CN203895952U - 一种自复式三相保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电气保护装置，尤其涉及三相电保护装置。本实用新型公开一种自复式三相保护装置，包括：一个电流互感器、一个整流滤波电路模块、一个分压采样模块、两个电压比较电路模块、两个参考电压源、一个单片机控制电路模块、一个继电器开关模块和一个GSM通信模块。本实用新型是用于过压、欠压自复式保护的一种自复式三相保护装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气保护装置，尤其涉及三相电保护装置。
背景技术
众所周知，当变压器断零时，三相电压会过高或过低，造成烧坏家用电器设备，甚至发生火灾。2008 年起执行的《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 中规定，“住宅配电箱的进线端应装设短路、过负荷和过、欠电压保护器”。因此，三相保护装置是保障用电安全的必不可少的器件。
一发明专利公开号CN103779831A提出基于单片机的三相自复式过、欠压保护器，该保护器由电源电路、电压检测取样电路、单片机控制电路和磁保持继电器驱动电路组成。该CN103779831A发明公开文献中对于电压检测取样电路后的采样电压值是通过单片机控制电路中单片机芯片内部自带A/D 转换后变为数字信号，来与设定值比较以判断过压、欠压信号，从而使该保护器必须选用自带A/D 转换模块的单片机芯片或者额外购置A/D 转换芯片才能实现，硬件成本较高。此外，该发明公开文献提出的保护器仅能实现自复式过、欠压保护，当发生过、欠压也可能会伴随其他额外危险情况，则该发明公开文献的保护器不能够及时告知监控，从而来及时排查危险。
发明内容
因此，针对上述技术方案的不足之处，提出一种硬件成本更低且具备远程报警功能的自复式三相保护装置。
本实用新型采用如下技术方案实现：
一种自复式三相保护装置，包括：一个电流互感器、一个整流滤波电路模块、一个分压采样模块、两个电压比较电路模块、两个参考电压源、一个单片机控制电路模块、一个继电器开关模块和一个GSM通信模块，其中：
该电流互感器，其初级线圈输入端连接于三相电的其中一相线和零线，其次级线圈输出端连接于该整流滤波电路模块；
该整流滤波电路模块，由一个滤波二极管并联一个滤波电容组成，该整流滤波电路模块输出连接于该分压采样模块；
该分压采样模块，是电阻分压采样电路，该电阻分压采样电路的串联电阻的中间端输出分别连接于该两个电压比较电路模块的输入端，且连接至其中一个电压比较电路模块的一路还串联一个隔离二极管；
该两个电压比较电路模块分别为第一电压比较电路模块和第二电压比较电路模块，该第一电压比较电路模块是同相电压比较电路，其同相输入端连接于该分压采样模块的输出端，其反相输入端连接于第一参考电压源，该第二电压比较电路模块则是反相电压比较电路，其同相输入端连接于第二参考电压源，其反相输入端连接于该分压采样模块的输出端，该第一电压比较电路模块和第二电压比较电路模块的输出均分别连接于该单片机控制电路模块的I/O端口；
该单片机控制电路模块的输出端连接于该GSM通信模块和该继电器开关模块。
进一步的，还包括一个滤波模块，该滤波模块并联于该分压采样模块和电压比较电路模块之间。
进一步的，滤波模块是1个滤波电解电容并联1个陶瓷电容。
进一步的，该继电器开关模块包括一个光耦驱动管串联一个继电器元件。
本实用新型采用如上技术方案，利用2个电压比较器来进行过压、欠压判断，替代了A/D转换模块，大大节约硬件成本。同时，本实用新型还可以实现远程报警功能，更加保护上安全可靠。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
参阅图1所示，本实用新型提出一种自复式三相保护装置，包括：一个电流互感器、一个整流滤波电路模块、一个分压采样模块、两个电压比较电路模块、两个参考电压源、一个单片机控制电路模块、一个继电器开关模块和一个GSM通信模块。
该电流互感器，在图1所示实施例中是电流互感器B1，其初级线圈输入端连接于三相电的其中一相线L1和零线N，其次级线圈输出端连接于该整流滤波电路模块。该整流滤波电路模块，在图1所示实施例中是由一个滤波二极管D1并联一个滤波电容C1组成，该整流滤波电路模块输出连接于该分压采样模块。该分压采样模块，在图1所示实施例中是采用电阻分压采样电路，居然是一定值电阻R1串联一可调电阻W1，该电阻分压采样电路的串联电阻R1和W1的中间端输出分别连接于该两个电压比较电路模块的输入端，且连接至其中一个电压比较电路模块的一路还串联一个隔离二极管D2。该两个电压比较电路模块分别为第一电压比较电路模块和第二电压比较电路模块，该第一电压比较电路模块是同相电压比较电路，其同相输入端连接于该分压采样模块的输出端，其反相输入端连接于该参考电压源，该第二电压比较电路模块则是反相电压比较电路，其同相输入端连接于该参考电压源，其反相输入端连接于该分压采样模块的输出端。在图1所示实施例中具体是：电压比较器IC/A的反相输入端-连接该分压采样模块的输出端，连接于+5V和地之间的串联分压电阻R2、R4之间引出作为第二参考电压源，通过合理配置分压电阻R2、R4的阻值来设定该第二参考电压源的电压值作为过压比较值，并串联一电阻R3后连接于该电压比较器IC/A的同相输入端+，从而组成同相电压比较电路（即该第二电压比较电路模块）；电压比较器IC/B的同相输入端+连接该分压采样模块输出端经隔离二极管D2后一端，连接于+5V和地之间的串联分压电阻R7、R9之间引出作为第一参考电压源，通过合理配置分压电阻R7、R9的阻值来设定该第一参考电压源的电压值作为欠压比较值，并串联一电阻R8后连接于该电压比较器IC/A的反相输入端-，从而组成反相电压比较电路（即该第一电压比较电路模块）。该第一电压比较电路模块和第二电压比较电路模块的输出均分别连接于该单片机控制电路模块的I/O端口（P02、P21）。该单片机控制电路模块的输出端连接于该GSM通信模块和该继电器开关模块。在图1所示实施例中的单片机控制电路模块是由一单片机芯片U1（无需带A/D转换模块功能）连接晶振电路（及外围复位电路等）组成。在图1所示实施例中的GSM通信模块是选用WAVECOM的023031芯片U2实现的GSM通信电路。
优选的，为了在过、欠压输入前实现抗干扰，还包括一个滤波模块，该滤波模块并联于该分压采样模块和电压比较电路模块之间，在图1所示实施例中的该滤波模块是由1个滤波电解电容C2并联1个陶瓷电容C3组成。
优选的，为了避免驱动干扰，该继电器开关模块包括一个光耦驱动管串联一个继电器元件。在图1所示实施例中的是一光耦驱动管U3的输入正极串联一电阻R7与该单片机芯片U1的I/O端口（P15）连接，输入负极接地，光耦驱动管U3的输出串联继电器元件J1的控制线圈。
下面对本实用新型该实施例在发生过压和欠压的保护功能原理进行详细说明。
当相线L1和零线N构成275V（举例）电压回路，经电流互感器B1感应交流电压信号，其次级线圈产生的电压，经二极管D1整流，电容C1滤波后，经电阻R1和电阻W1分压，电容C2、电容C3组成的滤波电路进行输入级滤波，输入至比较器芯片IC/A的反相输入端-，由电阻R2\R3\R4、IC/A等组成反相电压比较电路（第二电压比较电路模块），则此时比较器芯片IC/A的反相输入端-的电位高于同相输入端+的电位，比较器芯片IC/A输出低电平，并经电阻R5限流后，输入单片机芯片U1第37脚I/O口（P02）；同理，由电阻R7\R8\R9、IC/B等组成的同相电压比较电路（第一电压比较电路模块）则输出高电平，并经电阻R6限流后，输入单片机芯片U1第22脚I/O口（P21）；单片机芯片U1内部程序根据这2个I/O口输入信号而识别判断为过电压状态，经单片机芯片U1内部程序逻辑分析判断后，分两路发出控制信号。第一路是由单片机芯片U1第7脚、第8脚、第4脚和第27脚接入GSM芯片U2，将数据信息传送到GSM网络中，由GSM网络将报警信息以短信的形式发送给报警中心。第二路输出，由单片机芯片U1第6脚（P15）输出高电平，经电阻R7限流，使光耦驱动管U3导通，推动继电器J1吸合，继电器J1转为常闭点，切断负载电源。当相线L1和零线N构成电压恢复到260V以下且高于欠压值（如155V）时，比较器芯片IC/A变成输出高电平，比较器芯片IC/B依旧也输出高电平，经单片机芯片U1内部程序处理判断后，由单片机芯片U1第6脚（P15）输出低电平，使光耦驱动管U3内部电路截止，推动继电器J1释放，继电器J1转为常开点，接通负载电源。
当相线L1和零线N构成155V（举例）电压回路，经电流互感器B1感应交流电压信号，其次级线圈产生的电压，经二极管D1整流，电容C1滤波后，经电阻R1和电阻W1分压，电容C2、电容C3组成的滤波电路进行输入级滤波，并经由二极管管D2隔离后输入至比较器芯片IC/B的同相输入端+，由电阻R7\R8\R9、IC/B等组成同相电压比较电路（第一电压比较电路模块），则此时比较器芯片IC/B的反相输入端-的电位高于同相输入端+的电位，比较器芯片IC/B输出低电平，并经电阻R6限流后，输入单片机芯片U1第22脚I/O口（P21）；同理，由电阻R2\R3\R4、IC/A等组成的反相电压比较电路（第二电压比较电路模块）则输出高电平，并经电阻R5限流后，输入单片机芯片U1第37脚I/O口（P02）；单片机芯片U1内部程序根据这2个I/O口输入信号而识别判断为欠电压状态，经单片机芯片U1内部程序逻辑分析判断后，分两路发出控制信号。第一路是由单片机芯片U1第7脚、第8脚、第4脚和第27脚接入GSM芯片U2，将数据信息传送到GSM网络中，由GSM网络将报警信息以短信的形式发送给报警中心。第二路输出，由单片机芯片U1第6脚（P15）输出高电平，经电阻R7限流，使光耦驱动管U3导通，推动继电器J1吸合，继电器J1转为常闭点，切断负载电源。当相线L1和零线N构成电压恢复到155V以上且低于过压值（如275V）时，比较器芯片IC/B变成输出高电平，比较器芯片IC/A依旧也输出高电平，经单片机芯片U1内部程序处理判断后，由单片机芯片U1第6脚（P15）输出低电平，使光耦驱动管U3内部电路截止，推动继电器J1释放，继电器J1转为常开点，接通负载电源。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种自复式三相保护装置，其特征在于，包括：一个电流互感器、一个整流滤波电路模块、一个分压采样模块、两个电压比较电路模块、两个参考电压源、一个单片机控制电路模块、一个继电器开关模块和一个GSM通信模块；
该电流互感器，其初级线圈输入端连接于三相电的其中一相线和零线，其次级线圈输出端连接于该整流滤波电路模块；
该整流滤波电路模块，由一个滤波二极管并联一个滤波电容组成，该整流滤波电路模块输出连接于该分压采样模块；
该分压采样模块，是电阻分压采样电路，该电阻分压采样电路的串联电阻的中间端输出分别连接于该两个电压比较电路模块的输入端，且连接至其中一个电压比较电路模块的一路还串联一个隔离二极管；
该两个电压比较电路模块分别为第一电压比较电路模块和第二电压比较电路模块，该第一电压比较电路模块是同相电压比较电路，其同相输入端连接于该分压采样模块的输出端，其反相输入端连接于第一参考电压源，该第二电压比较电路模块则是反相电压比较电路，其同相输入端连接于第二参考电压源，其反相输入端连接于该分压采样模块的输出端，该第一电压比较电路模块和第二电压比较电路模块的输出均分别连接于该单片机控制电路模块的I/O端口；
该单片机控制电路模块的输出端连接于该GSM通信模块和该继电器开关模块。
2.根据权利要求1所述的自复式三相保护装置，其特征在于：还包括一个滤波模块，该滤波模块并联于该分压采样模块和电压比较电路模块之间。
3.根据权利要求2所述的自复式三相保护装置，其特征在于：滤波模块是1个滤波电解电容并联1个陶瓷电容。
4.根据权利要求1所述的自复式三相保护装置，其特征在于：该继电器开关模块包括一个光耦驱动管串联一个继电器元件。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111712014A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-09-25 | 杭叉集团股份有限公司 | 一种可调节光型的警示灯及控制方法 |
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2014
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