剩餘電流動作繼電器的製作方法
2023-07-01 14:00:46
專利名稱：剩餘電流動作繼電器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及低壓電氣部件，特別涉及一種具有監測並控制電氣線路中的剩餘 電流功能的剩餘電流動作繼電器。
背景技術：
目前，在工業和民用的供電系統中，一直存在著火災的隱患並伴隨著災難的發生， 它時刻威脅著人類的生命和財產的安全，成為影響了人類正常生產與生存的重大災難之 一。隨著科學技術的進步與生活水平的提高，用電器具及用電量都與日劇增，隨之也帶來電 氣火災的增加。電氣火災已成為近年來國內的重點火災中的主要失火因素之一，在建築防 火及消防電氣設計中如何利用現有的電氣消防系統及技術手段來解決電氣火災預防及控 制，已成為近期國家消防法定管理部門正在研究解決的重點議題。根據2002年《中國火災 統計年鑑》公布的資料，從1978年至2002年我國主要城市所發生的火災中，電氣火災從佔 火災總量的5. 7%到27. 5%逐年上升，在火災起因中一直居首位。電氣火災造成的嚴重後 果應使我們警醒並加以重視。引發電氣火災的原因主要有短路、漏電、過負荷、接觸不良、 燈具和電熱器具引燃可燃物等。由漏電、過載引起的觸電事故及火災不斷發生，而且這種火 災比起短路等引起的火災更具隱蔽性，通常是悄悄地發生，失火後也難以找出真正的原因 (被短路等假象所掩蓋)，危害性也就更大。因此，充分認識由於漏電造成火災的危害性，及 時發現漏電情況，加強對漏電的技術防範措施是當前電器放火工作的重要任務之一。隨著國民經濟的發展和人們生活水平的提高，高層建築、公共娛樂場所越來越多。 由於建築物本身及內部存在的可燃物，特別是裝修中使用的易燃材料以及不斷增加的用電 設備，使建築物電氣火災的發生紀律大大增加，對人民的人身及財產安全造成了很大的威 脅，因此有效控制電氣火災，特別是有效控制由漏電、短路、過載等因素引起的火災，是當前 消防工作的重中之重。現有電氣火災報警器以在電氣火災發生前(即建築物電氣故障形成階段)發出報 警信號、採取措施為目的，為有效控制電氣火災提出了解決方案，從其結構來說，包括電流 互感器和斷路器，以及與斷路器的控制輸入端及電流互感器的輸出端相連的控制電路。其 總的工作過程控制電路經由電流互感器監測用電線路的電流變化，從而確定用電線路是 否存在能引起電氣火災的漏電、短路、過載等故障，如存在，控制電路即發出控制信號控制 斷路器斷開，使存在電氣故障的用電線路斷路，並發出報警信號提醒工作人員進行檢查，最 終將電器火災隱患消滅在萌芽狀態，但是現有電氣火災報警器只能作為獨立的報警器或接 觸器來單獨使用，無法達到報警和控制一體化的目的，從某種程度來說，限制了對電氣火災 的進一步預防和控制。從而無法從根本上杜絕電氣火災。各種導線及設備隨著時間的推移，絕緣材料逐漸老化，電氣漏電現象就隨之產生， 當電氣漏電達到一定程度即絕緣材料不再有效的起絕緣作用時，就將導致嚴重的後果，甚 至會造成人身傷害或電氣火災事故。如果不採取科學的監測手段，不能及時的準確的發現 危險隱患，很難保證人們的最起碼的生命財產安全。[0006]而國內尚無能同時具有監測和控制電線路中的剩餘電流功能的電氣產品，即在中 性點直接接地的低壓配電系統中作為接地故障保護部件。因此在此技術領域有著改進和創 新的空間。
發明內容本實用新型的目的就是為克服現有技術的不足，針對監測和控制電線路中的剩餘 電流的問題，提供一種剩餘電流動作繼電器的技術方案，使現有技術問題能得以解決，在應 用了本技術方案的電氣系統的電氣線路中，實現對電氣線路的漏電情況進行實時監測，發 現漏電時，可進行應急控制。本實用新型的技術構思是，設置一零序互感器探測漏電信號，通過採樣電路輸出 至主CPU處理信號，經主CPU經過計算和處理，將數據通過RS485通訊電路，經由總線上傳 至上位機，由互感器提取的漏電信息，經過漏電採樣電路，輸送至主CPU，由主CPUl經過計 算和處理，控制繼電器驅動電路。本實用新型所採取的技術方案是一種剩餘電流動作繼電器，其特徵在於，包括 主CPU、電源處理電路、顯示電路、繼電器驅動電路、採樣電路、測試電路、開關量輸入檢測電 路、聲光報警驅動電路和通訊電路；其中，電源處理電路的輸出端連接主CPU的電源接口， 顯示電路與主CPU相連，繼電器驅動電路與主CPU相連，採樣電路分別與外接輸入埠和主 CPU相連，測試電路與主CPU相連，並與輸出埠相連；開關量輸入監測電路分別與主相應 埠相連；聲光報警驅動電路與主CPU相連；通訊電路與主CPU通過隔離電路相連，並與通 訊埠相連。所述的採樣電路由互感器電路、互感器斷線檢測電路和電流採樣電路組成；其 中互感器斷線檢測電路與主CPU相連，互感器連接電流採樣電路，電流採樣電路和主CPU的 輸入埠相連。所述的通訊電路為RS485通訊電路；通訊電路與主CPU相連，通訊電路同樣 直接與總線相連。所述的採樣電路，由電阻1R4連接主CPU的埠，電阻1R4連接比較器2U4Ai的1 腳；比較器2U4A的2腳連接電容1C6、電阻2R7和電阻2R5 ；其中，電容1C6和電阻2R7另一 端接地，電阻2R5另一端連接5V電源；比較器2U4A的3腳連接電容1C5和電阻2R6，電容 1C5的另一端接地；比較器2U4A的4腳接地，8腳連接5V電源；電阻2R6的另一端連接到 濾波器2TO上，濾波器2TO連接電阻2R6的同一個腳還連接了電阻2R5，電阻2R5的另一端 接5V電源；濾波器2TO的不連接2R5的另一組線圈中的一個腳接地；濾波器2TO另兩個腳 與互感器輸入端子並聯；互感器輸入端子還和穩壓管2TVS1連接，穩壓管2TVS1和電容2C4 並聯；電容2C2、電容2C3的一端分別與互感器輸入端子連接，另一端分別接地。所述的測試電路，由光耦2C5的2腳連接主CPU的埠，光耦2C5的1腳連接5V 電源，光耦2C5的3腳連接端子1JX3的5腳，光耦2C5的4腳連接電阻2R12，電阻2R12的 另一端連接電阻2R11，電阻2R11的另一端連接二極體2D4的負極，二極體2D4的正極連接 220V電源的L極，端子1JX3的6腳和7腳相連。本實用新型的有益效果是由於本實用新型剩餘電流動作繼電器可以監測並控制 用電線路中的剩餘電流，還可通過通訊電路進行組網使用，本監控單元具有安全可靠，反應 靈敏迅速的特點，在電氣系統的電氣線路中，應用本技術方案可實現對電氣線路的漏電情 況進行實時監測，發現漏電時，可進行應急控制，從而可及時發現漏電情況，加強了漏電的技術防範措施，本實用新型在電氣系統的電氣線路中應用，其作用是可在中性點直接接地 的低壓配電系統中作為接地故障保護部件，也可用來對人身提供間接接觸電擊保護；適用 於TT，TN-S系統和TN-C-S系統中的S部分接線保護，可大大提高電氣系統本身對電氣火災 的預防和控制的自動化水平，具有實用價值和推廣價值。用電單位可根據外界環境情況和電氣線路運行的本身性能要求來設定安全標準 下允許的漏電臨界值，這樣既能對被監測的電氣線路漏電情況進行實時的監測，對可能導 致危險的漏電因素作到提前預防，使由電氣漏電引起的火災扼殺在預兆之中，有效地避免 了因電氣漏電造成的事故，有保證了用電單位的用電穩定性。
圖1為本實用新型的電路結構框圖；圖2為採樣電路原理圖；圖3為測試電路原理圖。
具體實施方式
為了更清楚的理解本發明，結合附圖和實施例詳細描述本實用新型如圖1、圖2和圖3所示的剩餘電流動作繼電器，採樣電路由互感器電路、互感器斷 線檢測電路和電流採樣電路組成。互感器斷線監測電路與主CPU相連，互感器通過電流採 樣電路和主CPU的輸入埠相連。通訊電路為RS485通訊電路。通訊電路與主CPU相連，通訊電路同樣直接與總線 相連。本實用新型的作用就是不停的通過零序互感器採集被監測電力線路中的剩餘電 流，並分析和處理，把分析的結果顯示，同時通過通訊電路把所有數據上傳。本實用新型具有參數設定、數據採集和傳遞、顯示及報警功能，還具有輸出測試電 流的能力。如圖2所示，採樣電路，包含互感器斷線檢測和電流採樣部分電路。由電阻1R4的 一端連接主CPU的埠，電阻1R4的另一端連接比較器2U4A的1腳；2U4A的2腳連接電容 1C6、電阻2R7和電阻2R5 ；其中，電容1C6和電阻2R7的另一端接地，電阻2R5另一端連接 5V電源；比較器2U4A的3腳連接電容1C5和電阻2R6，電容1C5的另一端接地；比較器2U4A 的4腳接地，8腳連接5V電源；電阻2R6的另一端連接到濾波器2TO上，濾波器2TO連接電 阻2R6的同一個腳還連接了電阻2R5，電阻2R5的另一端接5V電源；濾波器2TO的不連接 電阻2R5的另一組線圈中的一個腳接地；濾波器邪5另兩個腳與互感器輸入端子並聯；互 感器輸入端子還和穩壓管2TVS1連接，穩壓管2TVS1和電容2C4並聯；電容2C2、電容2C3的 一端分別與互感器輸入端子連接，另一端分別接地。其具體工作原理為由電源處理電路提 供5V信號。當互感器正常時，5V信號經過電阻2R5後直接接地，故電阻2R5的後端為低電 平信號。該信號經過電阻2R6連接到比較器2U4A的3腳。與2U4A的2腳接收到的電平信 號進行比較，這時比較器反向，故2U4A的1腳輸出低電平信號，被主CPU收到。反之，當互 感器故障時，電阻2R5後端為5V電壓信號，為高電平信號。經過比較器2U4A處理後，輸出 高電平信號，被主CPU接收。如此便可通過本電路分析互感器的狀態。
5[0023]如圖3所示的測試電路。由光耦2C5連接主CPU的埠，光耦2C5的1腳連接5V電源，光耦2C5的3腳連接端子1JX3的5腳，光耦2C5的4腳連接電阻2R12，電阻2R12的 另一端連接電阻2R11，電阻2R11的另一端連接二極體2D4的負極，二極體2D4的正極連接 220V電源的L極，端子1JX3的6腳和7腳相連。其具體工作原理為不進行測試時，主CPU 的埠保持高電平，使光耦2C5的3、4腳不接通。當進行測試時，主CPU的埠輸出低電平， 使光耦2C5的3、4腳接通，這樣，220V的L線，二極體2D4，電阻2R11，2R12和220V的N線 形成了迴路。在該迴路中產生了測試電流。根據上述說明，結合本領域技術可實現本實用新型的方案。
權利要求一種剩餘電流動作繼電器，其特徵在於，包括主CPU、電源處理電路、顯示電路、繼電器驅動電路、採樣電路、測試電路、開關量輸入檢測電路、聲光報警驅動電路和通訊電路；其中，電源處理電路的輸出端連接主CPU的電源接口，顯示電路與主CPU相連，繼電器驅動電路與主CPU相連，採樣電路分別與外接輸入埠和主CPU相連，測試電路與主CPU相連，並與輸出埠相連；開關量輸入監測電路分別與主相應埠相連；聲光報警驅動電路與主CPU相連；通訊電路與主CPU通過隔離電路相連，並與通訊埠相連。
2.根據權利要求1所述的剩餘電流動作繼電器，其特徵在於所述的採樣電路由互感 器電路、互感器斷線檢測電路和電流採樣電路組成；其中互感器斷線檢測電路與主CPU相 連，互感器連接電流採樣電路，電流採樣電路和主CPU的輸入埠相連。
3.根據權利要求1所述的剩餘電流動作繼電器，其特徵在於所述的通訊電路為RS485 通訊電路；通訊電路與主CPU相連，通訊電路同樣直接與總線相連。
4.根據權利要求1或權利要求2所述的剩餘電流動作繼電器，其特徵在於所述的採 樣電路，由電阻1R4連接主CPU的埠，電阻1R4連接比較器2U4Ai的1腳；比較器2U4A的 2腳連接電容1C6、電阻2R7和電阻2R5 ；其中，電容1C6和電阻2R7另一端接地，電阻2R5另 一端連接5V電源；比較器2U4A的3腳連接電容1C5和電阻2R6，電容1C5的另一端接地； 比較器2U4A的4腳接地，8腳連接5V電源；電阻2R6的另一端連接到濾波器2TO上，濾波 器2TO連接電阻2R6的同一個腳還連接了電阻2R5，電阻2R5的另一端接5V電源；濾波器 2U5的不連接2R5的另一組線圈中的一個腳接地；濾波器2U5另兩個腳與互感器輸入端子 並聯；互感器輸入端子還和穩壓管2TVS1連接，穩壓管2TVS1和電容2C4並聯；電容2C2、電 容2C3的一端分別與互感器輸入端子連接，另一端分別接地。
5.根據權利要求1所述的剩餘電流動作繼電器，其特徵在於所述的測試電路，由光耦 2C5的2腳連接主CPU的埠，光耦2C5的1腳連接5V電源，光耦2C5的3腳連接端子1JX3 的5腳，光耦2C5的4腳連接電阻2R12，電阻2R12的另一端連接電阻2R11，電阻2R11的另 一端連接二極體2D4的負極，二極體2D4的正極連接220V電源的L極，端子1JX3的6腳和 7腳相連。
專利摘要本實用新型提供一種剩餘電流動作繼電器；由主CPU，電源處理電路，顯示電路，繼電器驅動電路，採樣電路，測試電路，開關量輸入檢測電路，聲光報警驅動電路和通訊電路構成，應用於剩餘電流保護系統中，能夠檢測被測線路中的剩餘電流，並且在剩餘電流超過所設定的閾值時，及時發出聲光報警信號，通過RS485通訊總線與上位系統或者計算機相連，通訊線路具有安全可靠，可通訊距離長的特點，反應靈敏的特點，可實現對電氣線路的漏電情況進行實時監測，其作用是可在中性點直接接地的低壓配電系統中作為接地故障保護部件適用於中性點直接接地低壓配電系統中的接地故障保護，也可用來對人身提供間接接觸電擊保護。
文檔編號H02H3/32GK201623456SQ20102013936
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月24日 優先權日2010年3月24日
發明者陳炳傑 申請人:天津北方恆業電氣技術有限公司