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CN201174571Y - 带微机保护和液晶显示的小型断路器 - Google Patents

带微机保护和液晶显示的小型断路器 Download PDF

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CN201174571Y CNU2008200457553U CN200820045755U CN201174571Y CN 201174571 Y CN201174571 Y CN 201174571Y CN U2008200457553 U CNU2008200457553 U CN U2008200457553U CN 200820045755 U CN200820045755 U CN 200820045755U CN 201174571 Y CN201174571 Y CN 201174571Y
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陈宏业
林望青
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Abstract

本实用新型属于单片机及电子技术领域。包括:带分励脱扣的小型断路器(1)、漏电流互感器(2)、相电流互感器(3)、电压互感器(4)、交流量的整流滤波单元(7)、A/D转换采样变换单元(8)、CPU计算控制单元(9)、人机对话液晶显示功能设定单元(10)、声光报警单元(11)、执行装置(12)等单元。本实用新型具备漏电、过载、过压、欠压、过流、短路保护告警功能,广泛适用于家居住宅、公共场所、工厂等场所的用电保护,能有效防止人身触电、减少火灾事故等发生。

Description

带微机保护和液晶显示的小型断路器
技术领域
本实用新型属于单片机及电子技术领域,特别涉及一种适应于低压配电线路的带微机保护和液晶显示的小型断路器。
背景技术
传统的小型断路器(空气开关)为机械式,具备热脱扣和电磁脱扣功能,传统的漏电开关,漏电电流设定为30毫安跳闸。
可见,传统的小型断路器、漏电开关均不具备智能实时监控电气线路技术,只有当电气线路出现长时间过载、漏电或短路时,才能跳闸。但电气线路的发热、漏电、跳火都有一个逐渐累积,由量变到质变的过程,由于传统的小型断路器、漏电开关没有实时监测、预警功能,无法及时发现电气线路的安全隐患,当发生火灾或人身触电时再跳闸切断电源往往已于事无补。针对上述的缺点,为更有效地保护人身、用电线路和用电设备的安全,对传统的小型断路器、漏电开关的功能进行改进十分必要。
发明内容
本实用新型的目的在于克服小型断路器、漏电开关没有实时监测、告警功能,提供一种带微机保护和液晶显示的小型断路器,实用新型具备实时监测、告警和保护功能。
本实用新型的技术方案是:一种带微机保护和液晶显示的小型断路器,包括:电源、断路器、电流、电压互感器,A/D转换采样变换单元,8051CPU计算控制单元,报警执行单元,其特征在于:电源单元6输出+3.3V的电压,连接CPU的VDD端,输出+5V分别连接电路控制单元;外部交流电源的火线和零线输入端接入带分励脱扣的小型断路器1,其输出端同时穿过漏电流互感器2,火线穿过相电流互感器3后与零线连接到装置的外部交流电源的输出端,电压互感器4并接于火线和零线;相电流、漏电流和电压互感器变换后的二次交流量分别接入相电流、漏电流和电压整流滤波单元7,然后接入CPU的P0.1-0.3端口;CPU的P0.4-0.6端口分别接液晶显示器单元10输入端;CPU的P1.0端口接三极管来驱动执行装置12;CPU的P1.1、P1.2端分别接显示器激活开关Sw1及功能开关sw2;CPU的P0.7、P1.3、P1.4接声光报警单元11,即V1、V2的发光二极管及S1蜂鸣器;通过CPU控制单元9的编程运算,控制和设定断路器的漏电流、过电流、过电压、功率的保护值,电路超过设定值时,对电路实施报警及跳闸断电保护。
本实用新型应用于380V三相四线电源时,每路火线各有相应的相电流互感器和电压互感器,三路火线和零线同时穿过漏电流互感器;三个相电流互感器,一个漏电流互感器和三个电压互感器变换后的二次交流量分别接入相电流、漏电流和电压整流滤波单元7,接入CPU的接入P0.0-0.3、P1.5-1.7端口,CPU的输出、液晶显示、报警、执行控制单元与单相电源电路的相同。
通过通信接口单元13能组成系统,多个该装置可以通过RS485总线的方式进行联网。通过网络中的一个总控单元来实现多个装置的遥测、遥信和遥控,以实现对一定区域的用电线路实现系统化网络化监控。
本实用新型能实时对用电线路的漏电流、电流、电压、等交流量进行监测,备漏电、过载、过压、欠压、过流、短路保护功能,并通过人机对话液晶显示单元进行显示,更有效的保护电气线路,尤其是多段式可根据需要整定的过流(过载、过流、短路)保护。
附图说明
下面结合附图对本实用新型再进一步详细说明。
图1为本实用新型带微机保护和液晶显示的小型断路器原理图,是三相四线电源的电路的原理图;
图2是本实用新型扩展联网示意图;
图3是本实用新型带微机保护和液晶显示的小型断路器单相电路的电子元件接线图。
图中:(1)为带分励脱扣的小型断路器,(2)为漏电流互感器,(3)为相电流互感器,(4)为电压互感器,(5)为电源变压器,(6)为电源模块,(7)为相电流、漏电流和电压整流滤波单元,(8)为A/D转换采样变换单元,(9)为CPU控制单元,(10)为液晶显示功能设单元,(11)为声光报警单元,(12)为执行装置,(13)为通信接口单元。
具体实施方式
参照图3,电源经变压、整流输出+3.3V的电压,连接CPU的VDD接线端,输出+5V分别连接电路控制单元;外部交流电源的火线和零线输入端接入带分励脱扣的小型断路器1,其输出端同时穿过漏电流互感器2,火线穿过相电流互感器3后与零线连接到装置的外部交流电源的输出端,电压互感器4并接于火线和零线。相电流、漏电流和电压互感器变换后的二次交流量分别接入相电流、漏电流和电压整流滤波单元7,然后接入CPU的P0.1-0.3端口;CPU的P0.4-0.6端口分别接液晶显示器单元10输入端;CPU的P1.0端口接三极管来驱动执行装置12;CPU的P1.1、P1.2端分别接显示器激活开关Sw1及功能开关sw2;CPU的P0.7、P1.3、P1.4接声光报警单元11,即V1、V2的发光二极管及S1蜂鸣器;V3为本实用新型的工作指示灯。在CPU计算控制单元9的编程控制下,对用电线路的漏电流、各相电流和电压进行实时采样,通过编程进行运算、控制和设定漏电流、电流、电压等交流量的整定值,实时对用电线路的漏电流、电流、电压、功率等交流量进行监测,并通过人机对话液晶显示单元10进行显示,具备漏电、过载、过压、欠压、过流、短路保护告警功能,当达到告警值时,通过声光报警单元11进行报警,达到跳闸整定值时,CPU发出跳闸命令,驱动执行装置12的出口继电器,其接点短时闭合接通分励线圈的电源使小型断路器跳闸。
从图1中可看出,当电源为三相四线的380V时,电路相应增加二个相电流互感器和二个电压互感器,相电流、漏电流和电压互感器变换后的二次交流量分别接入相电流、漏电流和电压整流滤波单元7,接入CPU的未使用的空的接线端,其余电路与单相的相同。具体为:三相四线制380V电源的A、B、C三相接入带分励脱扣的小型断路器1,其输出A、B、C三相和N相一同穿过漏电流互感器2,A、B、C、N相电流互感器3分别串接于A、B、C、N相,电压互感器4并接于相电压A-N、B-N、C-N,电源变压器5并接于相电压A-N,经变压器变换的二次电压经电源模块6输出+5V和+3.3V,+3.3V为CPU计算控制单元9提供电源,+5V分别为8、10、11、12、13单元提供电源;相电流、漏电流和电压互感器变换后的二次交流量接入相电流、漏电流和电压整流滤波单元7,再接入CPU的各接线端。
本实用新型使用的CPU为8051,共有20个接线端,除5、6、7分别为固定的GND、VDD、RET功能外,其余的接线端可以任意连接输入、输出控制信号,其各项功能将由CPU内部编程控制实现,Sw1激活开关,激活液晶显示器,sw2为功能开关,可以控制蜂鸣器报警及跳闸功能的开启与关闭,V1漏电报警发光二极管,V2为过压或过流报警发光二极管,V3为断路器工作指示灯。
参考图3,本实用新型通过通信接口单元13能组成系统,对一定区域的用电线路实现系统化网络化监控。单层系统能实现256个装置的连接,并可多层扩充。
本实用新型的功能特点如下表:
  功能   内容或范围   实现方法   备注
  正常显示   电流、漏电流、电压、功率   应用采样技术,软件控制。   液晶显示
  过载告警   1-2倍额定电流,延时告警。   软件控制,按要求整定。   显示及声光告警
  漏电告警   5-30毫安,延时告警。   软件控制,按要求整定。   显示及声光告警
  短路保护   10倍及以上额定电流   小型断路器0.1秒内脱扣   显示及声光告警
  过流保护   1-5倍额定电流,延时跳闸.   软件控制,按要求整定。   显示及声光告警
  过压保护   超出15%-30%额定电压。   软件控制,按要求整定。   显示及声光告警
  欠压保护   低于15%-30%额定电压。   软件控制,按要求整定。   显示及声光告警
  远方监视   电流、漏电流、电压、功率   通信接口
  远方跳闸   远方发令强制跳闸。   通信接口
可见,本实用新型不单包含小型断路器、漏电开关的功能,还具备实时监控、多段式保护、发令跳闸、远方监视跳闸等功能,能及早发现电气线路微小的漏电流和过载情况,及早采取防范措施,防患于未燃,全面的防护功能确保安全用电,减少电气线路引发的火灾、人身触电、电器设备损坏等事故。
本实用新型专利产生的有益效果
A、实时监测电路的漏电流,用户能随时直观地知道电路的状况,是否存在漏电及其严重情况,能及时查找存在漏电的插座、分路开关等,把漏电引起电线发热、电器设备烧损、人身触电、火灾等安全隐患及早消灭在萌芽状态。
B、实时监测电路的电流,用户能随时直观地知道电路的负荷状况,能估算各种用电设备的用电情况,有利于用户进行科学用电,节约能源。
C、具备漏电、过载、过压、欠压、过流、短路保护功能,更有效的保护电气线路,尤其是多段式可根据需要整定的过流保护(过载、过流、短路),是小型断路器热脱扣、电磁脱扣保护的有效补充,能对电气线路的各种故障起更有效的保护作用。
D、由于采用数字电子通信技术,便于实现系统化、网络化,能实现远距离的监控。
本实用新型专利采用的技术,即“带微机保护和液晶显示的小型断路器”,是小型断路器和漏电开关的更新换代产品,广泛适用于家居住宅、商场、娱乐场所、工厂、宾馆、学校等民用、商用场所的用电保护。

Claims (3)

1、一种带微机保护和液晶显示的小型断路器,包括:电源,断路器,电流、电压互感器,A/D转换采样变换单元,8051CPU计算控制单元,报警执行单元,其特征在于:电源单元(6)输出+3.3V的电压,连接CPU的VDD端,输出+5V分别连接电路控制单元;外部交流电源的火线和零线输入端接入带分励脱扣的小型断路器(1),其输出端同时穿过漏电流互感器(2),火线穿过相电流互感器(3)后与零线连接到断路器的外部交流电源的输出端,电压互感器(4)并接于火线和零线;所说的相电流、漏电流和电压互感器变换后的二次交流量分别接入相电流、漏电流和电压整流滤波单元(7),然后接入CPU的P0.1-0.3端口;CPU的P0.4-0.6端口分别接液晶显示器单元(10)输入端;CPU的P1.0端口接三极管来驱动执行装置(12);CPU的P1.1、P1.2端分别接显示器激活开关Sw1及功能开关sw2;CPU的P0.7、P1.3、P1.4接声光报警单元(11),即V1、V2的发光二极管及S1蜂鸣器;通过CPU控制单元(9)的编程运算,控制和设定断路器的漏电流、过电流、过电压、功率的保护值,电路超过设定值时,对电路实施报警及跳闸断电保护。
2、根据权利要求1所述的带微机保护和液晶显示的小型断路器,其特征在于:当电源为380V三相四线电路时,每路火线各有相应的相电流互感器和电压互感器,三路火线和零线同时穿过漏电流互感器;三个相电流互感器,一个漏电流互感器和三个电压互感器变换后的二次交流量分别接入相电流、漏电流和电压整流滤波单元(7),接入CPU的接入P0.0-0.3、P1.5-1.7端口,CPU的输出、液晶显示、报警、执行控制单元与单相的电源电路相同。
3、根据权利要求1所述的带微机保护和液晶显示的小型断路器,其特征在于:通过通信接口单元(13)能组成系统,多个该装置可以通过RS485总线的方式进行联网,通过网络中的一个总控单元来实现多个装置的遥测、遥信和遥控,以实现对一定区域的用电线路实现系统化网络化监控。
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