專利名稱：多用途剩余電流繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多用途剩余電流繼電器，用于低壓配電線路或電氣設(shè)備上對 剩余電流進(jìn)行監(jiān)控，屬于電氣火災(zāi)報警和線路故障監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的單路或多路剩余電流信號采集裝置一般使用圖1和圖2這兩種實(shí)現(xiàn)方 式方式一參見圖1，使用線性放大檢波電路來進(jìn)行剩余電流鑒別，進(jìn)而驅(qū)動執(zhí)行電 路執(zhí)行機(jī)構(gòu)。方式二 參見圖2，使用精密整流電路對信號進(jìn)行整流，使用單片機(jī)內(nèi)部AD進(jìn)行模 數(shù)轉(zhuǎn)換。經(jīng)過邏輯判斷后驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。方式一和方式二各自存在以下不足方式一電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、不是真有效值測量、有干擾時會誤動。如圖1，用整流方式把交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號，再進(jìn)行電壓幅值的比較鑒別，進(jìn) 而推動執(zhí)行電路跳閘。該電路無法消除信號中的直流分量和諧波的影響，從而造成測量的 不準(zhǔn)確，會產(chǎn)生誤動。在電壓幅值的比較鑒別電路中，當(dāng)有干擾信號時，也會誤觸發(fā)。方式二 有諧波時測量不準(zhǔn)確、不是真有效值測量，有干擾時會誤動。如圖2，使用精密整流電路可以減少整流電路中二極管帶來的誤差，但不能消除諧 波帶來的測量誤差，這種屬于平均值測量的方法，不是真有效值測量，當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時， 會產(chǎn)生測量誤差，也不能消除直流分量的影響，且采用了單片機(jī)內(nèi)置的10位ADC，測量精度 也不高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種可以簡化CPU外圍硬件電路結(jié) 構(gòu)、降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)可靠性、拓寬信號的測量范圍，既可測量剩余電流也可測量零 序電流的一種多用途剩余電流繼電器。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種多用途剩余電流繼電器，包含有電源電路、 信號采樣電路、信號濾波電路、頻率采樣電路、互感器斷線檢測電路、電壓基準(zhǔn)電路、報警值 設(shè)置電路、延時值設(shè)置電路、測試按鍵電路、復(fù)位按鍵電路、預(yù)警繼電器輸出電路、報警繼電 器輸出電路、LED棒狀指示電路和微處理器CPU ；所述電源電路由線性電源構(gòu)成，輸出兩路電源，一路為24V，另一路經(jīng)降壓電路降 為5V后輸出，其中5V輸出對報警值設(shè)置電路、延時值設(shè)置電路、測試按鍵電路、復(fù)位按鍵電 路、LED棒狀指示電路和微處理器CPU進(jìn)行供電，24V輸出對預(yù)警繼電器輸出電路和報警繼 電器輸出電路進(jìn)行供電；所述互感器斷線檢測電路由模擬開關(guān)構(gòu)成，所述信號輸入端的一端子分為兩路， 一路與信號采樣電路的輸入端相連，另一路經(jīng)電壓基準(zhǔn)電路與微處理器CPU的電壓基準(zhǔn)輸入端口相連，所述信號輸入端的另一端子分為兩路，一路與微處理器CPU的AD 口相連，另一 路與模擬開關(guān)的輸入端相連，所述模擬開關(guān)的輸出端與信號采樣電路的輸入端相連，所述 模擬開關(guān)的控制端與微處理器CPU的控制端口相連，所述信號采樣電路的輸出端口與信號 濾波電路的輸入端口相連，所述信號濾波電路的輸出端口一路與微處理器CPU的AD 口相 連，另一路經(jīng)頻率采樣電路與微處理器CPU的輸入捕獲端口相連，所述微處理器CPU的輸入 端口與報警值設(shè)置電路、延時值設(shè)置電路、測試按鍵電路和復(fù)位按鍵電路相連，所述微處理 器CPU的顯示驅(qū)動口與LED棒狀指示電路相連，所述微處理器CPU的繼電器驅(qū)動口與預(yù)警 繼電器輸出電路和報警繼電器輸出電路相連。本實(shí)用新型多用途剩余電流繼電器，所述微處理器CPU采用8位單片機(jī) MC9S08LG32。本實(shí)用新型多用途剩余電流繼電器，所述報警值設(shè)置電路和延時值設(shè)置電路均由 B⑶編碼器構(gòu)成。本實(shí)用新型的工作原理為使用時，將本實(shí)用新型多用途剩余電流繼電器的信號輸入端與剩余電流互感器相 連。信號采樣電路把輸入的剩余電流信號轉(zhuǎn)換成適合模數(shù)轉(zhuǎn)換電路能接受的電平；信號濾 波電路把經(jīng)過取樣后的輸入信號濾除模數(shù)采樣電路無法準(zhǔn)確測量到的高頻成分，以提高測 量的穩(wěn)定性；頻率采樣電路，采樣輸入信號的頻率，然后提供給CPU以實(shí)現(xiàn)對被測信號的頻 率跟蹤，以便能達(dá)到準(zhǔn)同步采樣，提高測量精度；電壓基準(zhǔn)電路，提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路一個 參考電壓，并給輸入信號提供一個直流偏置，用于把正弦輸入信號的負(fù)半周部分抬高到零 點(diǎn)電位以上，以使模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以不失真地測量；棒狀LED燈指示電路，動態(tài)指示輸入信 號的大小，并通過兩個BCD編碼器給用戶來設(shè)置報警值和延時時間；CPU承擔(dān)著控制模數(shù)轉(zhuǎn) 換、邏輯運(yùn)算、判斷、外圍電路驅(qū)動等工作。本實(shí)用新型的有益效果是(1)、CPU集成了 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并可以直接對外部多達(dá)16路輸入模擬電壓進(jìn) 行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，無需再額外增加外部模數(shù)轉(zhuǎn)換元件和模擬開關(guān)等器件進(jìn)行輸入信號的分 時切換。大大簡化了 CPU外圍硬件電路結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性。(2)、采用了真有效值算法、頻率跟蹤技術(shù)、同步采樣技術(shù)，提高了信號測量精度， 避免了諧波信號帶來的測量誤差，即使畸變的信號也能準(zhǔn)確測量，采用軟件數(shù)字濾波算法， 清除了信號中直流分量帶來的影響。(3)、可以準(zhǔn)實(shí)時地監(jiān)測互感器的斷線情況，并能通過LED和繼電器進(jìn)行報警，增 強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性。(4)、提供報警值設(shè)置(最多十種)和延時時間設(shè)置(最多十種)，增加了產(chǎn)品的靈 活性，可以滿足不同客戶不同環(huán)境參數(shù)的要求。(5)、由于測量范圍較廣，因而既可以測量小信號的剩余電流也可以測量大信號的 零序電流?？梢詽M足不同的客戶需求。

圖1為常規(guī)剩余電流繼電器電路框圖。圖2為常規(guī)剩余電流繼電器電路框圖。[0026]圖3為本實(shí)用新型多用途剩余電流繼電器電路框圖。圖4為本實(shí)用新型電源電路的電路示意圖。圖中電源電路1、信號采樣電路2、信號濾波電路3、頻率采樣電路4、互感器斷線 檢測電路5、模擬開關(guān)501、電壓基準(zhǔn)電路6、報警值設(shè)置電路7、延時值設(shè)置電路8、測試按鍵 電路9、復(fù)位按鍵電路10、預(yù)警繼電器輸出電路11、報警繼電器輸出電路12、LED棒狀指示 電路13、微處理器CPU14。
具體實(shí)施方式
參見圖3，本實(shí)用新型涉及一種多用途剩余電流繼電器，包含有電源電路1、信號 采樣電路2、信號濾波電路3、頻率采樣電路4、互感器斷線檢測電路5、電壓基準(zhǔn)電路6、報警 值設(shè)置電路7、延時值設(shè)置電路8、測試按鍵電路9、復(fù)位按鍵電路10、預(yù)警繼電器輸出電路 11、報警繼電器輸出電路12、LED棒狀指示電路13和微處理器CPU14，參見圖4，所述電源電路1由線性電源構(gòu)成，輸出兩路電源，一路為24V，另一路經(jīng) 降壓電路降為5V后輸出，其中5V輸出對報警值設(shè)置電路7、延時值設(shè)置電路8、測試按鍵電 路9、復(fù)位按鍵電路10、LED棒狀指示電路13和微處理器CPU14進(jìn)行供電，24V輸出對預(yù)警 繼電器輸出電路11和報警繼電器輸出電路12進(jìn)行供電；參見圖3，所述互感器斷線檢測電路5由模擬開關(guān)501構(gòu)成，所述信號輸入端的一 端子分為兩路，一路與信號采樣電路2的輸入端相連，另一路經(jīng)電壓基準(zhǔn)電路6與微處理器 CPU14的電壓基準(zhǔn)輸入端口相連進(jìn)行電平偏置，所述信號輸入端的另一端子分為兩路，一路 與微處理器CPU14的AD 口相連，另一路與模擬開關(guān)501的輸入端相連，所述模擬開關(guān)501 的輸出端與信號采樣電路2的輸入端相連，所述模擬開關(guān)501的控制端與微處理器CPU14 的控制端口相連，所述信號采樣電路2的輸出端口與信號濾波電路3的輸入端口相連，所述 信號濾波電路3的輸出端口一路與微處理器CPU14的AD 口相連，另一路經(jīng)頻率采樣電路4 與微處理器CPU14的輸入捕獲端口相連，所述微處理器CPU14的輸入端口與報警值設(shè)置電 路7、延時值設(shè)置電路8、測試按鍵電路9和復(fù)位按鍵電路10相連，所述微處理器CPU14的 顯示驅(qū)動口與LED棒狀指示電路13相連，所述微處理器CPU14的繼電器驅(qū)動口與預(yù)警繼電 器輸出電路11和報警繼電器輸出電路12相連。
權(quán)利要求一種多用途剩余電流繼電器，其特征在于所述剩余電流繼電器包含有電源電路(1)、信號采樣電路(2)、信號濾波電路(3)、頻率采樣電路(4)、互感器斷線檢測電路(5)、電壓基準(zhǔn)電路(6)、報警值設(shè)置電路(7)、延時值設(shè)置電路(8)、測試按鍵電路(9)、復(fù)位按鍵電路(10)、預(yù)警繼電器輸出電路(11)、報警繼電器輸出電路(12)、LED棒狀指示電路(13)和微處理器CPU(14)，所述電源電路(1)由線性電源構(gòu)成，輸出兩路電源，一路為24V，另一路經(jīng)降壓電路降為5V后輸出，其中5V輸出對報警值設(shè)置電路(7)、延時值設(shè)置電路(8)、測試按鍵電路(9)、復(fù)位按鍵電路(10)、LED棒狀指示電路(13)和微處理器CPU(14)進(jìn)行供電，24V輸出對預(yù)警繼電器輸出電路(11)和報警繼電器輸出電路(12)進(jìn)行供電；所述互感器斷線檢測電路(5)由模擬開關(guān)(501)構(gòu)成，所述信號輸入端的一端子分為兩路，一路與信號采樣電路(2)的輸入端相連，另一路經(jīng)電壓基準(zhǔn)電路(6)與微處理器CPU(14)的電壓基準(zhǔn)輸入端口相連，所述信號輸入端的另一端子分為兩路，一路與微處理器CPU(14)的AD口相連，另一路與模擬開關(guān)(501)的輸入端相連，所述模擬開關(guān)(501)的輸出端與信號采樣電路(2)的輸入端相連，所述模擬開關(guān)(501)的控制端與微處理器CPU(14)的控制端口相連，所述信號采樣電路(2)的輸出端口與信號濾波電路(3)的輸入端口相連，所述信號濾波電路(3)的輸出端口一路與微處理器CPU(14)的AD口相連，另一路經(jīng)頻率采樣電路(4)與微處理器CPU(14)的輸入捕獲端口相連，所述微處理器CPU(14)的輸入端口與報警值設(shè)置電路(7)、延時值設(shè)置電路(8)、測試按鍵電路(9)和復(fù)位按鍵電路(10)相連，所述微處理器CPU(14)的顯示驅(qū)動口與LED棒狀指示電路(13)相連，所述微處理器CPU(14)的繼電器驅(qū)動口與預(yù)警繼電器輸出電路(11)和報警繼電器輸出電路(12)相連。
2.如權(quán)利要求1所述一種多用途剩余電流繼電器，其特征在于所述微處理器CPU(14) 采用8位單片機(jī)MC9S08LG32。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種多用途剩余電流繼電器，其特征在于所述報警值設(shè)置 電路(7)和延時值設(shè)置電路⑶均由BCD編碼器構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多用途剩余電流繼電器，用于低壓配電線路或電氣設(shè)備上對剩余電流進(jìn)行監(jiān)控。所述剩余電流繼電器包含有電源電路(1)、信號采樣電路(2)、信號濾波電路(3)、頻率采樣電路(4)、互感器斷線檢測電路(5)、電壓基準(zhǔn)電路(6)、報警值設(shè)置電路(7)、延時值設(shè)置電路(8)、測試按鍵電路(9)、復(fù)位按鍵電路(10)、預(yù)警繼電器輸出電路(11)、報警繼電器輸出電路(12)、LED棒狀指示電路(13)和微處理器CPU(14)，本實(shí)用新型多用途剩余電流繼電器，可以簡化CPU外圍硬件電路結(jié)構(gòu)、降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)可靠性、拓寬信號的測量范圍，既可測量剩余電流也可測量零序電流。
文檔編號H02H3/26GK201726101SQ201020235328
公開日2011年1月26日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者吳建明, 宗壽松, 朱海鵬, 楊立海, 湯建軍 申請人:江蘇安科瑞電器制造有限公司