專利名稱：一種組合開關(guān)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路保護(hù)技術(shù)，具體地說，是涉及一種組合開關(guān)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的三相交流電流采集以及過流保護(hù)，一般都是采集交流信號并轉(zhuǎn)換為直流信 號，然后由PLC等電路對該直流信號進(jìn)行電流檢測，判斷該直流信號是否超過預(yù)設(shè)的直流 門限，以此來判斷該交流信號是否處于過流狀態(tài)；最后在需要的情況再根據(jù)判斷結(jié)果采取 適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。現(xiàn)有技術(shù)由于存在交流變直流這一轉(zhuǎn)換過程，因此時間成本較大，而且還 需要有變送器等轉(zhuǎn)換器件完成交流到直流的轉(zhuǎn)換，器件成本也高。 另外，在電網(wǎng)系統(tǒng)中，難免會出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象，而在一些場合，漏電而產(chǎn)生的電火 花或電弧可能會導(dǎo)致危險情況的發(fā)生，比如在井下煤礦等環(huán)境中充滿危險氣體的場合，可 能會引發(fā)火災(zāi)或爆炸等危險。因此，需要在系統(tǒng)上電之前進(jìn)行漏電檢測，及時發(fā)現(xiàn)是否存在 漏電的情況。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種組合開關(guān)控制系統(tǒng)，能夠采集環(huán)境中的數(shù) 據(jù)，并進(jìn)行快速過流保護(hù)和超前漏電保護(hù)。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種組合開關(guān)控制系統(tǒng)，包括 PLC，分別與所述PLC相連的信號采集控制器和超前漏電檢測器； 所述信號采集控制器用于采集三相交流電流，并與預(yù)設(shè)的電流門限值進(jìn)行比較，
判斷是否過流；過流時判斷是否進(jìn)行快速保護(hù)，如果是則輸出第一開關(guān)控制信號；否則發(fā)
送保護(hù)信號給所述PLC; 所述超前漏電檢測器用于測量漏電電阻的阻值并發(fā)送給所述PLC ; 所述PLC用于判斷所述漏電電阻的阻值是否小于一預(yù)設(shè)的電阻閾值，如果小于則
輸出第二開關(guān)控制信號；以及根據(jù)所述保護(hù)信號輸出第二開關(guān)控制信號。
進(jìn)一步地，所述信號采集控制器具體包括 輸入輸出模塊、判斷模塊和CPU模塊； 所述輸入輸出模塊用于接收外部設(shè)備采集三相交流電流所獲得的交流信號，對該 交流信號進(jìn)行調(diào)理，獲得交流調(diào)理信號并傳輸給CPU模塊；以及根據(jù)保護(hù)信號輸出所述第 一開關(guān)控制信號； 所述CPU模塊用于保存所述預(yù)設(shè)的電流門限值，根據(jù)該電流門限值及所述交流調(diào) 理信號判斷所述三相交流電流是否處于過流狀態(tài)，是則產(chǎn)生所述保護(hù)信號并發(fā)送給所述判 斷模塊； 所述判斷模塊用于判斷所述保護(hù)信號是否為快速保護(hù)信號，如果是則將所述保護(hù) 信號發(fā)送給所述輸入輸出模塊；否則發(fā)送給所述PLC。
進(jìn)一步地，所述輸入輸出板具體包括
信號調(diào)理電路以及保護(hù)電路； 所述信號調(diào)理電路用于接收外部設(shè)備采集三相交流電流所獲得的交流信號，并對
該交流信號進(jìn)行調(diào)理，獲得交流調(diào)理信號，并將該交流調(diào)理信號發(fā)送給CPU模塊； 保護(hù)電路，接收所述保護(hù)信號，并根據(jù)該保護(hù)信號輸出第一開關(guān)控制信號；所述保
護(hù)電路至少包括保護(hù)繼電器。
進(jìn)一步地，所述CPU模塊具體包括 存儲器、采樣電路、采樣電路、過流判斷電路以及外部輸出接口 ；
所述存儲器用于保存所述電流門限值； 所述采樣電路用于對交流調(diào)理信號進(jìn)行采樣，獲得交流調(diào)理采樣信號并將該交流 調(diào)理采樣信號發(fā)送給該過流判斷電路； 所述過流判斷電路用于比較所述交流調(diào)理采樣信號和所述電流門限值，如果所述 交流調(diào)理信號大于或者等于所述電流門限值，則判斷出該三相交流電流處于過流狀態(tài)，產(chǎn) 生所述保護(hù)信號； 外部輸出接口用于將所述保護(hù)信號發(fā)送給所述判斷模塊。
進(jìn)一步地，所述CPU模塊還包括 串行外圍接口，與所述采樣電路相連，用于將所述采樣電路獲得的交流調(diào)理采樣 信號反饋給所述輸入輸出模塊；
所述輸入輸出模塊還包括 增益控制電路，用于接收所述CPU模塊反饋的所述交流調(diào)理采樣信號，并根據(jù)該
交流調(diào)理采樣信號對所述信號調(diào)理電路進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。
進(jìn)一步地，所述超前漏電檢測器具體包括 用于生成測量電壓的電壓生成模塊、用于采集系統(tǒng)電壓的電壓測量模塊，和處理 器；及 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分別連接所述電壓生成模塊和電壓測量模塊，接收所述測量電壓 和系統(tǒng)電壓，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述處理器； 用于連接漏電電阻的漏電電阻測量端口，與所述電壓生成模塊相連； 所述漏電電阻對所述測量電壓進(jìn)行分壓；所述處理器根據(jù)所述測量電壓的降低幅
度確定所述漏電電阻的阻值并發(fā)送。 進(jìn)一步地，各所述電壓生成模塊分別包括用于輸出穩(wěn)定的參考電壓的電壓參考 源； 運算放大器，與所述電壓參考源的輸出端相連，將所述參考電壓放大為的基準(zhǔn)電 壓； 分壓電路，與所述運算放大器相連，以及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的一個通道相連，由所
述基準(zhǔn)電壓分壓得到測量電壓，輸入給相連的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的通道； 所述漏電電阻測量端口與所述分壓電路相連。 進(jìn)一步地，所述分壓電路包括依次串聯(lián)在所述運算放大器輸出端和地線之間的第 一電阻和第二電阻；所述第二電阻的兩端連接到所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸入端上；
所述漏電電阻測量端口包括分別與所述漏電電阻兩端相連的第一連接端子和第 二連接端子，分別連接到所述第二電阻的兩端。
5
進(jìn)一步地，所述電壓生成模塊為七個，與所述七個電壓生成模塊一一對應(yīng)相連的 七個漏電電阻測量端口 ；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片包括至少七個通道，分別為第一到第七通道；
各所述電壓生成模塊中的分壓電路分別連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第一到第七通 道。 進(jìn)一步地，所述電壓測量模塊包括 第一、第二電壓測量端子，所述系統(tǒng)電壓加在所述第一、第二電壓測量端子之間；
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片還包括第八通道； 所述整流濾波電路與所述第一、第二電壓測量端子、以及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第 八通道相連，對系統(tǒng)電壓進(jìn)行整流和濾波后輸入到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第八通道。
本發(fā)明能夠采集環(huán)境中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行快速過流保護(hù)和超前漏電保護(hù)。本發(fā)明的 優(yōu)化方案直接對交流電流進(jìn)行采集和判斷，縮短了信號采集時間和電流過流時的保護(hù)時 間，增強了數(shù)據(jù)采集和處理的實時性。另外，本發(fā)明采用交流電流直接采樣，與現(xiàn)有技術(shù)相 比還省略了變送器環(huán)節(jié)，降低了器件成本的同時還減少了故障發(fā)生率。本發(fā)明的另一優(yōu)化 方案可以避免測量中需要另外搭電路才能檢測電阻的問題；其優(yōu)化方案可以檢測多路直流 電阻測量，以進(jìn)行供電前的漏電檢測。本發(fā)明的又一優(yōu)化方案可以根據(jù)信號大小自適應(yīng)地 調(diào)整量程，避免了現(xiàn)有技術(shù)在電流較大或者較小時，在測量范圍的左右兩側(cè)精度難以保證， 且含有測量死區(qū)的問題
圖1為實施例 圖2為實施例 圖3為實施例 圖4為實施例 圖5為實施例 圖6為實施例
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步 地詳細(xì)說明。 實施例一，一種組合開關(guān)控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括 PLC，分別與所述PLC相連的信號采集控制器和超前漏電檢測器； 所述信號采集控制器用于采集三相交流電流，并與預(yù)設(shè)的電流門限值進(jìn)行比較，
判斷是否過流；過流時判斷是否進(jìn)行快速保護(hù)，如果是則輸出第一開關(guān)控制信號；否則發(fā)
送保護(hù)信號給所述PLC; 所述超前漏電檢測器用于測量漏電電阻的阻值并發(fā)送給所述PLC ; 所述PLC用于判斷所述漏電電阻的阻值是否小于一預(yù)設(shè)的電阻閾值，如果小于則
輸出第二開關(guān)控制信號；以及當(dāng)收到所述保護(hù)信號時輸出第二開關(guān)控制信號。 本實施例中，所述信號采集控制器如圖2所示，具體包括輸入輸出10模塊、判斷
模塊和CPU模塊；
中的組合開關(guān)控制系統(tǒng)的示意框中的信號采集控制器一種實施方式的示意框圖
中的信號采集控制器另一實施方式的示意框圖
中的信號采集控制器又一實施方式的示意框圖
中的超前漏電檢測器的示意框中的超前漏電檢測器的使用示意圖。
所述10模塊用于接收外部設(shè)備采集三相交流電流所獲得的交流信號，對該交流 信號進(jìn)行調(diào)理，獲得交流調(diào)理信號并傳輸給CPU模塊；以及根據(jù)保護(hù)信號輸出所述第一開 關(guān)控制信號； 所述CPU模塊用于保存所述預(yù)設(shè)的電流門限值，根據(jù)該電流門限值及所述交流調(diào) 理信號判斷所述三相交流電流是否處于過流狀態(tài)，是則產(chǎn)生所述保護(hù)信號并發(fā)送給所述判 斷模塊； 所述CPU模塊所產(chǎn)生的保護(hù)信號是快速保護(hù)信號還是慢速保護(hù)信號是根據(jù)相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的。在其他實施例中，也可以根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)決定產(chǎn)生快速保護(hù)信號還是產(chǎn)生慢 速保護(hù)信號，預(yù)設(shè)參數(shù)可以根據(jù)需求自行設(shè)定。 所述判斷模塊用于判斷所述保護(hù)信號是否為快速保護(hù)信號，如果是則判斷進(jìn)行快 速保護(hù)，將所述保護(hù)信號發(fā)送給所述10模塊；否則通過背板通訊或其它方式發(fā)送給所述 PLC。 其中，所述判斷模塊判斷該保護(hù)信號是快速保護(hù)信號還是慢速保護(hù)信號，是根據(jù) 行業(yè)內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的。 實際應(yīng)用時，所述判斷模塊也可以通過其它方式判斷是否進(jìn)行快速保護(hù)，比如根 據(jù)一用于表示采用快速/慢速保護(hù)的參數(shù)的值進(jìn)行判斷。 在本實施例中，所述交流信號為所述三相交流電流的瞬時值，該電流門限值也為 一交流電流瞬時值。 本實施例的一種實施方式如圖2所示，所述I0模塊具體可以包括信號調(diào)理電路以 及保護(hù)電路，其中 所述信號調(diào)理電路用于接收外部設(shè)備采集三相交流電流所獲得的交流信號，并對 該交流信號進(jìn)行調(diào)理，獲得真有效值(rms)為0 IV范圍內(nèi)的交流調(diào)理信號，并將該交流 調(diào)理信號發(fā)送給CPU模塊； 保護(hù)電路，接收所述保護(hù)信號，并根據(jù)該保護(hù)信號輸出第一開關(guān)控制信號，以實施 電路保護(hù)動作；在本實施例中，保護(hù)電路至少包括保護(hù)繼電器。 所述保護(hù)繼電器可以但不限于當(dāng)線圈接收到所述保護(hù)信號時斷開動觸點與靜觸 點。所述動觸點和靜觸點可連接在系統(tǒng)總開關(guān)的控制電路兩端，該實施方式中，所述第一開 關(guān)控制信號是指所述動觸點和靜觸點由連接改為斷開。比如所述系統(tǒng)總開關(guān)為一接觸器， 其主觸點分別連接三相電路，其線圈兩端分別與所述動觸點和靜觸點相連，當(dāng)所述動觸點 與靜觸點斷開時，所述接觸器的主觸點將由于線圈斷電而斷開，從而切斷系統(tǒng)的三相電路， 以實現(xiàn)保護(hù)。 所述保護(hù)繼電器可以為一常開型繼電器，此時所述保護(hù)信號為停止給該保護(hù)繼電 器的線圈供電；所述保護(hù)繼電器也可以為一常閉型繼電器，此時所述保護(hù)信號為開始給該 保護(hù)繼電器的線圈供電。 在該實施方式中，所述CPU模塊如圖2所示，具體可以包括存儲器、采樣電路、采樣 電路、過流判斷電路以及外部輸出接口，其中 所述存儲器與所述過流判斷電路相連，用于保存所述電流門限值；所述電流門限 值可由用戶輸入或PLC設(shè)置； 所述采樣電路與所述過流判斷電路及IO模塊上的信號調(diào)理電路相連，用于對交
7流調(diào)理信號進(jìn)行采樣，獲得交流調(diào)理采樣信號并將該交流調(diào)理采樣信號發(fā)送給該過流判斷 電路； 所述過流判斷電路分別與所述存儲器、采樣電路、及外部輸出接口相連，用于比較 所述交流調(diào)理采樣信號和所述電流門限值，如果所述交流調(diào)理信號大于或者等于所述電流 門限值，則判斷出該三相交流電流處于過流狀態(tài)，產(chǎn)生所述保護(hù)信號； 外部輸出接口，與該過流判斷電路相連，用于將所述保護(hù)信號發(fā)送給所述判斷模 塊。 所述CPU模塊還可以包括一輸入接口 ，接收用戶或PLC輸入的所述電流門限值并 保存在所述存儲器中。 需要注意的是，本發(fā)明在進(jìn)行三相交流電路過流判斷時，并沒有將交流電流轉(zhuǎn)換 成直流電流，而是直接對交流電流進(jìn)行過流判斷。 本實施例中將保護(hù)信號根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分為快速保護(hù)信號和慢速保護(hù)信號進(jìn)
行分別處理，對于快速保護(hù)信號，直接發(fā)送給IO模塊中的保護(hù)繼電器，以便迅速執(zhí)行保護(hù)
動作，減少了信號傳輸時間，提高了保護(hù)動作的靈敏度；對于慢速保護(hù)信號，則通過外部輸
出接口以及背板通訊技術(shù)，發(fā)送到外部器件，以盡可能保證CPU模塊的工作效率。
該實施方式中，所述判斷模塊具體包括一控制器；一選擇器，包括一輸入端，至
少兩個輸出端以及一控制端； 所述選擇器中，所述輸入端與所述過流判斷電路相連，第一輸出端與所述保護(hù)繼 電器相連，所述第二輸出端與所述PLC相連，所述控制端根據(jù)接收的控制信號將第一、第 二輸出端中的一個與所述輸入端連接，即將所述保護(hù)信號輸出給所述保護(hù)繼電器或所述 PLC ; 所述控制器與所述選擇器的控制端相連，用于接收所述保護(hù)信號并判斷是否為快 速保護(hù)信號，如果是則輸出表示導(dǎo)通所述第一輸出端的控制信號給所述控制端；否則輸出 表示導(dǎo)通所述第二輸出端的控制信號給所述控制端。 其中，所述第二輸出端通過背板通訊發(fā)送給PLC,從而使PLC根據(jù)該保護(hù)信號執(zhí)行
保護(hù)動作，比如輸出所述第二開關(guān)控制信號以斷開電網(wǎng)中過流的相應(yīng)開關(guān)。 本實施例的另一種實施方式與上述實施方式類似，區(qū)別在于，所述CPU模塊還可
以用于根據(jù)IO模塊發(fā)送的交流調(diào)理信號向IO模塊反饋調(diào)理效果信息，IO模塊根據(jù)所述
調(diào)理效果信息進(jìn)行信號調(diào)理的增益，以將不同幅值的輸入信號(即外部設(shè)備輸入的交流信
號)均調(diào)理至合適的采樣范圍，據(jù)此獲得合適的交流調(diào)理信號發(fā)送給CPU模塊。 該實施方式中，所述CPU模塊進(jìn)一步還可以包括 串行外圍接口 (SPI)，與所述采樣電路相連，用于將所述采樣電路獲得的交流調(diào)理 采樣信號反饋給所述10模塊。
所述10模塊進(jìn)一步包括 增益控制電路，與所述信號調(diào)理電路及CPU模塊相連，用于接收所述CPU模塊反 饋的所述交流調(diào)理采樣信號，并根據(jù)該交流調(diào)理采樣信號對所述信號調(diào)理電路進(jìn)行增益調(diào) 節(jié)，以對所述信號調(diào)理電路的交流信號調(diào)理過程進(jìn)行增益控制，使得所述信號調(diào)理電路能 獲得合適的交流調(diào)理信號并發(fā)送給所述CPU模塊；比如當(dāng)交流調(diào)理采樣信號較小時，進(jìn)行 放大。
該實施方式提高了測量精度并擴(kuò)大測量范圍，以避免出現(xiàn)測量死區(qū)。
本實施例中，可以同時對多個通道進(jìn)行過流保護(hù)，也即可以同時對多路三相交流 電流進(jìn)行采集并保護(hù)。如圖3所示，CPU模塊中的采樣電路，進(jìn)一步可以選擇采樣的目標(biāo)通 道，然后通過串行外圍接口將選擇結(jié)果發(fā)送給10模塊。IO模塊根據(jù)該選擇結(jié)果確定目標(biāo)通 道，并對該目標(biāo)通道上的交流信號進(jìn)行調(diào)理，獲得該目標(biāo)通道上的交流調(diào)理信號并傳輸給 CPU模塊。CPU模塊中的采樣電路接收該目標(biāo)通道上的交流調(diào)理信號后，對該目標(biāo)通道上的 交流調(diào)理信號進(jìn)行采樣，獲得該目標(biāo)通道上的交流調(diào)理采樣信號發(fā)送給所述過流判斷電路 進(jìn)行過流判斷。 圖4為本實施例的又一實施方式的組成示意圖。與圖3所示實施例相比，10模塊
進(jìn)一步還包括片選邏輯電路，與該增益控制電路及串行外圍接口相連，并通過CPU模塊中
的串行外圍接口與該CPU模塊相連，用于接收模塊通過該串行外圍接口發(fā)送的目標(biāo)通道的
選擇結(jié)果，并根據(jù)該選擇結(jié)果產(chǎn)生通道指示信號發(fā)送給該增益控制電路，該增益控制電路
根據(jù)該通道指示信號產(chǎn)生調(diào)理目標(biāo)通道信號發(fā)送給信號調(diào)理電路，使得該信號調(diào)理電路根
據(jù)該調(diào)理目標(biāo)通道信號確定該目標(biāo)通道，并對該目標(biāo)通道上的交流信號進(jìn)行調(diào)理，產(chǎn)生該
通道的交流調(diào)理信號并發(fā)送給CPU模塊進(jìn)行該通道的過流判斷。 本實施例中，所述超前漏電檢測器如圖5所示，具體可以包括 處理器、A/D芯片、若干個用于生成測量電壓的電壓生成模塊、若干個用于連接漏
電電阻的漏電電阻測量端口；還可以進(jìn)一步包括若干個用于采集系統(tǒng)電壓的電壓測量模
塊； 所述處理器分別通過所述A/D芯片連接所述電壓生成模塊和電壓測量模塊，接收 所述A/D芯片轉(zhuǎn)換后的測量電壓和系統(tǒng)電壓；根據(jù)測量電壓計算漏電電阻并發(fā)送。
所述A/D芯片分別與所述電壓生成模塊、所述電壓測量模塊和所述處理器相連， 將所述測量電壓和系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送給所述處理器；
所述漏電電阻測量端口與所述電壓生成模塊一一對應(yīng)相連； 當(dāng)外部漏電時，所產(chǎn)生的漏電電阻對所述測量電壓進(jìn)行分壓；所述處理器根據(jù)測 量電壓的降低幅度確定漏電電阻的阻值并發(fā)送給所述PLC。 在供電線路還未送電之前超前漏電檢測器檢測漏電電阻RX，而供電后超前漏電檢 測器是不檢測對地電阻的，只測量系統(tǒng)電壓。 正常情況時輸電線路無漏電，如圖6所示，其中第一開關(guān)K1是斷開的，線路的對地 電阻可以認(rèn)為是無窮大，該對地電阻就是超前漏電檢測器所測量到的漏電電阻RX。當(dāng)漏電 電阻RX無窮大時，所述PLC判斷所述RX所在的輸電線路正常，可以供電，閉合該輸電線路 的供電閘K2、K3和K4。當(dāng)有漏電時相當(dāng)于Kl閉合，漏電電阻RX被所述超前漏電檢測器測 量到；如果漏電電阻RX的阻值小于一預(yù)設(shè)的閾值則處理器判斷線路故障，不允許供電，所 述PLC斷開供電閘K2、 K3和K4。 本實施例中，所述電壓生成模塊為7個，所述漏電電阻測量端口為7個，所述A/D 芯片包括至少8個通道，分別為第一到第八通道；實際應(yīng)用時，可以根據(jù)需要調(diào)整。圖5和 圖6中都只畫出了所述第一通道所連接的電壓生成模塊，及該電壓生成模塊所連接的漏電 電阻測量端口 ；圖6中的第一開關(guān)Kl，以及供電閘K2、K3和K4是屬于第一通道所測量的漏 電電阻RX所在的輸電線路上的開關(guān)及供電閘。
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本實施例中，各所述電壓生成模塊如圖5所示，可以分別具體包括 用于輸出穩(wěn)定的參考電壓的電壓參考源、運算放大器、和分壓電路； 所述運算放大器與所述電壓參考源的輸出端、以及分壓電路相連，將所述參考電
壓放大為的基準(zhǔn)電壓，輸入給所述分壓電路； 所述分壓電路與所述運算放大器、以及所述A/D芯片的一個通道相連，由所述基
準(zhǔn)電壓分壓得到測量電壓，輸入給相連的所述A/D芯片的通道。 所述漏電電阻測量端口與所述分壓電路相連。 實際應(yīng)用時，也不排除用別的電路來生成所述測量電壓。 各所述電壓生成模塊中的分壓電路分別連接所述A/D芯片的第一到第七通道，可 以測量七路漏電電阻。 本實施例中，所述電壓參考源可以但不限于為輸出4.096V參考電壓的電壓參考 源；所述運算放大器可以但不限于為將4. 096V參考電壓放大為12. 288V基準(zhǔn)電壓的運算放 大器；所述分壓電路可以但不限于為由12. 288V基準(zhǔn)電壓分壓得到IOV測量電壓的分壓電 路。 本實施例中， 一個所述分壓電路包括依次串聯(lián)在所述運算放大器輸出端和地線之 間的第一電阻R1和第二電阻R2 ;所述第二電阻R2的兩端連接到所述A/D芯片的輸入端上。 實際應(yīng)用時，可以用別的分壓電路實現(xiàn)。 所述漏電電阻測量端口包括分別與所述漏電電阻兩端相連的第一連接端子和第 二連接端子，分別連接到所述第二電阻R2的兩端。 測量時，所述漏電電阻RX連接在所述第一連接端子和第二連接端子之間，也就是 和所述第二電阻R2并聯(lián)后，連接在所述第一電阻R1和地線之間；此時并聯(lián)電阻R的阻值將 比所述第二電阻R2的阻值小，其倒數(shù)為所述第二電阻R2的阻值的倒數(shù)，加上所述漏電電阻 RX的阻值的倒數(shù)，因此測量電壓也會相應(yīng)降低。所述處理器根據(jù)測量電壓、基準(zhǔn)電壓、第一 電阻Rl、第二電阻R2的阻值就可以得到R的阻值，并進(jìn)一步得到所述漏電電阻RX的阻值。
加入第一電阻R1的作用與好處當(dāng)對電器設(shè)備的漏電流是有要求時，此處所用 的第一電阻R1的好處就是當(dāng)漏電電阻RX兩端直接相連時本超前漏電檢測器的漏電流是 < lmA的，如果沒有第一電阻Rl，漏電電阻RX被短接，那么由于基準(zhǔn)所提供驅(qū)動能力較大， 此時超前漏電檢測器的漏電流會較大的，所以加了第一電阻Rl 。
本實施例中，所述電壓測量模塊可以但不限于為1個，包括
第一、第二電壓測量端子、和整流濾波電路； 所述系統(tǒng)電壓加在所述第一、第二電壓測量端子之間；本實施例中，所述系統(tǒng)電壓 為交流85 264V。 所述整流濾波電路與所述第一、第二電壓測量端子、以及所述A/D芯片的第八通
道相連，對系統(tǒng)電壓進(jìn)行整流和濾波后輸入到所述A/D芯片的第八通道； 所述A/D芯片的第八通道與所述整流濾波電路和處理器相連，將整流濾波后的系
統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送給所述處理器。 實際應(yīng)用時，也不排除用別的電路來測量所述系統(tǒng)電壓。 本實施例中，所述處理器將所述A/D芯片第一到第七通道中的全部或部分所測得 的阻值一起發(fā)送給所述PLC ;如果第八通道測得系統(tǒng)電壓，則也發(fā)送給所述PLC。所述PLC
10分別判斷各通道測得的阻值是否超過所述預(yù)設(shè)的閾值(針對各通道的預(yù)設(shè)的閾值可以相
同或不同)，如果某一通道測得的阻值超過，則輸出第二開關(guān)控制信號斷開該通道所連接的
漏電電阻所對應(yīng)的電路；本實施例中，所述PLC輸出第二開關(guān)控制信號可以是指斷開與相
應(yīng)系統(tǒng)總開關(guān)的控制電路相連的內(nèi)部繼電器的動、靜觸點。 本實施例中，所述超前漏電檢測器還包括指示燈、內(nèi)部電源。 所述指示燈包括電源指示燈，連接在內(nèi)部電源的3. 3V輸出和地之間，用于指示超 前漏電檢測器是否正常上電，指示燈亮起表示正常上電。 所述指示燈還包括錯誤指示燈，所述處理器為CPU芯片；所述錯誤指示燈連接在 所述CPU芯片的10腳和所述內(nèi)部電源的地之間，由所述CPU芯片控制亮和滅，當(dāng)CPU芯片 診斷到超前漏電檢測器處于錯誤狀態(tài)時點亮此燈。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉該技術(shù)的人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
1權(quán)利要求
一種組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括PLC，分別與所述PLC相連的信號采集控制器和超前漏電檢測器；所述信號采集控制器用于采集三相交流電流，并與預(yù)設(shè)的電流門限值進(jìn)行比較，判斷是否過流；過流時判斷是否進(jìn)行快速保護(hù)，如果是則輸出第一開關(guān)控制信號；否則發(fā)送保護(hù)信號給所述PLC；所述超前漏電檢測器用于測量漏電電阻的阻值并發(fā)送給所述PLC；所述PLC用于判斷所述漏電電阻的阻值是否小于一預(yù)設(shè)的電阻閾值，如果小于則輸出第二開關(guān)控制信號；以及根據(jù)所述保護(hù)信號輸出第二開關(guān)控制信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集控制器具體包括輸入輸出模塊、判斷模塊和CPU模塊；所述輸入輸出模塊用于接收外部設(shè)備采集三相交流電流所獲得的交流信號，對該交流信號進(jìn)行調(diào)理，獲得交流調(diào)理信號并傳輸給CPU模塊；以及根據(jù)保護(hù)信號輸出所述第一開關(guān)控制信號；所述CPU模塊用于保存所述預(yù)設(shè)的電流門限值，根據(jù)該電流門限值及所述交流調(diào)理信 號判斷所述三相交流電流是否處于過流狀態(tài)，是則產(chǎn)生所述保護(hù)信號并發(fā)送給所述判斷模 塊；所述判斷模塊用于判斷所述保護(hù)信號是否為快速保護(hù)信號，如果是則將所述保護(hù)信號 發(fā)送給所述輸入輸出模塊；否則發(fā)送給所述PLC。
3. 如權(quán)利要求2所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入輸出板具體包括 信號調(diào)理電路以及保護(hù)電路；所述信號調(diào)理電路用于接收外部設(shè)備采集三相交流電流所獲得的交流信號，并對該交 流信號進(jìn)行調(diào)理，獲得交流調(diào)理信號，并將該交流調(diào)理信號發(fā)送給CPU模塊；保護(hù)電路，接收所述保護(hù)信號，并根據(jù)該保護(hù)信號輸出第一開關(guān)控制信號；所述保護(hù)電 路至少包括保護(hù)繼電器。
4. 如權(quán)利要求3所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊具體包括 存儲器、采樣電路、采樣電路、過流判斷電路以及外部輸出接口 ； 所述存儲器用于保存所述電流門限值；所述采樣電路用于對交流調(diào)理信號進(jìn)行采樣，獲得交流調(diào)理采樣信號并將該交流調(diào)理 采樣信號發(fā)送給該過流判斷電路；所述過流判斷電路用于比較所述交流調(diào)理采樣信號和所述電流門限值，如果所述交流 調(diào)理信號大于或者等于所述電流門限值，則判斷出該三相交流電流處于過流狀態(tài)，產(chǎn)生所 述保護(hù)信號；外部輸出接口用于將所述保護(hù)信號發(fā)送給所述判斷模塊。
5. 如權(quán)利要求4所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊還包括 串行外圍接口，與所述采樣電路相連，用于將所述采樣電路獲得的交流調(diào)理采樣信號反饋給所述輸入輸出模塊；所述輸入輸出模塊還包括增益控制電路，用于接收所述CPU模塊反饋的所述交流調(diào)理采樣信號，并根據(jù)該交流調(diào)理采樣信號對所述信號調(diào)理電路進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。
6. 如權(quán)利要求1到5中任一項所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述超前漏電檢 測器具體包括用于生成測量電壓的電壓生成模塊、用于采集系統(tǒng)電壓的電壓測量模塊，和處理器；及 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分別連接所述電壓生成模塊和電壓測量模塊，接收所述測量電壓和系統(tǒng)電壓，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述處理器；用于連接漏電電阻的漏電電阻測量端口 ，與所述電壓生成模塊相連； 所述漏電電阻對所述測量電壓進(jìn)行分壓；所述處理器根據(jù)所述測量電壓的降低幅度確定所述漏電電阻的阻值并發(fā)送。
7. 如權(quán)利要求6所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于，各所述電壓生成模塊分別包 括用于輸出穩(wěn)定的參考電壓的電壓參考源；運算放大器，與所述電壓參考源的輸出端相連，將所述參考電壓放大為的基準(zhǔn)電壓； 分壓電路，與所述運算放大器相連，以及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的一個通道相連，由所述基 準(zhǔn)電壓分壓得到測量電壓，輸入給相連的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的通道； 所述漏電電阻測量端口與所述分壓電路相連。
8. 如權(quán)利要求7所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于所述分壓電路包括依次串聯(lián)在所述運算放大器輸出端和地線之間的第一電阻和第二 電阻；所述第二電阻的兩端連接到所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸入端上；所述漏電電阻測量端口包括分別與所述漏電電阻兩端相連的第一連接端子和第二連 接端子，分別連接到所述第二電阻的兩端。
9. 如權(quán)利要求7所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于所述電壓生成模塊為七個，與所述七個電壓生成模塊一一對應(yīng)相連的七個漏電電阻測 量端口 ；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片包括至少七個通道，分別為第一到第七通道；各所述電壓生成模塊中的分壓電路分別連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第一到第七通道。
10. 如權(quán)利要求9中任一項所述的組合開關(guān)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓測量模塊 包括第一、第二電壓測量端子，所述系統(tǒng)電壓加在所述第一、第二電壓測量端子之間； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片還包括第八通道；所述整流濾波電路與所述第一、第二電壓測量端子、以及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第八通 道相連，對系統(tǒng)電壓進(jìn)行整流和濾波后輸入到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的第八通道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合開關(guān)控制系統(tǒng)，包括PLC，分別與所述PLC相連的信號采集控制器和超前漏電檢測器；所述信號采集控制器用于采集三相交流電流，并與預(yù)設(shè)的電流門限值進(jìn)行比較，判斷是否過流；過流時判斷是否進(jìn)行快速保護(hù)，如果是則輸出第一開關(guān)控制信號；否則發(fā)送保護(hù)信號給所述PLC；所述超前漏電檢測器用于測量漏電電阻的阻值并發(fā)送給所述PLC；所述PLC用于判斷所述漏電電阻的阻值是否小于一預(yù)設(shè)的電阻閾值，如果小于則輸出第二開關(guān)控制信號；以及根據(jù)所述保護(hù)信號輸出第二開關(guān)控制信號。本發(fā)明能夠采集環(huán)境中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行快速過流保護(hù)和超前漏電保護(hù)。
文檔編號H02H3/08GK101771259SQ20091009363
公開日2010年7月7日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者侯愛林, 張軍, 徐昌榮, 徐毓軍, 王國鋒, 石鵬 申請人:北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司