新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，其技術特點是：包括單片機、電源單元、液晶顯示模塊、信號檢測及處理電路、通訊模塊和驅動跳閘電路，電源單元與單片機及液晶顯示模塊相連接為其供電，單片機通過信號檢測及處理電路與安裝在供電系統(tǒng)上的零序電流互感器連接實現(xiàn)漏電檢測功能，單片機通過驅動跳閘電路與安裝在供電系統(tǒng)上的跳閘執(zhí)行機構相連接實現(xiàn)跳閘控制功能，單片機通過通訊模塊與遠程監(jiān)控主機相連接實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。本實用新型設計合理，實現(xiàn)了煤礦井下無中性點接地供電系統(tǒng)的干線和支線分級選擇性漏電保護功能，提高了煤礦自動化水平和供電質量，更好地保證了人身和機器設備安全。
【專利說明】新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于漏電保護器【技術領域】，尤其是一種新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器。
【背景技術】
[0002]煤礦井下的電氣設備通常是通過礦井低壓電網(wǎng)來供電。目前，我國煤礦井下普遍采用變壓器中性點不接地的供電系統(tǒng)(中性點絕緣供電網(wǎng)絡)。如圖3所示，在中性點絕緣供電網(wǎng)絡中，井下全部采用電纜做為載體，三相導線對地是絕緣的，絕緣材料具有一定數(shù)值的電阻R1，R2，R3 (即對地絕緣電阻)，電纜總長度越長，絕緣電阻越??；此外，三根導線對地也有一定的分布電容Cl，C2，C3 ;同樣，變壓器T本身也具有對地絕緣電阻和分布電容。實際上電網(wǎng)各相是通過絕緣電阻R和分布電容C與大地相連。為了避免由于供電網(wǎng)系統(tǒng)漏電造成設備損壞或人員傷害，通常在供電系統(tǒng)中安裝有漏電保護裝置，現(xiàn)有的漏電保護裝置通常存在檢測精度低，可靠性低，選擇性差、誤跳主開關，通訊協(xié)議單一、抗干擾能力差等問題，難以滿足煤礦井下選擇性漏電保護的供電要求。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種設計合理、可靠性高且性能穩(wěn)定的新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器。
[0004]本實用新型解決現(xiàn)有的技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的:
[0005]一種新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，包括單片機、電源單元、液晶顯示模塊、信號檢測及處理電路、開關量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路、通訊模塊和驅動跳閘電路，電源單元與單片機及液晶顯示模塊相連接為其供電，單片機通過信號檢測及處理電路與安裝在供電系統(tǒng)上的零序電流互感器連接實現(xiàn)漏電檢測功能，單片機分別與液晶顯示模塊、開關量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路相連接，單片機通過驅動跳閘電路與安裝在供電系統(tǒng)上的跳閘執(zhí)行機構相連接實現(xiàn)跳閘控制功能，單片機通過通訊模塊與遠程監(jiān)控主機相連接實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。
[0006]而且，所述的信號檢測及處理電路包括零序電壓移相電路、零序電壓調整電路、過零檢測電路、第一光電耦合電路、第一反向器、零序電流調整電路、過電流檢測電路、第二光電耦合電路、第二反向器；零序電壓移相電路、零序電壓調整電路、過零檢測電路、第一光電耦合電路、第一反向器依次相連接，其中，零序電壓移相電路的輸入端與零序電流互感器相連接，第一反向器的輸出端與單片機相連接；零序電流調整電路、過電流檢測電路、第二光電耦合電路、第二反向器依次相連接，其中，零序電流調整電路的輸入端與零序電流互感器相連接、第二反向器的輸出端與單片機相連接。
[0007]而且，所述的通訊模塊為以太網(wǎng)通訊模塊、CAN通訊模塊、RS485通訊模塊中的一種或它們的組合。
[0008]而且，所述的跳閘執(zhí)行機構為分勵脫扣器、失壓脫扣器的斷路器、交流接觸器、或磁力啟動器。
[0009]而且，所述的單片機還連接一聲光報警器。
[0010]而且，所述的單片機還連接一狀態(tài)指示燈。
[0011]本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:
[0012]1、本漏電保護器通過單片機自動檢測供電系統(tǒng)各個支路的狀態(tài)，并通過分勵脫扣器或失壓脫扣器的斷路器、交流接觸器、磁力啟動器等組成漏電保護裝置，實現(xiàn)礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護功能，即:當?shù)V井低壓電網(wǎng)中某條支路的某一相發(fā)生人身觸電、單相對地放電或單相對地漏電流時，系統(tǒng)及時檢測出漏電故障并驅動跳閘執(zhí)行機構，從而有選擇性地切斷故障線路，但仍可保證非故障線路安全運行，達到了煤礦井下無中性點接地漏電保護的準確性和可靠性要求，從而更好地保護煤礦井下的饋電安全。
[0013]2、本漏電保護器可以通過RS485、以太網(wǎng)或CAN通訊方式與遠程監(jiān)控主機進行通訊實現(xiàn)遠程監(jiān)測和保護；同時具有聲光報警功能，從視覺和聽覺兩方面提示工作人員漏電報警信息，并有歷史報警記錄查詢功能。
[0014]3、本漏電保護器可以檢測小于30毫安的漏電流，靈敏度高，可以有效地防止人身觸電事故的發(fā)生。
[0015]4、本漏電保護器操作簡便，操作人員無需經(jīng)過專業(yè)培訓，即可上手使用，而且監(jiān)測、保護、控制功能集于一體，安全可靠，簡單實用。
[0016]5、本實用新型設計合理，實現(xiàn)了煤礦井下無中性點接地供電系統(tǒng)的干線和支線分級選擇性漏電保護功能，提高了煤礦自動化水平和供電質量，更好地保證了人身和機器設備安全，有效預防了煤礦電氣火災的發(fā)生，具有免維護、可靠性高、抗干擾能力強等特點，可廣泛應用于電壓AC380、660、1140、3300V,頻率50HZ煤礦供電系統(tǒng)中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的電路方框圖；
[0018]圖2是本實用新型的信號檢測及處理電路的電路方框圖；
[0019]圖3是本實用新型的應用連接示意圖；
[0020]圖4是本實用新型的選擇性漏電保護原理圖；
[0021]圖5是本實用新型的單片機內置軟件的處理流程圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述。
[0023]一種新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，如圖1所示，包括單片機、電源單元、液晶顯示模塊、信號檢測及處理電路、開關量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路、實驗電路、狀態(tài)指示燈、以太網(wǎng)通訊模塊、CAN通訊模塊、RS485通訊模塊、驅動跳閘電路及聲光報警器，電源單元與單片機及液晶顯示模塊相連接為其供電，單片機通過信號檢測及處理電路與安裝在通電系統(tǒng)中的零序電流互感器相連接實現(xiàn)漏電檢測功能，單片機分別與液晶顯示模塊、開關量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路、實驗電路、狀態(tài)指示燈、以太網(wǎng)通訊模塊、CAN通訊模塊、RS485通訊模塊、驅動跳閘電路及聲光報警器相連接，該驅動跳閘電路與安裝在供電系統(tǒng)中的跳閘執(zhí)行機構相連接。當單片機檢測出某條支路有漏電故障發(fā)生時，通過跳閘執(zhí)行機構控制該支路開關跳閘，從而有選擇性地切斷故障線路，但仍可保證非故障線路安全運行的保護設施；同時，單片機通過RS485通訊模塊、以太網(wǎng)通訊模塊或CAN通訊模塊，將狀態(tài)信息上傳至綜合自動化系統(tǒng)的監(jiān)控主機，實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。
[0024]如圖2所示，所述的信號檢測及處理電路由零序電壓移相電路、零序電壓調整電路、過零檢測電路、光電耦合電路1、反向器1、零序電流調整電路、過電流檢測電路、光電耦合電路2、反向器2構成。零序電壓移相電路、零序電壓調整電路、過零檢測電路、光電耦合電路1、反向器I依次相連接，其中零序電壓移相電路的輸入端與零序電流互感器相連接，反向器I的輸出端與單片機相連接，零序電流調整電路、過電流檢測電路、光電耦合電路2、反向器2依次相連接，其中，零序電流調整電路的輸入端與零序電流互感器相連接、反向器2的輸出端與單片機相連接。當電網(wǎng)漏電時，信號檢測及處理電路從電網(wǎng)中取出零序電流和零序電壓信號，經(jīng)信號檢測及處理電路后由單片機判斷故障支路，最后通過單片機控制跳閘執(zhí)行機構(分勵脫扣器或失壓脫扣器的斷路器、交流接觸器、磁力啟動器)，以切斷故障支路的電源，實現(xiàn)有選擇性的漏電保護功能。零序功率方向式選擇性漏電保護方式具有很強的橫向選擇性和縱向選擇性，可以選擇性地進行漏電保護。
[0025]如圖3所示，本漏電保護器安裝在煤礦井下變壓器中性點不接地的供電系統(tǒng)中，漏電保護器中的零序電流互感器TA連接在供電線路中，脫扣器GF與供電系統(tǒng)中的驅動主開關QF相連接，當用電設備正常運行時，線路中電流呈平衡狀態(tài)，互感器中電流相量之和為零(電流是有方向的矢量，如按流出的方向為“ + ”，返回方向為“一”，在零序電流互感器中往返的電流大小相等，方向相反，正負相互抵消，即:11+12+13=0。由于一次線圈中沒有剩余電流，所以不會感應二次線圈，漏電保護器的開關裝置處于閉合狀態(tài)運行。當設備外殼發(fā)生漏電并有人觸及時，則在故障點產(chǎn)生分流，此漏電電流經(jīng)人體一大地一沿線分布電容接地，返回變壓器中性點(并未流經(jīng)零序電流互感器)，致使零序電流互感器中流入、流出的電流出現(xiàn)了不平衡(電流相量之和不為零)，一次線圈中產(chǎn)生剩余電流，從而便會感應二次線圈，當這個電流值達到該漏電保護器限定的動作電流值時，自動開關脫扣，切斷電源。當被保護電路發(fā)生漏電或有人觸電時，由于漏電電流的存在，通過TA —次側各相負荷電流的相量和不再等于零，即:11+12+13古O產(chǎn)生了漏電電流。在鐵芯中出現(xiàn)了交變磁通，在交變磁通作用下，QF 二次側線圈就有感應電動勢產(chǎn)生，此漏電信號經(jīng)中間環(huán)節(jié)進行處理和比較，當達到預定值時，使主開關分勵脫扣器線圈GF通電，驅動主開關QF自動跳閘，迅速切斷被保護的供電電源，從而實現(xiàn)保護。用于單相回路漏電保護器的工作原理與三相回路相同。
[0026]本保護器能夠實現(xiàn)礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護，當?shù)V井低壓電網(wǎng)中某條支路的某一相發(fā)生人身觸電、單相對地放電或單相對地漏電流時，系統(tǒng)及時檢測出漏電故障并作用于跳閘，從而有選擇性地切斷故障線路，但仍可保證非故障線路安全運行的保護設施。選擇性漏電保護原理如圖4所示，圖中，LDl和LD2為漏電點，K1-K4為饋電開關，QFl和QF2為主控開關，QS隔離開關，單片機內置通過零序電流互感器及信號檢測及處理電路實時監(jiān)測每條支路是否發(fā)生漏電，并通過驅動跳閘電路及執(zhí)行機構(脫扣器)實現(xiàn)對主開關和分開關的選擇，在主漏電電路和分漏電電路之間進行切換，從而在一套系統(tǒng)上兼容主開關和分開關功能，同時可發(fā)出漏電故障報警并控制故障電路。[0027]本保護器通過單片機控制外部電路，以便在主漏電電路和分漏電電路之間進行切換，從而在一套系統(tǒng)上兼容主開關和分開關功能，同時發(fā)出漏電故障報警聲光信號并控制，切斷漏電故障電路，實現(xiàn)選擇性漏電保護的功能。
[0028]單片機內置有處理軟件，該軟件的處理流程如圖5所示，設備上電后，該處理軟件可首先對其進行初始化，以完成一些標志位的清零和單片機的初始化；接下來對開關狀態(tài)進行判斷，只有在開關處于合閘狀態(tài)時，系統(tǒng)才進行漏電檢測，然后判斷是主開關還是分開關，以便根據(jù)不同的開關調用不同的漏電子程序，一旦系統(tǒng)發(fā)生漏電故障，則發(fā)出分閘動作信號，并控制外部開關，立即切斷電網(wǎng)供電。通過單片機軟件編程實現(xiàn)了漏電智能選擇和轉換，信號處理電路保證了漏電電流監(jiān)測精度，并隨時修正系統(tǒng)電容和系統(tǒng)電網(wǎng)電壓對漏電電流測量精度的影響，保證系統(tǒng)運行在最佳工作狀態(tài)。
[0029]本礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器不但原理有突破，采用集中控制模式，解決了分散性漏電問題。而且，采用單片機和軟件可編程技術，更加智能化和人性化。適用于煤礦井下，很好地解決了煤礦井下漏電保護問題。
[0030]需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據(jù)本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【權利要求】
1.一種新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，其特征在于:包括單片機、電源單元、液晶顯示模塊、信號檢測及處理電路、開關量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路、通訊模塊和驅動跳閘電路，電源單元與單片機及液晶顯示模塊相連接為其供電，單片機通過信號檢測及處理電路與安裝在供電系統(tǒng)上的零序電流互感器連接實現(xiàn)漏電檢測功能，單片機分別與液晶顯示模塊、開關量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、繼電器輸出模塊、看門狗電路相連接，單片機通過驅動跳閘電路與安裝在供電系統(tǒng)上的跳閘執(zhí)行機構相連接實現(xiàn)跳閘控制功能，單片機通過通訊模塊與遠程監(jiān)控主機相連接實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，其特征在于:所述的信號檢測及處理電路包括零序電壓移相電路、零序電壓調整電路、過零檢測電路、第一光電耦合電路、第一反向器、零序電流調整電路、過電流檢測電路、第二光電耦合電路、第二反向器；零序電壓移相電路、零序電壓調整電路、過零檢測電路、第一光電耦合電路、第一反向器依次相連接，其中，零序電壓移相電路的輸入端與零序電流互感器相連接，第一反向器的輸出端與單片機相連接；零序電流調整電路、過電流檢測電路、第二光電耦合電路、第二反向器依次相連接，其中，零序電流調整電路的輸入端與零序電流互感器相連接、第二反向器的輸出端與單片機相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，其特征在于:所述的通訊模塊為以太網(wǎng)通訊模塊、CAN通訊模塊、RS485通訊模塊中的一種或它們的組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，其特征在于:所述的跳閘執(zhí)行機構為分勵脫扣器、失壓脫扣器的斷路器、交流接觸器、或磁力啟動器。
5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，其特征在于:所述的單片機還連接一聲光報警器。
6.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的新型礦用隔爆型低壓選擇性漏電保護器，其特征在于:所述的單片機還連接一狀態(tài)指示燈。
【文檔編號】H02H3/16GK203445594SQ201320554774
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】李金寶, 張遠, 趙鑫 申請人:天津華寧電子有限公司