全方位鑑相鑑幅漏電繼電器的製作方法
2023-07-06 17:39:56 1
專利名稱：全方位鑑相鑑幅漏電繼電器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於三相供電線路中漏電自動斷開緊急保護裝置，具體地說是一種漏電保護裝置。
背景技術：
在三相三線或三相四線配電線路中，為了確保人身和設備的用電安全，均採用漏電保護措施，漏電保護器必須做到當人身觸電或線路漏電超過允許值時，迅速準確的動作，目前的漏電保護器通常具有觸電漏電保護等功能，但存在的主要問題是仍然容易出現死區。如在A、B、C三相線的某相中存在一個50mA的漏電，那麼在互感器線圈中就有一個相應的信號電壓輸出，若在另一相中突然有人觸電，其電流也是50mA時在互感器中就合成了一個電壓，其幅度並沒有發生變化，因此漏電繼電器就鑑別不出這個沒有幅度變化的脈衝信號，這就產生了死區。這個死區的產生給人們的人身安全造成了極大威脅。經檢索目前的同類產品均不能真正360°全方位鑑相，無死角區。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是設計一種360°全方位無死角區、360°全方位脈衝整定值、分斷時間不改變，正確識別脈衝漏電的性質、正確無誤的刪除不該跳閘的正負脈衝信號，數字式分斷、不出現越級跳閘現象，具有二次重合閘快速分斷功能的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是該全方位鑑相鑑幅漏電繼電器，包括零序互感器、信號放大器、合成漏電流指示、超標漏電值選出、正負脈衝識別器、跳閘執行機構、超限脈衝值選出，其特徵在於增設鑑相器、數字式分斷器，零序互感器與信號放大器相連，信號放大器輸出一路與鑑相器、正負脈衝識別器、超限脈衝值選出、數字式分斷器、跳閘執行機構相連，一路與合成漏電流指示相連，信號放大器與鑑相器之間輸出一路通過超標漏電值選出接於數字式分斷器與跳閘執行機構之間。
鑑相器包括存儲器IC3、記數分頻器IC4、鎖相環IC5、運算放大器IC1B，三極體BG1-BG2、電阻R8-R22、電容C4-C9、電位器RK2-RK3。主要作用是1、能夠對原始信號延時320mS；2、能夠得到新變量UB；3、能夠分別出當線路的漏電信號突然增加時能輸出正相位信號，當線路的漏電信號突然下降時能輸出反相位信號。
正負脈衝識別電路包括運算放大器IC2A、IC2D、IC2C、二極體D17-D19、電阻R24-R25、R54-R57、電容C19-C20、C28、電位器RK5。主要作用是輸入一個150Hz的方波信號，將正負脈衝識別出來，並將負脈衝刪除，防止供電線路出現頻繁跳閘。
數字式分斷器包括記數分頻器IC6、二極體D6-D12、D33、三極體BG4、BG6、電阻R33-R39、電容C14-C15。主要作用是控制分斷時間範圍，避免分級管理中的越級跳閘現象。
跳閘執行機構包括三極體BG10-BG12、整流橋D24-D27、二極體D28-D32、發光二極體LED4、繼電器J1、J2、電阻R65-R69、電容C27、開關K、保險管BX。
與現有技術相比，本實用新型的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器由於設計了獨特的能夠延時320mS的鑑相器，且採用數字式分斷，與現有技術相比所具有的有益效果是1、360°全方位脈衝整定值，360°全方位無死角區當合成漏電流的相位不管處於何種相位時，事先設定好的脈衝整定值和分斷時間決不發生變化；2、能夠完全正確的識別正負脈衝信號在線路的諸多漏電信號中那些是該跳閘的正脈衝，那些是不該跳閘的正脈衝，那些是該跳閘的負脈衝，那些是不該跳閘的負脈衝，確保發出正確跳閘指令；3、分斷時間準確無誤，防止越級跳閘現象發生採用新穎的數字手段進行處理，再加上能夠正確的識別脈衝信號的性質，這就保證了決不會發生越級跳閘現象的發生；4、具有二次重合閘快速跳閘功能當漏電繼電器發生跳閘，經延時後二次重合閘時，若此時在線路中存在著超限漏電值時，漏電繼電器將會出現以極快速度跳閘的功能，避免了事故的發生。
圖1是本實用新型的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器的線路原理框圖；圖2是本實用新型的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器的線路原理圖。其中IC1A-IC1D、IC2A-IC2D運算放大器 IC3存儲器 IC4、IC6記數分頻器 IC5鎖相環 BG1-BG12三極體D1-D33二極體 LED1-LED4發光二極體 J1-J2繼電器 C1-C28電容 RK1-RK5電位器K開關 BX保險管 TH零序互感器 AN1-AN2按扭開關 RY可變電阻 IC7、IC8穩壓集成電路 T變壓器 N、M端點具體實施方式
圖1-2是本實用新型的最佳實施例，
以下結合附圖1-2對本實用新型的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器做進一步說明如圖2所示製作一臺本實用新型的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器，主要由零序互感器、信號放大器、合成漏電流指示、超標漏電值選出、正負脈衝識別器、跳閘執行機構、超限脈衝值選出，鑑相器、數字式分斷器組成，零序互感器與信號放大器相連，信號放大器輸出一路與鑑相器、正負脈衝識別器、超限脈衝值選出、數字式分斷器、跳閘執行機構相連，一路與合成漏電流指示相連，信號放大器與鑑相器之間輸出一路通過超標漏電值選出接於數字式分斷器與跳閘執行機構之間。電源由變壓器T、整流橋D20-D23、電阻R63、電容C23-C26、穩壓集成電路IC7-IC8、發光二極體LED3構成，給電路提供正、負9V電壓。鑑相器由存儲器IC3、記數分頻器IC4、鎖相環IC5、運算放大器IC1C，三極體BG1-BG2、電阻R8-R22、電容C4-C9、電位器RK2-RK3組成。電容C4接存儲器IC3的3腳，記數分頻器IC4的10腳、11腳分別連接於存儲器IC3的2腳和6腳，記數分頻器IC4的5腳連接於鎖相環IC5的3腳上，存儲器IC3的8腳通過電位器RK2，接入三極體BG1的基極，發射極接入由運算放大器IC1B、電阻22、電容C8、C9組成的平衡器的6腳，來自運算放大器IC1C的另一路信號通過電阻R21接入運算放大器IC1B的5腳，5腳和6腳之間接有電位器RK3。正負脈衝識別電路由起反向器作用的運算放大器IC2A、單穩態作用的運算放大器IC2B、起正負脈衝識別作用的運算放大IC2C、二極體D17-D19、電阻R24-R25、R54-R57、電容C19-C20、C28、電位器RK5組成。由鑑相器來的信號，經電阻R24、電容C28濾波後送由信號放大器IC2A、IC2D、IC2C所組成的正負脈衝識別器，運算放大器IC2A的3腳接有電阻R55、R56，2接入+150Hz信號，並且通過電阻R54接地，運算放大器IC2D、IC2C之間接有電容C19、C20，二極體D18、D19，以及電阻R57，運算放大器IC2C的8腳輸出。數字式分斷器由記數分頻器IC6、二極體D6-D12、D33、三極體BG4、BG6、電阻R33-R39、電容C14-C15組成。脈衝信號一路經二極體D7送記數分頻器IC6的10腳，另一路經二極體D6、電阻R33、R34送三極體BG4基極，使三極體BG4飽和，電容C14放電解除清零，記數分頻器IC6的5、6、7、9腳分別通過二極體D9、D10、D11、D12接在三極體BG6的基極上。跳閘執行機構由三極體BG10-BG12、整流橋D24-D27、二極體D28-D32、發光二極體LED4、繼電器J1、J2、電阻R65-R69、電容C27、開關K、保險管BX組成。兩路跳閘信號分別通過二極體D29、D30和電阻R65接入三極體BG10的基極，三極體BG10的集電極通過電阻R67接於三極體BG11的基極，繼電器J1、二極體D31、發光二極體LED4並聯接在三極體BG11的集電極，三極體BG12、BG10通過電容C27耦合，繼電器J2、二極體D32並聯接在三極體BG12的集電極，火線上接有保險管BX、開關K、二極體D28，二極體D28和零線之間接整流橋D24-D27。將零序互感器TH套裝在供電線路外，繼電器J1、J2的常開觸點串接在供電線路的引出端。
工作原理與工作過程如下供電線路中的漏電信號由零序互感器TH拾取並送運算放大器IC1D進行放大，經運算放大器IC1D放大的信號一路經二極體D1檢波，電阻R26、電容C11濾波，再經電阻R27、電容C12積分，送運算放大器IC1A「超標漏電值選出」第3腳，由第2腳上的電壓大小通過電阻RK4的整定來確定啟控值，當漏電值達到啟控值時，運算放大器IC1A第1腳輸出高電位一路經二極體D3反饋至第3腳形成自鎖，另一路經電阻R30點亮發光二極體LED1表示漏電值超標，還有一路經二極體D29、電阻R65進入三極體BG10的基極，於是三極體BG10飽和，集電極電壓為零三極體BG11截止，繼電器J1釋放停止工作，供電線路跳閘。
經運算放大器IC1D放大的信號還有一路經電阻R6、R7分壓衰減送入運算放大器IC1C，由第8腳輸出信號分成兩路，一路經電容C4送由存儲器IC3，記數分頻器IC4，鎖相環IC5及運算放大器IC1B所組成的鑑相器，存儲器IC3是用來存儲和延時由運算放大器IC1C第8腳輸出信號的原始量的。由記數分頻器IC4和鎖相環IC5所構成的倍頻器產生了1600HZ的時鐘信號加在了存儲器IC3第2腳和第6腳上，所以存儲器IC3能存儲並延時信號的16個周期即320mS。經延時320mS後的信號經可調電阻RK2可調點，送射隨三極體BG1的基極，由發射極輸出送運算放大器IC1B第6腳，運算放大器IC1C第8腳的輸出信號有一路沒有經過存儲器IC3的延時而直接送到了運算放大器IC1B第5腳，調電位器RK3，在靜態時使運算放大器IC1B第7腳輸出為零，當線路中出現突變信號時，第7腳將有320mS的信號輸出，第7腳輸出的信號的特點是當線路的漏電是突然上升時，320mS的信號是正相位，當線路的漏電是突然下降時，320mS的信號是反相位，該信號經電阻R24、電容C28濾波後送由運算放大器IC2A、IC2D、IC2C所組成的正負脈衝識別器。並由運算放大器IC2D第13腳上的可調電位器RK5來整定超限脈衝值。
正負150Hz信號的產生源自於一個三相座標的發生器來配合完成，它由電阻R40、R41，電容C16、C17，三極體BG7-BG9，二極體D14-D16等元件所組成。設M點為零相位，此時在電容C17和電阻R41上的兩電壓相位與M點的相位前後就差出了120，於是就形成了與供電線路中相位相同的三相電壓，這三個電壓分別經電阻R42、R52、R53送入三個三極體BG7-BG9的基極，並將三個三極體BG7-BG9的集電極電壓合成經三個二極體D15、D16、D14隔離後在電阻R54上合成一點。這個信號就是一個150Hz的方波信號，我們稱它是正150Hz信號。該信號送反相運算放大器IC2A第2腳，在反相運算放大器IC2A第1腳上就得到了一個反相的150Hz信號，稱它為負150Hz信號。
在負150Hz信號中，它的負半周信號正好對準由運算放大器IC1B平衡後第7腳輸出的正相位信號中的正半周，使正半周信號打上了一個60°的凹口，而正半周信號正好對準由運算放大器IC1B平衡後第7腳輸出的反相位信號中的正半周，使正半周的信號上打上了一個60°的凸頭；即線路中的漏電是突增時，它的波形帶有凹口；線路中的漏電是突減時，它的波形帶有凸口。波形的幅度大小是與線路中漏電流的大小成正比，所以通過運算放大器IC2D第13腳上的電壓由電阻RK5實現，即可整定超限脈衝值，由運算放大器IC2D比較後第14腳上輸出的電壓波形就變成了方波，它們分別為雙峰波和單峰波。雙峰波雙峰之間是3.3mS，單峰波單峰之間是20mS，雙峰脈衝是要控制跳閘的脈衝，單峰脈衝是我們不需要的脈衝。
脈衝信號識別器主要是由電容C19、C20、二極體D18、D19、電阻R57、運算放大器IC2C組成。當運算放大器IC2D的14腳輸出雙峰脈衝信號時，即當雙峰脈衝的第一個脈衝出現時，在電容C19、C20上分別充上了1/2幅度的運算放大器IC2D的14腳輸出的信號電壓，電容C20上的電壓小於零伏，所以運算放大器IC2B沒有反應。當第一個峰結束，第二個峰還未到來時電容C19放電並被反充到-9伏，電容C20上的電壓通過電阻R57緩慢放電經3.3mS後第二個峰到來，電容C19-C20又被充電，由於電容C20上的電壓沒有放完，又加上第二次充電的電壓，於是運算放大器IC2C第10腳上的電壓超過零伏(高於第9腳電壓)，第8腳便輸出了一個正脈衝。而對於單峰脈衝，由於峰與峰之間相差了20mS，所以電容C20上的電壓在第二個峰還未到來時就基本放完，所以運算放大器IC2C永遠不會被單峰信號所觸發，於是單峰信號就被刪除了。
被識別出來的信號就送往數字式分斷器電路。數字式分斷器主要由三極體BG4、記數分頻器IC6和三極體BG6組成。在靜態時三極體BG4截止，集電極電壓為高電位，電容C14被充電，該高電位經電阻R37送記數分頻器IC6第11腳，記數分頻器IC6被清零。當運算放大器IC2C第8腳有脈衝信號輸出時，該脈衝信號一路經二極體D7送記數分頻器IC6第10腳進行記數，同時另一路經二極體D6、電阻R33-R34送三極體BG4基極，使三極體BG4飽和，電容C14快速放電解除清零，此時計數器便不斷的進行記錄脈衝數，一個脈衝相當於20mS，如果事先所選定的分斷時間是200mS，只要記錄10個脈衝就夠了，即只要在記數分頻器IC6的第5腳和第7腳加入二極體D9、D11就可以了。當記錄到第10個脈衝時，記數分頻器IC6的第5腳和第7腳同為高電位，三極體BG6的基極也變為高電位，於是發射極就輸出了一個高電壓經二極體D33給電容C21充電，並超過第6腳的電壓，這樣由運算放大器IC2B所構成的脈衝延時單穩態被觸發，第7腳輸出高電位，一路經電阻R62點亮發光二極體LED2說明有脈衝跳閘信號。另一路經二極體D30、電阻R65送三極體BG10基極使其飽和，三極體BG11截止，繼電器J1停止工作，供電線路跳閘，供電暫時停止。當電容C21上的電壓經電阻R58逐步放電，當該電壓下降到低於第6腳電壓時，單穩態運算放大器IC2B翻轉，發光二極體LED2滅，繼電器J1又開始吸合，線路又恢復供電。在運算放大器IC2B單穩態觸發的同時記數電路就停止記數，電容C14又被充電形成高電位，記數分頻器IC6又進入了清零狀態。
當線路出現脈衝跳閘並經延時二次重合閘時，若此時在供電線路中存有超限漏電時，該漏電繼電器將會以極快的速度分斷供電電源。其工作原理是在正常運行中，三極體BG3因基極上接有正偏壓使三極體BG3處於飽和狀態，積分電容C12可以通過三極體BG3充電，也可以通過二極體D2放電，相當於電容C12負端接地。當二次重合閘時運算放大器IC2B第7腳由正電位突變為負電位，該突變的電壓經電容C18加在了三極體BG3的基極上，使三極體BG3瞬間截止一下，使超限漏電流所形成的檢波電壓直接經電阻R27、R29直通運算放大器IC1A第3腳，這是因為由於三極體BG3的截止，電容C12積分通路被阻斷所致，於是出現了快速分斷跳閘。
權利要求1.全方位鑑相鑑幅漏電繼電器，包括零序互感器、信號放大器、合成漏電流指示、超標漏電值選出，正負脈衝識別器、跳閘執行機構、超限脈衝值選出，其特徵在於增設鑑相器、數字式分斷器，零序互感器與信號放大器相連，信號放大器輸出一路與鑑相器、正負脈衝識別器、超限脈衝值選出、數字式分斷器、跳閘執行機構相連，一路與合成漏電流指示相連，信號放大器與鑑相器之間輸出一路通過超標漏電值選出接於數字式分斷器與跳閘執行機構之間。
2.根據權利要求1所述的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器，其特徵在於鑑相器包括存儲器IC3、記數分頻器IC4、鎖相環IC5、運算放大器IC1B，三極體BG1-BG2、電阻R8-R22、電容C4-C9、電位器RK2-RK3，電容C4接存儲器IC3的3腳，記數分頻器IC4的10腳、11腳分別連接於存儲器IC3的2腳和6腳，記數分頻器IC4的5腳連接於鎖相環IC5的3腳上，存儲器IC3的8腳通過電位器RK2，接入三極體BG1的基極，發射極接入由運算放大器IC1B、電阻22、電容C8、C9組成的平衡器的6腳，來自運算放大器IC1C的另一路信號通過電阻R21接入運算放大器IC1B的5腳，5腳和6腳之間接有電位器RK3。
3.根據權利要求1所述的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器，其特徵在於正負脈衝識別電路包括運算放大器IC2A、IC2D、IC2C、二極體D17-D19、電阻R24-R25、R54-R57、電容C19-C20、C28、電位器RK5，由鑑相器來的信號，經電阻R24、電容C28濾波後送由信號放大器IC2A、IC2D、IC2C所組成的正負脈衝識別器，運算放大器IC2A的3腳接有電阻R55、R56，2接入+150HZ信號，並且通過電阻R54接地，運算放大器IC2D、IC2C之間接有電容C19、C20，二極體D18、D19，以及電阻R57，運算放大器IC2C的8腳輸出。
4.根據權利要求1所述的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器，其特徵在於數字式分斷器包括記數分頻器IC6、二極體D6-D12、D33、三極體BG4、BG6、電阻R33-R39、電容C14-C15，脈衝信號一路經二極體D7送記數分頻器IC6的10腳，另一路經二極體D6、電阻R33、R34送三極體BG4基極，使三極體BG4飽和，電容C14放電解除清零，記數分頻器IC6的5、6、7、9腳分別通過二極體D9、D10、D11、D12接在三極體BG6的基極上。
5.根據權利要求1所述的全方位鑑相鑑幅漏電繼電器，其特徵在於跳閘執行機構包括三極體BG10-BG12、整流橋D24-D27、二極體D28-D32、發光二極體LED4、繼電器J1、J2、電阻R65-R69、電容C27、開關K、保險管BX，兩路跳閘信號分別通過二極體D29、D30和電阻R65接入三極體BG10的基極，三極體BG10的集電極通過電阻R67接於三極體BG11的基極，繼電器J1、二極體D31、發光二極體LED4並聯接在三極體BG11的集電極，三極體BG12、BG10通過電容C27耦合，繼電器J2、二極體D32並聯接在三極體BG12的集電極，火線上接有保險管BX、開關K、二極體D28，二極體D28和零線之間接整流橋D24-D27。
專利摘要全方位鑑相鑑幅漏電繼電器，於三相供電線路中漏電自動斷開緊急保護裝置，包括零序互感器、信號放大器、合成漏電流指示、超標漏電值選出，鑑相器、正負脈衝識別器、跳閘執行機構、超限脈衝值選出，其特徵在於增設、鑑相器、數字式分斷器，零序互感器與信號放大器相連，信號放大器輸出一路與鑑相器、正負脈衝識別器、超限脈衝值選出、數字式分斷器、跳閘執行機構相連，一路與合成漏電流指示相連，信號放大器與鑑相器之間輸出一路通過超標漏電值選出接於數字式分斷器與跳閘執行機構之間。具有數字式分斷，360°全方位無死角區、正確識別脈衝漏電的性質、正確無誤的刪除不該跳閘的正負脈衝信號等優點。
文檔編號H02H3/34GK2829175SQ20042015057
公開日2006年10月18日 申請日期2004年10月15日 優先權日2004年10月15日
發明者王玉, 石愛翠 申請人:王玉