一種低壓線路保護電路的製作方法
2023-09-17 04:12:55 1
專利名稱：一種低壓線路保護電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及市電安全領域，尤其涉及一種低壓線路保護電路。
背景技術：
低壓電網系統通常是需要配置配電保護報警裝置的。常見的配電保護裝置有漏電保護報警裝置、電流過載(過流)保護報警裝置、過壓保護報警裝置、欠壓保護報警裝置等。 其中的電流過載(過流)保護報警裝置是用於監測電網的電流，以防止因用電設備的增多， 負荷的加大會引起載流元件的過載。如果電網長時間處於過流狀態，則將可能引發電氣火災，對生產、生活造成極大的影響。因此，對電網的過載電流進行監測報警，在其發生火災前及時報警提示，將大大降低險情的發生。而傳統的市電電網的保護報警裝置主要存在以下不足單一的具有過壓保護功能或過流/短路保護功能，且其報警裝置僅限於本地報警而不能與其它報警裝置聯動，即使現有的保護報警裝置之間相互連結構成報警系統，其報警系統多為使用於複雜電力系統的高等級安全裝置，設備成本過高，不利於民間推廣使用。
實用新型內容針對現有技術方案的不足，本實用新型提出一種集成了過壓保護功能和過流/短路保護功能，設置有報警信號接收單元和RS232通信單元，通過單片機進行綜合功能控制及管理的低壓線路保護電路。本實用新型採用的技術方案如下一種低壓線路保護電路，其特徵在於，包括—過電壓信號採集單元，其輸入端並聯於被測電壓的零、火線兩端，輸出端接於單片機控制單元的I/O埠 ；一過電流/短路信號採集單元，其輸入端串接於被測電流的火線，輸出端接於單片機控制單元的I/O埠 ；一 RS232通信單元，其數據接口端接於單片機控制單元的I/O埠 ；一外部報警信號接收單元，其一端通過線纜接外部報警裝置的電壓信號輸出端， 另一端接單片機控制單元的I/O埠 ；一揚聲器報警單元，其輸入端接單片機控制單元的I/O埠 ；一斷電脫扣動作執行單元，其輸入迴路端接於單片機控制單元的I/O埠，其輸出迴路端串接於被測線路的火線；一電力線載波發生單元，其電源的開關控制信號輸入端接單片機控制單元的I/O 埠，輸出耦合至電力線纜上；一單片機控制單元，分別接上述的過電壓信號採集單元、過電流/短路信號採集單元、RS232通信單元、外部報警信號接收單元、揚聲器報警單元、斷電脫扣動作執行單元、 電力線載波發生單元。[0015]進一步的，所述過壓信號採集單元包括電壓互感器、整流濾波電路、門限比較器、 光耦隔離電路，所述電壓互感器的輸入端接於被測線路的零、火線兩端，輸出端接所述整流濾波電路，所述整流濾波電路的電壓輸出端接所述門限比較器的同相輸入端，所述門限比較器的輸出端接所述光耦隔離電路的輸入端，所述所述光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元。進一步的，所述過電流/短路信號採集單元包括電流互感器、整流濾波電路、第一門限比較器、第二門限比較器、第一光耦隔離電路、第二光耦隔離電路，所述電流互感器的輸入端串接於所述被測線路的火線，輸出端接所述整流濾波電路，所述整流濾波電路的電壓輸出端分別接所述第一門限比較器、第二門限比較器的反相輸入端，所述第一門限比較器的輸出端接第一光耦隔離電路的輸入端，所述第一光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元，所述第二門限比較器的輸出端接第二光耦隔離電路的輸入端，所述第二光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元。進一步的，所述RS232通信單元包括兩個分別用於發送數據和接收數據的光耦隔離電路，所述用於發送數據的光耦隔離電路的光耦器件的光敏三極體一側具有一三極體開關，所述用於接收數據的光耦隔離電路的光耦器件的發光二極體側具有一三極體開關， 所述三級管開關使用獨立的電源和地。進一步的，所述外部報警信號接收單元是一用於邏輯電平轉換的光耦隔離電路。進一步的所述電力線載波發生單元包括由2個時基電路構成的兩個不同頻率的振蕩電路級聯後接於一耦合變壓器組成高頻調製脈衝信號發生電路。進一步的，所述斷電脫扣動作執行單元是一輸出迴路為常閉觸點的電磁繼電器。本實用新型通過採用上述技術方案，具有的有益效果是1.在同一電路裝置中實現了過壓保護和過流/斷路保護的功能；2.可接以通過通信接口擴展為線路保護系統，提高了電氣系統的安全性；3.線路保護電路硬體結構簡單，成本較低，便於推廣使用。
圖1是本實用新型的結構框圖。圖2是本是用新型的電路原理圖。
具體實施方式
現結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。一種低壓線路保護電路，具有以下單元模塊一過電壓信號採集單元1，其輸入端並聯於被測電壓的零、火線兩端，輸出端接於單片機控制單元的用於過壓信號輸入的I/O埠 ；一過電流/短路信號採集單元2，其輸入端串接於被測電流的火線，輸出端接於單片機控制單元的用於過流、短路信號輸入的I/O埠 ；一RS232通信單元3，其數據接口端接於單片機控制單元的用於數據收發的I/O端 Π ；一外部報警信號接收單元4，其一端通過線纜接外部報警裝置的電壓信號輸出端，另一端接單片機控制單元的用於報警信號輸入的I/O埠 ；一揚聲器報警單元5，其輸入端接單片機控制單元的用於音頻報警信號輸出的I/ 0埠；一斷電脫扣動作執行單元6，其輸入迴路端接於單片機控制單元的用於脫扣動作信號輸出的I/O埠，其輸出迴路端串接於被測線路的火線；一電力線載波發生單元7，其電源的開關控制信號輸入端接單片機控制單元的用於控制輸出的I/O埠，輸出耦合至電力線纜上；一單片機控制單元8，分別接上述的過電壓信號採集單元1、過電流/短路信號採集單元2、RS232通信單元3、外部報警信號接收單元4、揚聲器報警單元5、斷電脫扣動作執行單元6、電力線載波發生單元7。作為一優選的實施方式，所述過壓信號採集單元1是由電壓互感器、整流濾波電路、門限比較器、光耦隔離電路順次連接構成，所述電壓互感器的輸入端接於被測線路的零、火線兩端，輸出端接所述整流濾波電路，所述整流濾波電路的電壓輸出端接所述門限比較器的同相輸入端，所述門限比較器的輸出端接所述光耦隔離電路的輸入端，所述光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元，具體實施例如附圖2所示當電壓互感器Bl初級線圈有AC220V電壓時，次級輸出AC2. 2V，即Bl按100 1的比例輸出電壓檢測信號，所述電壓檢測信號經二極體Dl整流、電容C1、C2濾波，由電阻R1、 R2分壓後加到集成運放IC7第3腳(同相輸入端)，電阻R3、R5串聯接於一 12V電壓的電源，用於分壓獲得門限電壓，電阻R3、R5的連接點接集成運放IC7第2腳(反相輸入端)， 當集成運放IC7的第3腳電壓大於其2腳電壓時，集成運放IC7內部比較器進行翻轉，其1 腳由低電平變高電平，直接加到光耦器件Tl的1腳，使光耦器件Tl導通，光耦器件Tl第3 腳由原來的高電平變為低電平，加到89C51單片機ICl的第13腳，當89C51單片機檢測到其I/O 口的第13腳為低電平時，判斷所測線路發生過壓故障。作為一優選的實施方式，所述過電流/短路信號採集單元包括電流互感器、整流濾波電路、第一門限比較器、第二門限比較器、第一光耦隔離電路、第二光耦隔離電路，所述電流互感器的輸入端串接於所述被測線路的火線，輸出端接所述整流濾波電路，所述整流濾波電路的電壓輸出端分別接所述第一門限比較器、第二門限比較器的反相輸入端，所述第一門限比較器的輸出端接第一光耦隔離電路的輸入端，所述第一光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元，所述第二門限比較器的輸出端接第二光耦隔離電路的輸入端，所述第二光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元，具體實施例如附圖2所示當火線電流出現過電流時，電流互感器B2的初級根據感應出隨所述電流大小變化而變化的交流電壓信號，所述電壓信號耦合至其次級輸出，所述電流互感器B2的次級介於電阻R7、R8串聯構成的分壓調節電路，電阻R7、R8的連接點(即分壓取樣點)通過整流二極體D2接於由電容C6-C9、電阻R9組成的Π型濾波電路，所述Π型濾波電路的電壓輸出端接集成運放IC8的第2腳(反向輸入端)，電阻R10、R12串聯接於一 12V電壓的電源，用於分壓獲得門限電壓，電阻R10、R12的連接點接集成運放IC8第3腳(反相輸入端)，當IC8 的第2腳電壓大於其3腳電壓時，集成運放IC8內部比較器進行翻轉，其1腳由低電平變高電平，直接加到光耦器件T2的輸入引腳，光耦器件T2的輸出端導通，即其輸出由高電平變為低電平，輸出信號加於89C51單片機ICl的第1引腳，當89C51單片機檢測到其I/O 口的第1腳為低電平時，判斷所測線路發生過電流的故障。如上所述Π型濾波電路的電壓輸出端的另一路接另一個門檻電壓較高的電壓比較器，用於監測判斷線路的短路故障，其原理同於上述的過電流信號採集單元，在此不再贅述。作為一優選的實施方式，所述RS232通信單元包括兩個分別用於發送數據和接收數據的光耦隔離電路，所述用於發送數據的光耦隔離電路的光耦器件的光敏三極體一側具有一三極體開關，所述用於接收數據的光耦隔離電路的光耦器件的發光二極體側具有一三極體開關，所述三級管開關使用獨立的電源和地。作為一優選的實施方式，所述外部報警信號接收單元是一用於邏輯電平轉換的光耦隔離電路。作為一優選的實施方式，所述電力線載波發生單元包括由2個時基電路構成的兩個不同頻率的振蕩電路級聯後接於一耦合變壓器組成高頻調製脈衝信號發生電路，具體實施例如附圖2所示所述電力線載波發生電路是由555晶片Ul、555晶片U2、電阻R33-R39、耦合變壓器BT1、電容C33-C37連接組成，當單片機控制單元8的單片機ICl第31腳輸出高電位經電阻R限流使三極體VT8導通，為555晶片Ul和555晶片U2提供電源，晶片U1、U2分別是 555時基電路組成的兩個不同頻率的振蕩電路。第一塊555晶片Ul構成低頻振蕩電路，頻率Fl主要由電容C33、電阻R34決定，3腳輸出頻率為Fl的低頻信號。當555晶片Ul的3 腳輸出高電平時，第二塊555晶片U2構成的高頻振蕩電路工作，其振蕩頻率F2主要由C35、 R36決定，且第二個的振蕩頻率F2遠大於第一個的振蕩頻率Fl，這樣在第二塊555晶片U2 的3腳輸出振蕩頻率為F2的脈衝調製信號，該調製信號通過由高頻的三極體VT9、耦合變壓器BT1、電容C37、電容C38組成的驅動電路在電力線上產生高頻調製脈衝，高頻調製脈衝信號經電力線傳輸至消防控制中心，由消防控制中心載波主機接收載波報警信號。作為一優選的實施方式，所述斷電脫扣動作執行單元是一輸出迴路為常閉觸點的電磁繼電器。儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和範圍內，在形式上和細節上可以對本發明做出各種變化，均為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種低壓線路保護電路，其特徵在於，包括一過電壓信號採集單元，其輸入端並聯於被測電壓的零、火線兩端，輸出端接於單片機控制單元的I/O埠 ；一過電流/短路信號採集單元，其輸入端串接於被測電流的火線，輸出端接於單片機控制單元的I/O埠 ；一 RS232通信單元，其接口端接於單片機控制單元的I/O埠 ； 一外部報警信號接收單元，其一端通過線纜接外部報警裝置的電壓信號輸出端，另一端接單片機控制單元的I/O埠 ；一揚聲器報警單元，其輸入端接單片機控制單元的I/O埠 ； 一斷電脫扣動作執行單元，其輸入迴路端接於單片機控制單元的I/O埠，其輸出迴路端串接於被測線路的火線；一電力線載波發生單元，其電源的開關控制信號輸入端接單片機控制單元的I/O埠，輸出耦合至電力線纜上；一單片機控制單元，分別接上述的過電壓信號採集單元、過電流/短路信號採集單元、 RS232通信單元、外部報警信號接收單元、揚聲器報警單元、斷電脫扣動作執行單元、電力線載波發生單元。
2.如權利要求1所述的一種低壓線路保護電路，其特徵在於所述過壓信號採集單元包括電壓互感器、整流濾波電路、門限比較器、光耦隔離電路，所述電壓互感器的輸入端接於被測線路的零、火線兩端，輸出端接所述整流濾波電路，所述整流濾波電路的電壓輸出端接所述門限比較器的同相輸入端，所述門限比較器的輸出端接所述光耦隔離電路的輸入端，所述所述光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元。
3.如權利要求1所述的一種低壓線路保護電路，其特徵在於所述過電流/短路信號採集單元包括電流互感器、整流濾波電路、第一門限比較器、第二門限比較器、第一光耦隔離電路、第二光耦隔離電路，所述電流互感器的輸入端串接於所述被測線路的火線，輸出端接所述整流濾波電路，所述整流濾波電路的電壓輸出端分別接所述第一門限比較器、第二門限比較器的反相輸入端，所述第一門限比較器的輸出端接第一光耦隔離電路的輸入端， 所述第一光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元，所述第二門限比較器的輸出端接第二光耦隔離電路的輸入端，所述第二光耦隔離電路的輸出端接單片機控制單元。
4.如權利要求1所述的一種低壓線路保護電路，其特徵在於所述RS232通信單元包括兩個分別用於發送數據和接收數據的光耦隔離電路，所述用於發送數據的光耦隔離電路的光耦器件的光敏三極體一側具有一三極體開關，所述用於接收數據的光耦隔離電路的光耦器件的發光二極體側具有一三極體開關。
5.如權利要求1所述的一種低壓線路保護電路，其特徵在於所述外部報警信號接收單元是一光耦隔離電路。
6.如權利要求1所述的一種低壓線路保護電路，其特徵在於所述電力線載波發生單元包括由2個時基電路構成的兩個不同頻率的振蕩電路級聯後接於一耦合變壓器組成高頻調製脈衝信號發生電路。
7.如權利要求1所述的一種低壓線路保護電路，其特徵在於所述斷電脫扣動作執行單元是一輸出迴路為常閉觸點的電磁繼電器。
專利摘要本實用新型涉及市電安全領域，尤其涉及一種低壓線路保護電路。本實用新型所採用的技術方案是一種低壓線路保護電路，由過電壓信號採集單元、過電流/短路信號採集單元、RS232通信單元、外部報警信號接收單元、揚聲器報警單元、斷電脫扣動作執行單元和電力線載波發生單元分別連接一單片機控制單元構成。本實用新型通過採用上述方案，在同一電路裝置中實現了過壓保護和過流/斷路保護的功能，且可接以通過通信接口擴展為線路保護系統，提高了電氣系統的安全性。
文檔編號G01R19/165GK202004426SQ201020699159
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者傅俊豪, 傅漢水 申請人:福建俊豪電子有限公司