專利名稱：剩余電流動作繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及低壓電氣部件，特別涉及一種具有監(jiān)測并控制電氣線路中的剩余 電流功能的剩余電流動作繼電器。
背景技術(shù)：
目前，在工業(yè)和民用的供電系統(tǒng)中，一直存在著火災(zāi)的隱患并伴隨著災(zāi)難的發(fā)生， 它時刻威脅著人類的生命和財產(chǎn)的安全，成為影響了人類正常生產(chǎn)與生存的重大災(zāi)難之 一。隨著科學(xué)技術(shù)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(zāi)的增加。電氣火災(zāi)已成為近年來國內(nèi)的重點火災(zāi)中的主要失火因素之一，在建筑防 火及消防電氣設(shè)計中如何利用現(xiàn)有的電氣消防系統(tǒng)及技術(shù)手段來解決電氣火災(zāi)預(yù)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(jù)2002年《中國火災(zāi) 統(tǒng)計年鑒》公布的資料，從1978年至2002年我國主要城市所發(fā)生的火災(zāi)中，電氣火災(zāi)從占 火災(zāi)總量的5. 7%到27. 5%逐年上升，在火災(zāi)起因中一直居首位。電氣火災(zāi)造成的嚴(yán)重后 果應(yīng)使我們警醒并加以重視。引發(fā)電氣火災(zāi)的原因主要有短路、漏電、過負(fù)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(zāi)不斷發(fā)生，而且這種火 災(zāi)比起短路等引起的火災(zāi)更具隱蔽性，通常是悄悄地發(fā)生，失火后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(rèn)識由于漏電造成火災(zāi)的危害性，及 時發(fā)現(xiàn)漏電情況，加強對漏電的技術(shù)防范措施是當(dāng)前電器放火工作的重要任務(wù)之一。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，高層建筑、公共娛樂場所越來越多。 由于建筑物本身及內(nèi)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(shè)備，使建筑物電氣火災(zāi)的發(fā)生紀(jì)律大大增加，對人民的人身及財產(chǎn)安全造成了很大的威 脅，因此有效控制電氣火災(zāi)，特別是有效控制由漏電、短路、過載等因素引起的火災(zāi)，是當(dāng)前 消防工作的重中之重?，F(xiàn)有電氣火災(zāi)報警器以在電氣火災(zāi)發(fā)生前(即建筑物電氣故障形成階段)發(fā)出報 警信號、采取措施為目的，為有效控制電氣火災(zāi)提出了解決方案，從其結(jié)構(gòu)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(jīng)由電流互感器監(jiān)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(zāi)的漏電、短路、過載等故障，如存在，控制電路即發(fā)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，并發(fā)出報警信號提醒工作人員進行檢查，最 終將電器火災(zāi)隱患消滅在萌芽狀態(tài)，但是現(xiàn)有電氣火災(zāi)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(zāi) 的進一步預(yù)防和控制。從而無法從根本上杜絕電氣火災(zāi)。各種導(dǎo)線及設(shè)備隨著時間的推移，絕緣材料逐漸老化，電氣漏電現(xiàn)象就隨之產(chǎn)生， 當(dāng)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(dǎo)致嚴(yán)重的后果，甚 至?xí)斐扇松韨螂姎饣馂?zāi)事故。如果不采取科學(xué)的監(jiān)測手段，不能及時的準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn) 危險隱患，很難保證人們的最起碼的生命財產(chǎn)安全。[0006]而國內(nèi)尚無能同時具有監(jiān)測和控制電線路中的剩余電流功能的電氣產(chǎn)品，即在中 性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)中作為接地故障保護部件。因此在此技術(shù)領(lǐng)域有著改進和創(chuàng) 新的空間。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對監(jiān)測和控制電線路中的剩余 電流的問題，提供一種剩余電流動作繼電器的技術(shù)方案，使現(xiàn)有技術(shù)問題能得以解決，在應(yīng) 用了本技術(shù)方案的電氣系統(tǒng)的電氣線路中，實現(xiàn)對電氣線路的漏電情況進行實時監(jiān)測，發(fā) 現(xiàn)漏電時，可進行應(yīng)急控制。本實用新型的技術(shù)構(gòu)思是，設(shè)置一零序互感器探測漏電信號，通過采樣電路輸出 至主CPU處理信號，經(jīng)主CPU經(jīng)過計算和處理，將數(shù)據(jù)通過RS485通訊電路，經(jīng)由總線上傳 至上位機，由互感器提取的漏電信息，經(jīng)過漏電采樣電路，輸送至主CPU，由主CPUl經(jīng)過計 算和處理，控制繼電器驅(qū)動電路。本實用新型所采取的技術(shù)方案是一種剩余電流動作繼電器，其特征在于，包括 主CPU、電源處理電路、顯示電路、繼電器驅(qū)動電路、采樣電路、測試電路、開關(guān)量輸入檢測電 路、聲光報警驅(qū)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(qū)動電路與主CPU相連，采樣電路分別與外接輸入端口和主 CPU相連，測試電路與主CPU相連，并與輸出端口相連；開關(guān)量輸入監(jiān)測電路分別與主相應(yīng) 端口相連；聲光報警驅(qū)動電路與主CPU相連；通訊電路與主CPU通過隔離電路相連，并與通 訊端口相連。所述的采樣電路由互感器電路、互感器斷線檢測電路和電流采樣電路組成；其 中互感器斷線檢測電路與主CPU相連，互感器連接電流采樣電路，電流采樣電路和主CPU的 輸入端口相連。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。所述的采樣電路，由電阻1R4連接主CPU的端口，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 與互感器輸入端子并聯(lián)；互感器輸入端子還和穩(wěn)壓管2TVS1連接，穩(wěn)壓管2TVS1和電容2C4 并聯(lián)；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的端口，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的另一端連接二極管2D4的負(fù)極，二極管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于本實用新型剩余電流動作繼電器可以監(jiān)測并控制 用電線路中的剩余電流，還可通過通訊電路進行組網(wǎng)使用，本監(jiān)控單元具有安全可靠，反應(yīng) 靈敏迅速的特點，在電氣系統(tǒng)的電氣線路中，應(yīng)用本技術(shù)方案可實現(xiàn)對電氣線路的漏電情 況進行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)漏電時，可進行應(yīng)急控制，從而可及時發(fā)現(xiàn)漏電情況，加強了漏電的技術(shù)防范措施，本實用新型在電氣系統(tǒng)的電氣線路中應(yīng)用，其作用是可在中性點直接接地 的低壓配電系統(tǒng)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 于TT，TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)中的S部分接線保護，可大大提高電氣系統(tǒng)本身對電氣火災(zāi) 的預(yù)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(jù)外界環(huán)境情況和電氣線路運行的本身性能要求來設(shè)定安全標(biāo)準(zhǔn) 下允許的漏電臨界值，這樣既能對被監(jiān)測的電氣線路漏電情況進行實時的監(jiān)測，對可能導(dǎo) 致危險的漏電因素作到提前預(yù)防，使由電氣漏電引起的火災(zāi)扼殺在預(yù)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(wěn)定性。

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2為采樣電路原理圖；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(fā)明，結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)描述本實用新型如圖1、圖2和圖3所示的剩余電流動作繼電器，采樣電路由互感器電路、互感器斷 線檢測電路和電流采樣電路組成。互感器斷線監(jiān)測電路與主CPU相連，互感器通過電流采 樣電路和主CPU的輸入端口相連。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采集被監(jiān)測電力線路中的剩余電 流，并分析和處理，把分析的結(jié)果顯示，同時通過通訊電路把所有數(shù)據(jù)上傳。本實用新型具有參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)采集和傳遞、顯示及報警功能，還具有輸出測試電 流的能力。如圖2所示，采樣電路，包含互感器斷線檢測和電流采樣部分電路。由電阻1R4的 一端連接主CPU的端口，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并聯(lián)；互 感器輸入端子還和穩(wěn)壓管2TVS1連接，穩(wěn)壓管2TVS1和電容2C4并聯(lián)；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(dāng)互感器正常時，5V信號經(jīng)過電阻2R5后直接接地，故電阻2R5的后端為低電 平信號。該信號經(jīng)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(dāng)互 感器故障時，電阻2R5后端為5V電壓信號，為高電平信號。經(jīng)過比較器2U4A處理后，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(tài)。
5[0023]如圖3所示的測試電路。由光耦2C5連接主CPU的端口，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的另一端連接二極管2D4的負(fù)極，二極管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 的端口保持高電平，使光耦2C5的3、4腳不接通。當(dāng)進行測試時，主CPU的端口輸出低電平， 使光耦2C5的3、4腳接通，這樣，220V的L線，二極管2D4，電阻2R11，2R12和220V的N線 形成了回路。在該回路中產(chǎn)生了測試電流。根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實現(xiàn)本實用新型的方案。
權(quán)利要求一種剩余電流動作繼電器，其特征在于，包括主CPU、電源處理電路、顯示電路、繼電器驅(qū)動電路、采樣電路、測試電路、開關(guān)量輸入檢測電路、聲光報警驅(qū)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(qū)動電路與主CPU相連，采樣電路分別與外接輸入端口和主CPU相連，測試電路與主CPU相連，并與輸出端口相連；開關(guān)量輸入監(jiān)測電路分別與主相應(yīng)端口相連；聲光報警驅(qū)動電路與主CPU相連；通訊電路與主CPU通過隔離電路相連，并與通訊端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余電流動作繼電器，其特征在于所述的采樣電路由互感 器電路、互感器斷線檢測電路和電流采樣電路組成；其中互感器斷線檢測電路與主CPU相 連，互感器連接電流采樣電路，電流采樣電路和主CPU的輸入端口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余電流動作繼電器，其特征在于所述的通訊電路為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(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的剩余電流動作繼電器，其特征在于所述的采 樣電路，由電阻1R4連接主CPU的端口，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 并聯(lián)；互感器輸入端子還和穩(wěn)壓管2TVS1連接，穩(wěn)壓管2TVS1和電容2C4并聯(lián)；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(jù)權(quán)利要求1所述的剩余電流動作繼電器，其特征在于所述的測試電路，由光耦 2C5的2腳連接主CPU的端口，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 一端連接二極管2D4的負(fù)極，二極管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余電流動作繼電器；由主CPU，電源處理電路，顯示電路，繼電器驅(qū)動電路，采樣電路，測試電路，開關(guān)量輸入檢測電路，聲光報警驅(qū)動電路和通訊電路構(gòu)成，應(yīng)用于剩余電流保護系統(tǒng)中，能夠檢測被測線路中的剩余電流，并且在剩余電流超過所設(shè)定的閾值時，及時發(fā)出聲光報警信號，通過RS485通訊總線與上位系統(tǒng)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(yīng)靈敏的特點，可實現(xiàn)對電氣線路的漏電情況進行實時監(jiān)測，其作用是可在中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)中作為接地故障保護部件適用于中性點直接接地低壓配電系統(tǒng)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(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者陳炳杰 申請人:天津北方恒業(yè)電氣技術(shù)有限公司