專利名稱：全方位鑒相鑒幅漏電繼電器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于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，均采用漏電保護措施，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(xiàn)死區(qū)。如在A、B、C三相線的某相中存在一個50mA的漏電，那么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，其幅度并沒有發(fā)生變化，因此漏電繼電器就鑒別不出這個沒有幅度變化的脈沖信號，這就產生了死區(qū)。這個死區(qū)的產生給人們的人身安全造成了極大威脅。經(jīng)檢索目前的同類產品均不能真正360°全方位鑒相，無死角區(qū)。
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(qū)、360°全方位脈沖整定值、分斷時間不改變，正確識別脈沖漏電的性質、正確無誤的刪除不該跳閘的正負脈沖信號，數(shù)字式分斷、不出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象，具有二次重合閘快速分斷功能的全方位鑒相鑒幅漏電繼電器。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該全方位鑒相鑒幅漏電繼電器，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、正負脈沖識別器、跳閘執(zhí)行機構、超限脈沖值選出，其特征在于增設鑒相器、數(shù)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鑒相器、正負脈沖識別器、超限脈沖值選出、數(shù)字式分斷器、跳閘執(zhí)行機構相連，一路與合成漏電流指示相連，信號放大器與鑒相器之間輸出一路通過超標漏電值選出接于數(shù)字式分斷器與跳閘執(zhí)行機構之間。
鑒相器包括存儲器IC3、記數(shù)分頻器IC4、鎖相環(huán)IC5、運算放大器IC1B，三極管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。
正負脈沖識別電路包括運算放大器IC2A、IC2D、IC2C、二極管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，將正負脈沖識別出來，并將負脈沖刪除，防止供電線路出現(xiàn)頻繁跳閘。
數(shù)字式分斷器包括記數(shù)分頻器IC6、二極管D6-D12、D33、三極管BG4、BG6、電阻R33-R39、電容C14-C15。主要作用是控制分斷時間范圍，避免分級管理中的越級跳閘現(xiàn)象。
跳閘執(zhí)行機構包括三極管BG10-BG12、整流橋D24-D27、二極管D28-D32、發(fā)光二極管LED4、繼電器J1、J2、電阻R65-R69、電容C27、開關K、保險管BX。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的全方位鑒相鑒幅漏電繼電器由于設計了獨特的能夠延時320mS的鑒相器，且采用數(shù)字式分斷，與現(xiàn)有技術相比所具有的有益效果是1、360°全方位脈沖整定值，360°全方位無死角區(qū)當合成漏電流的相位不管處于何種相位時，事先設定好的脈沖整定值和分斷時間決不發(fā)生變化；2、能夠完全正確的識別正負脈沖信號在線路的諸多漏電信號中那些是該跳閘的正脈沖，那些是不該跳閘的正脈沖，那些是該跳閘的負脈沖，那些是不該跳閘的負脈沖，確保發(fā)出正確跳閘指令；3、分斷時間準確無誤，防止越級跳閘現(xiàn)象發(fā)生采用新穎的數(shù)字手段進行處理，再加上能夠正確的識別脈沖信號的性質，這就保證了決不會發(fā)生越級跳閘現(xiàn)象的發(fā)生；4、具有二次重合閘快速跳閘功能當漏電繼電器發(fā)生跳閘，經(jīng)延時后二次重合閘時，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(xiàn)以極快速度跳閘的功能，避免了事故的發(fā)生。


圖1是本實用新型的全方位鑒相鑒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鑒相鑒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(shù)分頻器 IC5鎖相環(huán) BG1-BG12三極管D1-D33二極管 LED1-LED4發(fā)光二極管 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(wěn)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鑒相鑒幅漏電繼電器做進一步說明如圖2所示制作一臺本實用新型的全方位鑒相鑒幅漏電繼電器，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、正負脈沖識別器、跳閘執(zhí)行機構、超限脈沖值選出，鑒相器、數(shù)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鑒相器、正負脈沖識別器、超限脈沖值選出、數(shù)字式分斷器、跳閘執(zhí)行機構相連，一路與合成漏電流指示相連，信號放大器與鑒相器之間輸出一路通過超標漏電值選出接于數(shù)字式分斷器與跳閘執(zhí)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(wěn)壓集成電路IC7-IC8、發(fā)光二極管LED3構成，給電路提供正、負9V電壓。鑒相器由存儲器IC3、記數(shù)分頻器IC4、鎖相環(huán)IC5、運算放大器IC1C，三極管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(shù)分頻器IC4的10腳、11腳分別連接于存儲器IC3的2腳和6腳，記數(shù)分頻器IC4的5腳連接于鎖相環(huán)IC5的3腳上，存儲器IC3的8腳通過電位器RK2，接入三極管BG1的基極，發(fā)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。正負脈沖識別電路由起反向器作用的運算放大器IC2A、單穩(wěn)態(tài)作用的運算放大器IC2B、起正負脈沖識別作用的運算放大IC2C、二極管D17-D19、電阻R24-R25、R54-R57、電容C19-C20、C28、電位器RK5組成。由鑒相器來的信號，經(jīng)電阻R24、電容C28濾波后送由信號放大器IC2A、IC2D、IC2C所組成的正負脈沖識別器，運算放大器IC2A的3腳接有電阻R55、R56，2接入+150Hz信號，并且通過電阻R54接地，運算放大器IC2D、IC2C之間接有電容C19、C20，二極管D18、D19，以及電阻R57，運算放大器IC2C的8腳輸出。數(shù)字式分斷器由記數(shù)分頻器IC6、二極管D6-D12、D33、三極管BG4、BG6、電阻R33-R39、電容C14-C15組成。脈沖信號一路經(jīng)二極管D7送記數(shù)分頻器IC6的10腳，另一路經(jīng)二極管D6、電阻R33、R34送三極管BG4基極，使三極管BG4飽和，電容C14放電解除清零，記數(shù)分頻器IC6的5、6、7、9腳分別通過二極管D9、D10、D11、D12接在三極管BG6的基極上。跳閘執(zhí)行機構由三極管BG10-BG12、整流橋D24-D27、二極管D28-D32、發(fā)光二極管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管D29、D30和電阻R65接入三極管BG10的基極，三極管BG10的集電極通過電阻R67接于三極管BG11的基極，繼電器J1、二極管D31、發(fā)光二極管LED4并聯(lián)接在三極管BG11的集電極，三極管BG12、BG10通過電容C27耦合，繼電器J2、二極管D32并聯(lián)接在三極管BG12的集電極，火線上接有保險管BX、開關K、二極管D28，二極管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拾取并送運算放大器IC1D進行放大，經(jīng)運算放大器IC1D放大的信號一路經(jīng)二極管D1檢波，電阻R26、電容C11濾波，再經(jīng)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(jīng)二極管D3反饋至第3腳形成自鎖，另一路經(jīng)電阻R30點亮發(fā)光二極管LED1表示漏電值超標，還有一路經(jīng)二極管D29、電阻R65進入三極管BG10的基極，于是三極管BG10飽和，集電極電壓為零三極管BG11截止，繼電器J1釋放停止工作，供電線路跳閘。
經(jīng)運算放大器IC1D放大的信號還有一路經(jīng)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(jīng)電容C4送由存儲器IC3，記數(shù)分頻器IC4，鎖相環(huán)IC5及運算放大器IC1B所組成的鑒相器，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(shù)分頻器IC4和鎖相環(huán)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能存儲并延時信號的16個周期即320mS。經(jīng)延時320mS后的信號經(jīng)可調電阻RK2可調點，送射隨三極管BG1的基極，由發(fā)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(jīng)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(tài)時使運算放大器IC1B第7腳輸出為零，當線路中出現(xiàn)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(jīng)電阻R24、電容C28濾波后送由運算放大器IC2A、IC2D、IC2C所組成的正負脈沖識別器。并由運算放大器IC2D第13腳上的可調電位器RK5來整定超限脈沖值。
正負150Hz信號的產生源自于一個三相座標的發(fā)生器來配合完成，它由電阻R40、R41，電容C16、C17，三極管BG7-BG9，二極管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點的相位前后就差出了120，于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(jīng)電阻R42、R52、R53送入三個三極管BG7-BG9的基極，并將三個三極管BG7-BG9的集電極電壓合成經(jīng)三個二極管D15、D16、D14隔離后在電阻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平衡后第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平衡后第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(xiàn)，即可整定超限脈沖值，由運算放大器IC2D比較后第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，雙峰脈沖是要控制跳閘的脈沖，單峰脈沖是我們不需要的脈沖。
脈沖信號識別器主要是由電容C19、C20、二極管D18、D19、電阻R57、運算放大器IC2C組成。當運算放大器IC2D的14腳輸出雙峰脈沖信號時，即當雙峰脈沖的第一個脈沖出現(xiàn)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上的電壓小于零伏，所以運算放大器IC2B沒有反應。當?shù)谝粋€峰結束，第二個峰還未到來時電容C19放電并被反充到-9伏，電容C20上的電壓通過電阻R57緩慢放電經(jīng)3.3mS后第二個峰到來，電容C19-C20又被充電，由于電容C20上的電壓沒有放完，又加上第二次充電的電壓，于是運算放大器IC2C第10腳上的電壓超過零伏(高于第9腳電壓)，第8腳便輸出了一個正脈沖。而對于單峰脈沖，由于峰與峰之間相差了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(fā)，于是單峰信號就被刪除了。
被識別出來的信號就送往數(shù)字式分斷器電路。數(shù)字式分斷器主要由三極管BG4、記數(shù)分頻器IC6和三極管BG6組成。在靜態(tài)時三極管BG4截止，集電極電壓為高電位，電容C14被充電，該高電位經(jīng)電阻R37送記數(shù)分頻器IC6第11腳，記數(shù)分頻器IC6被清零。當運算放大器IC2C第8腳有脈沖信號輸出時，該脈沖信號一路經(jīng)二極管D7送記數(shù)分頻器IC6第10腳進行記數(shù)，同時另一路經(jīng)二極管D6、電阻R33-R34送三極管BG4基極，使三極管BG4飽和，電容C14快速放電解除清零，此時計數(shù)器便不斷的進行記錄脈沖數(shù)，一個脈沖相當于20mS，如果事先所選定的分斷時間是200mS，只要記錄10個脈沖就夠了，即只要在記數(shù)分頻器IC6的第5腳和第7腳加入二極管D9、D11就可以了。當記錄到第10個脈沖時，記數(shù)分頻器IC6的第5腳和第7腳同為高電位，三極管BG6的基極也變?yōu)楦唠娢?，于是發(fā)射極就輸出了一個高電壓經(jīng)二極管D33給電容C21充電，并超過第6腳的電壓，這樣由運算放大器IC2B所構成的脈沖延時單穩(wěn)態(tài)被觸發(fā)，第7腳輸出高電位，一路經(jīng)電阻R62點亮發(fā)光二極管LED2說明有脈沖跳閘信號。另一路經(jīng)二極管D30、電阻R65送三極管BG10基極使其飽和，三極管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(jīng)電阻R58逐步放電，當該電壓下降到低于第6腳電壓時，單穩(wěn)態(tài)運算放大器IC2B翻轉，發(fā)光二極管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(wěn)態(tài)觸發(fā)的同時記數(shù)電路就停止記數(shù)，電容C14又被充電形成高電位，記數(shù)分頻器IC6又進入了清零狀態(tài)。
當線路出現(xiàn)脈沖跳閘并經(jīng)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，三極管BG3因基極上接有正偏壓使三極管BG3處于飽和狀態(tài)，積分電容C12可以通過三極管BG3充電，也可以通過二極管D2放電，相當于電容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?yōu)樨撾娢唬撏蛔兊碾妷航?jīng)電容C18加在了三極管BG3的基極上，使三極管BG3瞬間截止一下，使超限漏電流所形成的檢波電壓直接經(jīng)電阻R27、R29直通運算放大器IC1A第3腳，這是因為由于三極管BG3的截止，電容C12積分通路被阻斷所致，于是出現(xiàn)了快速分斷跳閘。
權利要求1.全方位鑒相鑒幅漏電繼電器，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，正負脈沖識別器、跳閘執(zhí)行機構、超限脈沖值選出，其特征在于增設鑒相器、數(shù)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鑒相器、正負脈沖識別器、超限脈沖值選出、數(shù)字式分斷器、跳閘執(zhí)行機構相連，一路與合成漏電流指示相連，信號放大器與鑒相器之間輸出一路通過超標漏電值選出接于數(shù)字式分斷器與跳閘執(zhí)行機構之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的全方位鑒相鑒幅漏電繼電器，其特征在于鑒相器包括存儲器IC3、記數(shù)分頻器IC4、鎖相環(huán)IC5、運算放大器IC1B，三極管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(shù)分頻器IC4的10腳、11腳分別連接于存儲器IC3的2腳和6腳，記數(shù)分頻器IC4的5腳連接于鎖相環(huán)IC5的3腳上，存儲器IC3的8腳通過電位器RK2，接入三極管BG1的基極，發(fā)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(jù)權利要求1所述的全方位鑒相鑒幅漏電繼電器，其特征在于正負脈沖識別電路包括運算放大器IC2A、IC2D、IC2C、二極管D17-D19、電阻R24-R25、R54-R57、電容C19-C20、C28、電位器RK5，由鑒相器來的信號，經(jīng)電阻R24、電容C28濾波后送由信號放大器IC2A、IC2D、IC2C所組成的正負脈沖識別器，運算放大器IC2A的3腳接有電阻R55、R56，2接入+150HZ信號，并且通過電阻R54接地，運算放大器IC2D、IC2C之間接有電容C19、C20，二極管D18、D19，以及電阻R57，運算放大器IC2C的8腳輸出。
4.根據(jù)權利要求1所述的全方位鑒相鑒幅漏電繼電器，其特征在于數(shù)字式分斷器包括記數(shù)分頻器IC6、二極管D6-D12、D33、三極管BG4、BG6、電阻R33-R39、電容C14-C15，脈沖信號一路經(jīng)二極管D7送記數(shù)分頻器IC6的10腳，另一路經(jīng)二極管D6、電阻R33、R34送三極管BG4基極，使三極管BG4飽和，電容C14放電解除清零，記數(shù)分頻器IC6的5、6、7、9腳分別通過二極管D9、D10、D11、D12接在三極管BG6的基極上。
5.根據(jù)權利要求1所述的全方位鑒相鑒幅漏電繼電器，其特征在于跳閘執(zhí)行機構包括三極管BG10-BG12、整流橋D24-D27、二極管D28-D32、發(fā)光二極管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管D29、D30和電阻R65接入三極管BG10的基極，三極管BG10的集電極通過電阻R67接于三極管BG11的基極，繼電器J1、二極管D31、發(fā)光二極管LED4并聯(lián)接在三極管BG11的集電極，三極管BG12、BG10通過電容C27耦合，繼電器J2、二極管D32并聯(lián)接在三極管BG12的集電極，火線上接有保險管BX、開關K、二極管D28，二極管D28和零線之間接整流橋D24-D27。
專利摘要全方位鑒相鑒幅漏電繼電器，于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，鑒相器、正負脈沖識別器、跳閘執(zhí)行機構、超限脈沖值選出，其特征在于增設、鑒相器、數(shù)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鑒相器、正負脈沖識別器、超限脈沖值選出、數(shù)字式分斷器、跳閘執(zhí)行機構相連，一路與合成漏電流指示相連，信號放大器與鑒相器之間輸出一路通過超標漏電值選出接于數(shù)字式分斷器與跳閘執(zhí)行機構之間。具有數(shù)字式分斷，360°全方位無死角區(qū)、正確識別脈沖漏電的性質、正確無誤的刪除不該跳閘的正負脈沖信號等優(yōu)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(yōu)先權日2004年10月15日
發(fā)明者王玉, 石愛翠 申請人:王玉