一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，其技術(shù)特點(diǎn)是：包括單片機(jī)、電源單元、液晶顯示模塊、信號(hào)檢測(cè)及處理電路、通訊模塊和驅(qū)動(dòng)跳閘電路，電源單元與單片機(jī)及液晶顯示模塊相連接為其供電，單片機(jī)通過信號(hào)檢測(cè)及處理電路與安裝在供電系統(tǒng)上的零序電流互感器連接實(shí)現(xiàn)漏電檢測(cè)功能，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)跳閘電路與安裝在供電系統(tǒng)上的跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接實(shí)現(xiàn)跳閘控制功能，單片機(jī)通過通訊模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)了煤礦井下無中性點(diǎn)接地供電系統(tǒng)的干線和支線分級(jí)選擇性漏電保護(hù)功能，提高了煤礦自動(dòng)化水平和供電質(zhì)量，更好地保證了人身和機(jī)器設(shè)備安全。
【專利說明】一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于漏電保護(hù)器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下的電氣設(shè)備通常是通過礦井低壓電網(wǎng)來供電。目前，我國煤礦井下普遍采用變壓器中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)(中性點(diǎn)絕緣供電網(wǎng)絡(luò))。如圖3所示，在中性點(diǎn)絕緣供電網(wǎng)絡(luò)中，井下全部采用電纜做為載體，三相導(dǎo)線對(duì)地是絕緣的，絕緣材料具有一定數(shù)值的電阻R1，R2，R3 (即對(duì)地絕緣電阻)，電纜總長度越長，絕緣電阻越??；此外，三根導(dǎo)線對(duì)地也有一定的分布電容Cl，C2，C3 ;同樣，變壓器T本身也具有對(duì)地絕緣電阻和分布電容。實(shí)際上電網(wǎng)各相是通過絕緣電阻R和分布電容C與大地相連。為了避免由于供電網(wǎng)系統(tǒng)漏電造成設(shè)備損壞或人員傷害，通常在供電系統(tǒng)中安裝有漏電保護(hù)裝置，現(xiàn)有的漏電保護(hù)裝置通常存在檢測(cè)精度低，可靠性低，選擇性差、誤跳主開關(guān)，通訊協(xié)議單一、抗干擾能力差等問題，難以滿足煤礦井下選擇性漏電保護(hù)的供電要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、可靠性高且性能穩(wěn)定的礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器。
[0004]本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，包括單片機(jī)、電源單元、液晶顯示模塊、信號(hào)檢測(cè)及處理電路、開關(guān)量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路、通訊模塊和驅(qū)動(dòng)跳閘電路，電源單元與單片機(jī)及液晶顯示模塊相連接為其供電，單片機(jī)通過信號(hào)檢測(cè)及處理電路與安裝在供電系統(tǒng)上的零序電流互感器連接實(shí)現(xiàn)漏電檢測(cè)功能，單片機(jī)分別與液晶顯示模塊、開關(guān)量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路相連接，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)跳閘電路與安裝在供電系統(tǒng)上的跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接實(shí)現(xiàn)跳閘控制功能，單片機(jī)通過通訊模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
[0006]而且，所述的信號(hào)檢測(cè)及處理電路包括零序電壓移相電路、零序電壓調(diào)整電路、過零檢測(cè)電路、第一光電耦合電路、第一反向器、零序電流調(diào)整電路、過電流檢測(cè)電路、第二光電耦合電路、第二反向器；零序電壓移相電路、零序電壓調(diào)整電路、過零檢測(cè)電路、第一光電耦合電路、第一反向器依次相連接，其中，零序電壓移相電路的輸入端與零序電流互感器相連接，第一反向器的輸出端與單片機(jī)相連接；零序電流調(diào)整電路、過電流檢測(cè)電路、第二光電耦合電路、第二反向器依次相連接，其中，零序電流調(diào)整電路的輸入端與零序電流互感器相連接、第二反向器的輸出端與單片機(jī)相連接。
[0007]而且，所述的通訊模塊為以太網(wǎng)通訊模塊、CAN通訊模塊、RS485通訊模塊中的一種或它們的組合。
[0008]而且，所述的跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)為分勵(lì)脫扣器、失壓脫扣器的斷路器、交流接觸器、或磁力啟動(dòng)器。
[0009]而且，所述的單片機(jī)還連接一聲光報(bào)警器。
[0010]而且，所述的單片機(jī)還連接一狀態(tài)指示燈。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]1、本漏電保護(hù)器通過單片機(jī)自動(dòng)檢測(cè)供電系統(tǒng)各個(gè)支路的狀態(tài)，并通過分勵(lì)脫扣器或失壓脫扣器的斷路器、交流接觸器、磁力啟動(dòng)器等組成漏電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)功能，達(dá)到了煤礦井下無中性點(diǎn)接地漏電保護(hù)的準(zhǔn)確性和可靠性要求，從而更好地保護(hù)煤礦井下的饋電安全。
[0013]2、本漏電保護(hù)器可以通過RS485、以太網(wǎng)或CAN通訊方式與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通訊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和保護(hù)；同時(shí)具有聲光報(bào)警功能，從視覺和聽覺兩方面提示工作人員漏電
報(bào)警信息。
[0014]3、本漏電保護(hù)器可以檢測(cè)小于30毫安的漏電流，靈敏度高，可以有效地防止人身觸電事故的發(fā)生。
[0015]4、本漏電保護(hù)器操作簡便，操作人員無需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，即可上手使用，而且監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、報(bào)警功能集于一體，安全可靠，簡單實(shí)用。
[0016]5、本漏電保護(hù)器采用集中控制模式，保證總開關(guān)和支路開關(guān)保護(hù)判斷的一致性，避免了未漏電支路因漏電電流很小而誤動(dòng)作。
[0017]6、本漏電保護(hù)器時(shí)刻監(jiān)測(cè)漏電電流，漏電電流達(dá)到動(dòng)作值時(shí)，迅速跳開漏電支路，顯示漏電故障發(fā)生時(shí)間和漏電點(diǎn)，并有聲光報(bào)警功能，提醒工作人員；漏電故障排除后，仍可調(diào)查過去發(fā)生的故障信息，有利于漏電原因分析，排除漏電安全隱患。更加人性化和智能化。
[0018]7、本漏電保護(hù)器采用漏電電流大者優(yōu)先的原則，實(shí)現(xiàn)了分散性漏電保護(hù)，有幾條支路漏電電流達(dá)到動(dòng)作值，就會(huì)跳幾條支路，不誤跳總開關(guān)。避免大面積停電給煤礦生產(chǎn)環(huán)境和人身，設(shè)備帶來安全隱患。
[0019]8、本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)了煤礦井下無中性點(diǎn)接地供電系統(tǒng)的干線和支線分級(jí)選擇性漏電保護(hù)功能，提高了煤礦自動(dòng)化水平和供電質(zhì)量，更好地保證了人身和機(jī)器設(shè)備安全，有效預(yù)防了煤礦電氣火災(zāi)的發(fā)生，具有免維護(hù)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，配套性好，智能化和人性化強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電壓AC380、660、1140、3300V，頻率50HZ煤礦供電系統(tǒng)中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的電路方框圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的信號(hào)檢測(cè)及處理電路的電路方框圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的應(yīng)用連接示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的選擇性漏電保護(hù)原理圖；
[0024]圖5是本發(fā)明的單片機(jī)內(nèi)置軟件的處理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。[0026]一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，如圖1所示，包括單片機(jī)、電源單元、液晶顯示模塊、信號(hào)檢測(cè)及處理電路、開關(guān)量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路、實(shí)驗(yàn)電路、狀態(tài)指示燈、以太網(wǎng)通訊模塊、CAN通訊模塊、RS485通訊模塊、驅(qū)動(dòng)跳閘電路及聲光報(bào)警器，電源單元與單片機(jī)及液晶顯示模塊相連接為其供電，單片機(jī)通過信號(hào)檢測(cè)及處理電路與安裝在通電系統(tǒng)中的零序電流互感器相連接實(shí)現(xiàn)漏電檢測(cè)功能，單片機(jī)分別與液晶顯示模塊、開關(guān)量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路、實(shí)驗(yàn)電路、狀態(tài)指示燈、以太網(wǎng)通訊模塊、CAN通訊模塊、RS485通訊模塊、驅(qū)動(dòng)跳閘電路及聲光報(bào)警器相連接，該驅(qū)動(dòng)跳閘電路與安裝在供電系統(tǒng)中的跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)出某條支路有漏電故障發(fā)生時(shí)，通過跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制該支路開關(guān)跳閘，從而有選擇性地切斷故障線路，但仍可保證非故障線路安全運(yùn)行的保護(hù)設(shè)施；同時(shí)，單片機(jī)通過RS485通訊模塊、以太網(wǎng)通訊模塊或CAN通訊模塊，將狀態(tài)信息上傳至綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
[0027]如圖2所示，所述的信號(hào)檢測(cè)及處理電路由零序電壓移相電路、零序電壓調(diào)整電路、過零檢測(cè)電路、光電耦合電路1、反向器1、零序電流調(diào)整電路、過電流檢測(cè)電路、光電耦合電路2、反向器2構(gòu)成。零序電壓移相電路、零序電壓調(diào)整電路、過零檢測(cè)電路、光電耦合電路1、反向器I依次相連接，其中零序電壓移相電路的輸入端與零序電流互感器相連接，反向器I的輸出端與單片機(jī)相連接，零序電流調(diào)整電路、過電流檢測(cè)電路、光電耦合電路2、反向器2依次相連接，其中，零序電流調(diào)整電路的輸入端與零序電流互感器相連接、反向器2的輸出端與單片機(jī)相連接。當(dāng)電網(wǎng)漏電時(shí)，信號(hào)檢測(cè)及處理電路從電網(wǎng)中取出零序電流和零序電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)檢測(cè)及處理電路后由單片機(jī)判斷故障支路，最后通過單片機(jī)控制跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)(分勵(lì)脫扣器或失壓脫扣器的斷路器、交流接觸器、磁力啟動(dòng)器)，以切斷故障支路的電源，實(shí)現(xiàn)有選擇性的漏電保護(hù)功能。零序功率方向式選擇性漏電保護(hù)方式具有很強(qiáng)的橫向選擇性和縱向選擇性，可以選擇性地進(jìn)行漏電保護(hù)。
[0028]如圖3所示，本漏電保護(hù)器安裝在煤礦井下變壓器中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)中，漏電保護(hù)器中的零序電流互感器TA連接在供電線路中，脫扣器GF與供電系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)主開關(guān)QF相連接，當(dāng)用電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，線路中電流呈平衡狀態(tài)，互感器中電流相量之和為零(電流是有方向的矢量，如按流出的方向?yàn)椤?+ ”，返回方向?yàn)椤耙弧?，在零序電流互感器中往返的電流大小相等，方向相反，正?fù)相互抵消，即:11+12+13=0。由于一次線圈中沒有剩余電流，所以不會(huì)感應(yīng)二次線圈，漏電保護(hù)器的開關(guān)裝置處于閉合狀態(tài)運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備外殼發(fā)生漏電并有人觸及時(shí)，則在故障點(diǎn)產(chǎn)生分流，此漏電電流經(jīng)人體一大地一沿線分布電容接地，返回變壓器中性點(diǎn)(并未流經(jīng)零序電流互感器)，致使零序電流互感器中流入、流出的電流出現(xiàn)了不平衡(電流相量之和不為零)，一次線圈中產(chǎn)生剩余電流，從而便會(huì)感應(yīng)二次線圈，當(dāng)這個(gè)電流值達(dá)到該漏電保護(hù)器限定的動(dòng)作電流值時(shí)，自動(dòng)開關(guān)脫扣，切斷電源。當(dāng)被保護(hù)電路發(fā)生漏電或有人觸電時(shí)，由于漏電電流的存在，通過TA—次側(cè)各相負(fù)荷電流的相量和不再等于零，即:11+12+13古O產(chǎn)生了漏電電流。在鐵芯中出現(xiàn)了交變磁通，在交變磁通作用下，QF 二次側(cè)線圈就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，此漏電信號(hào)經(jīng)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行處理和比較，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，使主開關(guān)分勵(lì)脫扣器線圈GF通電，驅(qū)動(dòng)主開關(guān)QF自動(dòng)跳閘，迅速切斷被保護(hù)的供電電源，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。用于單相回路漏電保護(hù)器的工作原理與三相回路相同。[0029]本保護(hù)器能夠?qū)崿F(xiàn)礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)，當(dāng)?shù)V井低壓電網(wǎng)中某條支路的某一相發(fā)生人身觸電、單相對(duì)地放電或單相對(duì)地漏電流時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)檢測(cè)出漏電故障并作用于跳閘，從而有選擇性地切斷故障線路，但仍可保證非故障線路安全運(yùn)行的保護(hù)設(shè)施。選擇性漏電保護(hù)原理如圖4所示，圖中，LDl和LD2為漏電點(diǎn)，K1-K4為饋電開關(guān)，QFl和QF2為主控開關(guān)，QS隔離開關(guān)，單片機(jī)內(nèi)置通過零序電流互感器及信號(hào)檢測(cè)及處理電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每條支路是否發(fā)生漏電，并通過驅(qū)動(dòng)跳閘電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)(脫扣器)實(shí)現(xiàn)對(duì)主開關(guān)和分開關(guān)的選擇，在主漏電電路和分漏電電路之間進(jìn)行切換，從而在一套系統(tǒng)上兼容主開關(guān)和分開關(guān)功能，同時(shí)可發(fā)出漏電故障報(bào)警并控制故障電路。
[0030]本保護(hù)器通過單片機(jī)控制外部電路，以便在主漏電電路和分漏電電路之間進(jìn)行切換，從而在一套系統(tǒng)上兼容主開關(guān)和分開關(guān)功能，同時(shí)發(fā)出漏電故障報(bào)警聲光信號(hào)并控制，切斷漏電故障電路，實(shí)現(xiàn)選擇性漏電保護(hù)的功能。
[0031]單片機(jī)內(nèi)置有處理軟件，該軟件的處理流程如圖5所示，設(shè)備上電后，該處理軟件可首先對(duì)其進(jìn)行初始化，以完成一些標(biāo)志位的清零和單片機(jī)的初始化；接下來對(duì)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行判斷，只有在開關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)才進(jìn)行漏電檢測(cè)，然后判斷是主開關(guān)還是分開關(guān)，以便根據(jù)不同的開關(guān)調(diào)用不同的漏電子程序，一旦系統(tǒng)發(fā)生漏電故障，則發(fā)出分閘動(dòng)作信號(hào)，并控制外部開關(guān)，立即切斷電網(wǎng)供電。通過單片機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)了漏電智能選擇和轉(zhuǎn)換，信號(hào)處理電路保證了漏電電流監(jiān)測(cè)精度，并隨時(shí)修正系統(tǒng)電容和系統(tǒng)電網(wǎng)電壓對(duì)漏電電流測(cè)量精度的影響，保證系統(tǒng)運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)。
[0032]本礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器不但原理有突破，采用集中控制模式，解決了分散性漏電問題。而且，采用單片機(jī)和軟件可編程技術(shù)，更加智能化和人性化。適用于煤礦井下，很好地解決了煤礦井下漏電保護(hù)問題。
[0033]需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，其特征在于:包括單片機(jī)、電源單元、液晶顯示模塊、信號(hào)檢測(cè)及處理電路、開關(guān)量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路、通訊模塊和驅(qū)動(dòng)跳閘電路，電源單元與單片機(jī)及液晶顯示模塊相連接為其供電，單片機(jī)通過信號(hào)檢測(cè)及處理電路與安裝在供電系統(tǒng)上的零序電流互感器連接實(shí)現(xiàn)漏電檢測(cè)功能，單片機(jī)分別與液晶顯示模塊、開關(guān)量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路相連接，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)跳閘電路與安裝在供電系統(tǒng)上的跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接實(shí)現(xiàn)跳閘控制功能，單片機(jī)通過通訊模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)相連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，其特征在于:所述的信號(hào)檢測(cè)及處理電路包括零序電壓移相電路、零序電壓調(diào)整電路、過零檢測(cè)電路、第一光電耦合電路、第一反向器、零序電流調(diào)整電路、過電流檢測(cè)電路、第二光電耦合電路、第二反向器；零序電壓移相電路、零序電壓調(diào)整電路、過零檢測(cè)電路、第一光電耦合電路、第一反向器依次相連接，其中，零序電壓移相電路的輸入端與零序電流互感器相連接，第一反向器的輸出端與單片機(jī)相連接；零序電流調(diào)整電路、過電流檢測(cè)電路、第二光電耦合電路、第二反向器依次相連接，其中，零序電流調(diào)整電路的輸入端與零序電流互感器相連接、第二反向器的輸出端與單片機(jī)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，其特征在于:所述的通訊模塊為以太網(wǎng)通訊模塊、CAN通訊模塊、RS485通訊模塊中的一種或它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，其特征在于:所述的跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)為分勵(lì)脫扣器、失壓脫扣器的斷路器、交流接觸器、或磁力啟動(dòng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，其特征在于:所述的單片機(jī)還連接一聲光報(bào)警器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的一種礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護(hù)器，其特征在于:所述的單片機(jī)還連接一狀態(tài)指示燈。
【文檔編號(hào)】H02H3/16GK103427394SQ201310404518
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】李金寶, 張遠(yuǎn), 趙鑫 申請(qǐng)人:天津華寧電子有限公司