專利名稱：剩余電流動作保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于緊急保護電路裝置，特別是涉及一種剩余電流動作保護器。
在
背景技術：
中，三相交流電網(wǎng)中使用的剩余電流動作保護器又稱漏電保護器，其工作原理是檢測零序電流互感器輸出的剩余電流的振幅值或矢量，并以此作為執(zhí)行機構動作的依據(jù)。由于三相交流電網(wǎng)相線對地存在漏電流，在各相漏電流振幅值不相等即不平衡時，其電流矢量和不等于零，零序電流互感器二次側正比例輸出此不平衡電流即剩余電流。在發(fā)生相線與大地之間的觸電事故時，其零序電流互感器輸出的是原剩余電流與觸電電流二個電流的矢量和。由電工原理可知，二個同頻率的正弦交流電流相加，僅在二個交流電流的初相位相同時，其和的振幅是二個交流電流振幅的代數(shù)和，而在二個正弦交流電流的初相位不相同時，其和的振幅是矢量和，這時不能用代數(shù)的方法來求得和的振幅值。因此僅檢測剩余電流振幅的剩余電流動作保護器在運行中，會產生實際動作電流大于其額定動作電流的情況，即有保護“死區(qū)”缺陷。
為了使三相交流電網(wǎng)的剩余電流保護器能穩(wěn)定可靠地動作，曾提出采用“相敏整流”的方法，例“相敏整流式脈沖電流型保安器”(實用新型專利GG85205360，1988年6月8日公告)，“時控鑒幅漏電保安器”(實用新型專利GG87210963，1988年10月26日公告)，及以后的“集成化時控鑒幅漏電保安器”(實用新型專利，CN2077614U，1991年5月22日公告)等方案，解決了以往三相交流電網(wǎng)的剩余電流動作保護器有保護“死區(qū)”的缺陷，但是目前的剩余電流保護器包括“相敏整流式脈沖電流型保安器”與“時控鑒幅漏電保安器”及“集成化時控鑒幅漏電保安器”，對三相交流電網(wǎng)中某相對地漏電電流突然減少而引起的剩余電流變化尚不能正確辨別，而導致剩余電流動作保護器的誤動作，即還存在易誤動作的缺點。
本實用新型的目的是提供一種剩余電流動作保護器，它不僅能克服三相交流電網(wǎng)的剩余電流動作保護器保護“死區(qū)”的缺陷，還能正確辨別三相交流電網(wǎng)中某相對地漏電電流突然減少而引起的剩余電流變化，而且動作電流精確度高，抗干擾能力強，因而減少了誤動作現(xiàn)象。


圖1為本實用新型剩余電流動作保護器結構框圖，三相交流電源接A、B、C、O、端子，三相四線導線同方向穿過零序電流互感器(1)后，經(jīng)執(zhí)行機構(5)到負載側A′、B′、C′、O′，零序電流互感器(1)的二次側接移相放大電路(2)的輸入端，移相放大電路(2)的輸出端接剩余電流檢測回路(3)的信號輸入端，剩余電流檢測回路(3)的輸出端接驅動電路(4)的輸入端，驅動電路(4)的輸出端接執(zhí)行機構(5)的控制輸入端，控制三相交流電源的輸出，采樣脈沖形成電路(6)的輸入端接三相交流電源A、B、C相線，采樣脈沖形成電路(6)的輸出端接剩余電流檢測回路(3)的控制輸入端，驅動電路(4)的另一輸出端接采樣脈沖形成電路(6)的控制輸入端，電源電路(7)提供各個電路工作所需的直流電源。本實用新型剩余電流動作保護器特征在于剩余電流檢測回路(3)由剩余電流采樣電路、漏電變化量檢測電路、漏電變化方向判別電路構成。
本實用新型與背景技術相比，提高了剩余電流動作保護器的響應速度與增強了抗干擾能力，減少了誤動作，從而能提高三相交流電網(wǎng)剩余電流保護器的投運率。
圖2為本實用新型剩余電流動作保護器的電原理圖，其電路結構和工作原理描述如下三相交流電源接A、B、C、O、端子，三相四線導線同方向穿過零序電流互感器(1)后，經(jīng)執(zhí)行機構(5)到負載側A′、B′、C′、O′，零序電流互感器(1)的二次側接移相放大電路(2)的輸入端，剩余電流信號經(jīng)R1變換為電壓信號經(jīng)IC1、IC2移相放大后，輸出到剩余電流檢測回路(3)的信號輸入端。采樣脈沖形成電路(6)的輸入端接三相交流電源A、B、C相線，電路中的運算放大器IC15、IC17、IC19將三相交流電源正弦波變換成矩形波，再經(jīng)微分變換后，在三相交流電源本相的ωt＝π＋2kπ(k＝0，1，2…)時刻，即在A相的ωt＝π＋2kπ／3(k＝0，1，2…)時刻，IC16、IC18、IC20依次各輸出一個脈沖，送至剩余電流檢測回路(3)的控制輸入端，控制模似開關對移相放大后的剩余電流信號進行采樣。
剩余電流檢測回路(3)由剩余電流采樣電路、漏電變化量檢測電路、漏電變化方向判別電路構成。剩余電流采樣電路由模似開關IC3、IC4、IC5和其輸出端的保持電容器C3、C5、C7構成，模似開關的導通時刻與導通時間長短受G端電平控制，即受采樣脈沖形成電路(6)輸出的脈沖控制。
漏電變化量檢測電路由電容C4、C6、C8、電阻R7、R8、R9組成耦合電路與運算放大器IC6、IC7、IC8及所接的基準電壓回路組成的電平比較電路構成。C3、C5、C7上的電壓經(jīng)電容C4、C6、C8耦合濾除直流成份，在電阻R7、R8、R9上的電壓變化即是剩余電流的變化量，也就是三相交流電源A、B、C相對地漏電電流的變化量。IC6、IC7、IC8組成三個電平比較電路，負責對三個時刻的剩余電流值變化量作規(guī)一化處理，電平比較電路在輸入信號電平高于基準電壓時，輸出信號電壓為(＋)，反之輸出信號電壓為(－)，其基準電壓由V1點電位決定?；鶞孰妷夯芈酚砷_關三極管BG2、二極管D20與電阻R10、R11、R12組成的分壓電路構成，在三相交流電流A相的ωt＝π＋2kπ／3(k＝0，1，2…)時刻，采樣脈沖形成電路(6)輸出脈沖控制開關三極管BG2導通，使R10、R11、R12分壓決定的基準電壓V1端電位為負，IC6、IC7、IC8檢測剩余電流值是否有減少的；在非ωt＝π＋2kπ／3(k＝0，1，2…)時刻BG2截止，V1點電位升高為正，IC6、IC7、IC8檢測三個時刻的剩余電流值的增加變化量是否有達到額定值的。
漏電變化方向判別電路由電阻網(wǎng)絡R13、R14、R15與運算放大器IC10組成多數(shù)表決電路，對漏電變化量檢測電路輸出的規(guī)一化的(＋)、(－)信號進行判別。在BG2導通時，模似開關IC9截止，IC10檢測V4點電位，在IC6、IC7、IC8輸出為三(＋)、二(＋)一(－)時，V4點電位為正，IC10輸出為負；而在IC6、IC7、IC8輸出為三(－)、二(－)一(＋)時，V4點電位為負，IC10輸出為正。IC9與IC10、R17、R18又組成鎖存電路，在BG2截止時，IC9導通，IC10鎖存前述時刻狀態(tài)。D1、D2、D3組成或門電路，在IC6、IC7、IC8只要有一個輸出(＋)信號時V2點電位即為正。R19、D4組成與門電路，在V2點電位為正與IC10輸出同時為正時，V3點電位才為正。
綜上所述，剩余電流檢測回路(3)的輸出端V3點電位為正的條件是在三相交流電流A相的ωt＝π＋2kπ／3(k＝0，1，2…)時刻，移相放大后的剩余電流值變化量一個時刻是增加達到額定值，且相鄰另兩個時刻是減少，即在三相交流電網(wǎng)中某相對地漏電電流突然增加，且增加量達到額定值時。
在V3點電位為正時，驅動電路(4)一方面輸出信號到執(zhí)行機構(5)，控制繼電器J1吸動，切斷輸出到A′、B′、C′端子的三相交流電源；另一方面，經(jīng)IC14輸出信號，使BG1導通，采樣脈沖形成電路(6)無脈沖輸出，剩余電流檢測回路(3)停止對剩余電流采樣。
驅動電路(4)中IC12、C10、C11等還組成重合閘電路。
由于本實用新型剩余電流動作保護器是在三相交流電流本相的ωt＝π的時刻采樣移相后剩余電流，而且對剩余電流變化方向進行判別，只要干擾信號不是連續(xù)出現(xiàn)在三個采樣時刻且極性與漏電增加所呈現(xiàn)的三個極性相同，就不會引起誤動作。還由于采樣的是固定某一時刻的剩余電流值，如果剩余電流不變，其樣值幅度也不會變化，無須用大時間常數(shù)的濾波網(wǎng)絡處理采樣輸出信號，因此可提高剩余電流動作保護器的響應速度。
權利要求1.一種剩余電流動作保護器，由零序電流互感器(1)、移相放大電路(2)、剩余電流檢測回路(3)、驅動電路(4)、執(zhí)行機構(5)、采樣脈沖形成電路(6)、電源電路(7)構成，三相交流電源接A、B、C、O、端子，三相四線導線同方向穿過零序電流互感器(1)后，經(jīng)執(zhí)行機構(5)到負載側A′、B′、C′、O′，零序電流互感器(1)的二次側接移相放大電路(2)的輸入端，移相放大電路(2)的輸出端接剩余電流檢測回路(3)的信號輸入端，剩余電流檢測回路(3)的輸出端接驅動電路(4)的輸入端，驅動電路(4)的輸出端接執(zhí)行機構(5)的控制輸入端，控制三相交流電源的輸出，采樣脈沖形成電路(6)的輸入端接三相交流電源A、B、C相線，采樣脈沖形成電路(6)的輸出端接剩余電流檢測回路(3)的控制輸入端，驅動電路(4)的另一輸出端接采樣脈沖形成電路(6)的控制輸入端，電源電路(7)提供各個電路的直流電源，其特征在于剩余電流檢測回路(3)由剩余電流采樣電路、漏電變化量檢測電路、漏電變化方向判別電路構成。
2.根據(jù)權利要求書1所述的剩余電流動作保護器，其特征在于剩余電流采樣電路由模擬開關IC3、IC4、IC5與保持電容C3、C5、C7構成。
3.根據(jù)權利要求書1所述的剩余電流動作保護器，其特征在于漏電變化量檢測電路由電容C4、C6、C8，電阻R7、R8、R9組成耦合電路與運算放大器IC6、IC7、IC8及所接的基準電壓回路組成的電平比較電路構成。
4.根據(jù)權利要求書3所述的剩余電流動作保護器，其特征在于漏電變化量檢測電路中的基準電壓回路由采樣脈沖形成電路(6)輸出脈沖控制的開關三極管BG2、二極管D20與電阻R10、R11、R12組成的分壓電路構成。
5.根據(jù)權利要求書1所述的剩余電流動作保護器，其特征在于漏電變化方向判別電路由電阻R13、R14、R15，運算放大器IC10組成的多數(shù)表決電路、鎖存電路、二極管D1、D2、D3組成的或門、R19、D4組成的與門構成。
6.根據(jù)權利要求書1或5所述的剩余電流動作保護器，其特征在于漏電變化方向判別電路中鎖存電路由模擬開關IC9、運算放大器IC10、電阻R17、R18構成。
專利摘要本實用新型屬于緊急保護電路裝置，特別是涉及一種剩余電流動作保護器。它包括零序電流互感器、移相放大電路、剩余電流檢測回路、驅動電路、執(zhí)行機構、采樣脈沖形成電路、電源電路。特征在于剩余電流檢測回路由剩余電流采樣電路、漏電變化量檢測電路、漏電變化方向判別電路構成。其結構設計合理，克服了以往動作電流精確度不高，容易誤動作等不足，從而提高三相交流電網(wǎng)剩余電流保護器的投運率。
文檔編號H02H3/32GK2191487SQ9421419
公開日1995年3月8日 申請日期1994年6月14日 優(yōu)先權日1994年6月14日
發(fā)明者張寶明 申請人:張寶明