(guān)Kl決定，同理火線L2、L3上分別連接有電子開關(guān)K2、K3。被保護的三條相線和零線全部穿過環(huán)形鐵心，構(gòu)成零序電流互感器I的一次線圈，這樣無論哪條相線提供工作電源時，都只需要一個零序電流互感器就能進行漏電的檢測。電流互感器I用于檢測漏電并輸出漏電信號。電流互感器I輸出端連接到放大電路2的輸入端，放大電路2對所述漏電信號進行放大處理，并將此信號提供給單片機3。放大電路2輸出端連接到單片機3的輸入端。單片機3輸出端連接驅(qū)動電路4，三個電子開關(guān)在此控制信號下進行通斷。要對相線之間進行自動切換，就必須預先獲得三相火線的電流信息，三相火線的電流信息先通過三相電流檢測電路8檢測，然后電流信號接收電路7接收三相電流檢測電路8檢測的三相各自的電流值，然后將電流值提供給單片機，電流信號接收電路7可以通過有線方式接收電流信號也可以通過無線方式接收。當某相火線負載過重使得電流超過設(shè)定值時，單片機首先對需要斷開的相線輸出相應(yīng)的低電平信號，即單片機先輸出信號控制驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動此相線上的開關(guān)斷開此相線，在確保該相線斷開之后，再輸出高電平觸發(fā)需要導通的相，即單片機再輸出信號控制驅(qū)動電路，驅(qū)動電路控制驅(qū)動開關(guān)導通需要連接的相線。[0022]同時驅(qū)動信號又通過反饋電路5輸入到單片機3，在相線進行換相時必須確保原來的相線先切斷才能導通需要連接的相線，反饋電路5正是為單片機3提供當前各相的驅(qū)動信號，驅(qū)動電路4輸出的各相驅(qū)動信號通過反饋電路5輸入到單片機3，在單片機3接收到驅(qū)動信號后，確認負載過重的相線已經(jīng)切斷后，再輸出控制信號導通需要連接的相線。如果采用先導通后關(guān)閉，將造成相線之間短路，后果十分嚴重。如圖2選取某一相線為例進行說明，電流互感器G對導通相和零線間的漏電進行監(jiān)測，如果有漏電情況，漏電流通過運算放大電路OPl以及0P2放大后輸入到單片機，單片機就可以檢測到漏電流從而對電路進行漏電保護。當三相電流檢測電路8檢測·到某一相的電流超過設(shè)定值，即此相上的負載過重，此時需要先斷開此相上的開關(guān)，再接通另外一相上的開關(guān)，即將負載接到另外一相上去，圖2中的雙向晶閘管K設(shè)為三相中需要導通相的電子開關(guān)，此處采用雙向晶閘管作為本實用新型的交流電子開關(guān)。單片機接收到三相電流檢測電路8檢測的電流值之后，判斷出需要轉(zhuǎn)相，單片機相應(yīng)IO 口輸出高電平驅(qū)動三極管Q，光控雙向可控硅MOC是具有過零檢測功能的，三極管Q飽和導通時,光控雙向可控娃MOC的發(fā)光二級管端也隨之導通,光控雙向可控硅MOC的次級經(jīng)過電壓過零檢測后輸出觸發(fā)信號導通雙向晶閘管K雙向晶閘管。這樣就將用電進行了轉(zhuǎn)相，從而將負載從原先過重的相上轉(zhuǎn)到了另外一相上。當此相上的電流過載時，需要關(guān)斷某相電源，依據(jù)同理，單片機相應(yīng)IO 口輸出低電平，三極管Q基極失去觸發(fā)電流，三極管截止。光控雙向可控硅MOC也隨之截止，從而此相線上的雙向晶閘管關(guān)斷，切斷了此相電源。當零序電流互感器檢測到的漏電信號超過設(shè)定值時，單片機將自動觸發(fā)中斷程序，于是單片機相應(yīng)IO 口輸出低電平截止三級管Q和光控雙向可控硅M0C，三個相線上的雙向晶閘管都將關(guān)斷，起到對用電的保護作用。電阻R13、電容C2組成RC緩沖電路以及壓敏電阻R14都能對雙向晶閘管進行保護。RC緩沖電路的加入是為了抑制雙向晶閘管開關(guān)時的電壓電流上升率(du/dt和di/dt)等參數(shù)，確保雙向晶閘管的安全開關(guān)。在改善器件開關(guān)軌跡的同時，RC緩沖電路能夠控制EMI，也減低電流和電壓壓力，從而降低開關(guān)損耗，最大限度地利用電子開關(guān)特性，充分發(fā)揮電子開關(guān)的效能。遭遇雷擊和在接通、斷開電感負載或大型負載時電路常常會產(chǎn)生很高的浪涌電壓，浪涌電壓會對電子開關(guān)造成損壞。這時壓敏電阻R14體現(xiàn)他的鉗位特性，能夠?qū)纂娺^電壓和操作過電壓進行鉗位抑制，把過高的電壓拉低，讓后級電路工作在一個安全的范圍，從而對雙向晶閘管開關(guān)起到保護作用。由于雙向晶閘管在導通時約有I. 5V的導通壓降，所以利用擊穿檢測電路可以對雙向晶閘管的擊穿情況進行檢測。如圖3，二極管D2、D3具有單向?qū)ㄐ?，雙向晶閘管兩端壓降通過單向?qū)ǖ亩O管D2、D3輸入，再通過分壓電阻R15、R16與R17、R18將雙向晶閘管的導通壓降分壓后輸入到運算電路。濾波電容C2、C3起低通濾波作用，減少因電壓不穩(wěn)出現(xiàn)的誤觸發(fā)。兩個運算放大器0P3、0P4組成差分放大電路，在正常情況下運算放大器0P4輸出端的電壓在4V左右，此電壓輸入到比較器0P5輸入端的正端。然后通過比較器0P5與偏置電阻R24、R25的偏置電位進行比較，比較器0P5輸出高電平，發(fā)光二級管Dl不亮。當發(fā)生擊穿故障時，雙向晶閘管兩端呈現(xiàn)直通狀態(tài)，使得導通壓降為零。此時通過差分放大電路后，運算放大器0P4的輸出接近0V，再經(jīng)過比較器0P5比較作用，比較器0P5輸出低電平，發(fā)光 二極管Dl點亮預示發(fā)生了擊穿故障。
權(quán)利要求1.一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于包括電流互感器和三相電流檢測電路，電流互感器用于檢測漏電電流并輸出漏電信號，電流互感器輸出端連接放大電路，放大電路對所述漏電信號放大后輸入到單片機，所述電流檢測電路連接電流信號接收電路，電流信號接收電路將電流信號輸入單片機，電流信號接收電路用于接收三相電流信號，單片機的輸出端連接驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動連接在三相線中的開關(guān)，驅(qū)動電路通過反饋電路連接到單片機的輸入端，反饋電路將驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸入到單片機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于所述的開關(guān)采用雙向晶閘管開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于所述驅(qū)動電路包括與單片機輸出端連接的三極管Q，三極管Q連接光控雙向可控硅，光控雙向可控硅連接雙向晶閘管開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于所述雙向晶閘管開關(guān)連接由電阻R13、電容C2組成的緩沖保護電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于所述雙向晶閘管開關(guān)上連接有壓敏電阻R14。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于所述雙向晶閘管開關(guān)上連接有擊穿檢測電路，擊穿檢測電路連接到單片機的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于所述擊穿檢測電路包括連接在雙向晶閘管開關(guān)上的導通單向二極管D2、D3，二極管D2、D3通過分壓電阻R15、R16、R17、R18后連接到運算放大器0P3、0P4,運算放大器0P3、0P4組成差分放大電路，運算放大器0P4的輸出端連接比較器0P5正端，比較器0P5負端上連接有偏置電阻R24、R25，比較器0P5輸出端連接發(fā)光二極管Dl。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于所述電流信號接收電路接收三相火線的電流，將電流值輸入到單片機內(nèi)，當某相火線的電流超過設(shè)定值，單片機輸出信號控制驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動開關(guān)斷開此相線，然后單片機再輸出信號控制驅(qū)動電路，驅(qū)動電路控制驅(qū)動開關(guān)導通需要連接的相線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種帶相線切換功能的漏電保護器，其特征在于所述反饋電路將驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸入到單片機，在單片機接收到驅(qū)動信號確認相線切斷后再導通需要連接的相線。
專利摘要本實用新型公開了一種帶相線切換功能的漏電保護器，包括電流互感器和三相電流檢測電路，電流互感器用于檢測漏電電流并輸出漏電信號，電流互感器輸出端連接放大電路，放大電路對所述漏電信號放大后輸入到單片機，電流檢測電路連接電流信號接收電路，三相電流信號接收電路將電流信號輸入單片機，電流信號接收電路用于接收三相電流信號，單片機的輸出端連接驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動連接在三相線中的開關(guān)，驅(qū)動電路通過反饋電路連接到單片機的輸入端，反饋電路將驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸入到單片機。本實用新型能夠根據(jù)三相之間負載情況自動進行切換，以此來平衡三相之間的電流，減小了三相間電流不平衡所帶來的危害，使電網(wǎng)平穩(wěn)運行，提高供電質(zhì)量。
文檔編號H02H3/34GK202503263SQ201220125920
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者張吉富, 林生得, 王士綱, 金海 申請人:臨安億安電力電子科技有限公司