CN111952954A - 一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置 - Google Patents

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王健
曾悦
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Abstract

本发明涉及一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，包括剩余电流动作保护器、相序识别模块和开关控制模块；所述剩余电流动作保护器设置有用于控制内部断路器合闸或分闸的接线端子；所述相序识别模块的输入端与低压配电箱中三相电输入端的A相、B相和C相分别电连接，用于识别相序，当所述三相电为正相序时，所述相序识别模块输出端输出低电平，当所述三相电为逆相序时，所述相序识别模块输出端输出高电平；所述开关控制模块包括继电器、比较器和三极管Q1，所述继电器的开关部串联于所述控制内部断路器合闸或分闸的接线端子的电路上，所述继电器的线圈由所述相序识别模块输出端输出的电压控制所述继电器的线圈得电或失电。

Description

一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置
技术领域
本发明涉及一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，属于电力设备技术领域。
背景技术
随着农村经济的增速发展，各种小微企业在农村出现，比如小型加工厂、养鸡厂等。一批批带动乡村发展的小规模厂房，他们经常会使用到三相电机，而电机的正反转受相序的影响。同时，乡村经济振兴，村民收入增加，各种三相电器在寻常百姓家已是屡见不鲜，比如冰箱、洗衣机、空调等。这些三相电器的正常使用也受到接入电压相序的影响。目前，农村配电网在负荷调整、负荷切割、农网改造、技改大修等作业过程中，经常会出现10kV三相线重新连接、台区高压线接火、变压器或配电箱更换等情况，它们都会影响台区低压输出的相序。但是，目前农村配电网还没有使用相序识别装置。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，。
本发明的技术方案如下：
一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，包括剩余电流动作保护器、相序识别模块和开关控制模块；所述剩余电流动作保护器设置有用于控制内部断路器合闸或分闸的接线端子；所述相序识别模块的输入端与低压配电箱中三相电输入端的A相、B相和C相分别电连接，用于识别相序，当所述三相电为正相序时，所述相序识别模块输出端输出低电平，当所述三相电为逆相序时，所述相序识别模块输出端输出高电平；所述开关控制模块包括继电器、比较器和三极管Q1，所述继电器的开关部串联于所述控制内部断路器合闸或分闸的接线端子的电路上，所述继电器的线圈通过所述三极管Q1和比较器与所述相序识别模块的输出端电连接，由所述相序识别模块输出端输出的电压控制所述继电器的线圈得电或失电。
进一步的，所述相序识别模块包括A相输入端子、B相输入端子、C相输入端子、移相电路和整流桥；所述A相输入端子、B相输入端子和C相输入端子分别与所述三相电输入端的A相、B相和C相电连接；所述移相电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，所述电阻R1的一端与所述A相接入端子电连接，所述所述电阻R2的一端与B相接入端子电连接，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端与所述电阻R1的另一端电连接，所述电阻R3的一端与所述B相接入端子电连接，所述电阻R4的一端与所述C相接入端子电连接，述电阻R4的另一端与电容C2的一端电连接，所述电容C2的另一端与所述电阻R3的另一端电连接；所述整流桥的第一输入端与所述电阻R1和电容C1连接的节点电连接，所述整流桥的第二输入端与所述电阻R3和电容C2连接的节点电连接，所述整流桥的输出端与所述开关控制模块电连接。
进一步的，所述整流桥的输出端上还设置有稳压电路，所述稳压电路包括电解电容C3、电阻R5和稳压管D1，所述电解电容C3的正极和电阻R5的一端均与所述整流桥的输出端电连接，所述电解电容C3的负极接地，所述稳压管D1的阴极与所述电阻R5的另一端电连接，所述稳压管D1的阳极接地；所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点与所述开关控制模块电连接。
进一步的，所述开关控制模块还包括电源模块，所述电压比较器的第一正相输入端与所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点电连接，所述电压比较器的第一反相输入端与所述电源模块的正极电连接，所述电压比较器的第一正相输出端与所述三极管Q1的基极电连接，所述三极管Q1的发射极接地，集电极与所述继电器的线圈的一端电连接，所述继电器的线圈的另一端与所述电源模块的正极电连接。
进一步的，还设置有指示灯电路，包括发光二极管D2、发光二极管D3、电阻R6、电阻R7、三极管Q2和三极管Q3；所述发光二极管D2的阳极与所述电源模块的正极电连接，阴极与所述电阻R6的一端电连接；所述电阻R6的另一端与所述三极管Q2的集电极电连接；所述三极管Q2的发射极接地，基极与所述电压比较器的第二输出端电连接；所述发光二极管D3的阳极与所述电源模块的正极电连接，阴极与所述电阻R7的一端电连接；所述电阻R7的另一端与所述三极管Q3的集电极电连接；所述三极管Q3的发射极接地，基极与所述电压比较器的第一输出端电连接；所述电压比较器的第二正相输入端与所述电源模块的正极电连接，所述电压比较器的第二反向输入端与所述所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点电连接。
本发明具有如下有益效果：
本发明一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，保证了台区低压相序的准确性，不仅能节约运维检修的时间，而且很好的保障了低压用户的正常用电，避免了因逆相而造成电器损坏或者无法正常工作的情况。
附图说明
图1为本发明的硬件原理图；
图2为本发明的电路原理图；
图3为本发明实施例中相序识别模块的原理图；
图4为电压比较器的引脚图。
图中附图标记为：
1、剩余电流动作保护器；2、相序识别模块；3、开关控制模块；31、继电器的开关部；32、继电器的线圈部；33、电压比较器；4、电源模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1，一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，包括剩余电流动作保护器1、相序识别模块2和开关控制模块3；所述剩余电流动作保护器1设置有用于控制内部断路器合闸或分闸的接线端子，现有技术中的剩余电流动作保护器1自带有通信接口和远程分合闸接口，如图所示，图中剩余电流动作保护器1的3/4/5端子即为用于远程控制分合闸的接线端子，当分闸端子5和COM端3短接时，断路器分闸，当合闸端子4和COM端3短接时，断路器合闸；所述相序识别模块2的输入端与低压配电箱中三相电输入端的A相、B相和C相分别电连接，用于识别相序，当所述三相电为正相序时，所述相序识别模块2输出端输出低电平，当所述三相电为逆相序时，所述相序识别模块2输出端输出高电平；所述开关控制模块3包括继电器、比较器33和三极管Q1，所述继电器的开关部31串联于所述控制内部断路器合闸或分闸的接线端子的电路上，如图所示，继电器的开关部31串联在控制断路器分闸的电路上，所述继电器的线圈32通过所述三极管Q1和比较器33与所述相序识别模块2的输出端电连接，由所述相序识别模块2输出端输出的电压控制所述继电器的线圈32得电或失电，当相序识别模块2输出高电平，即接入的三相电为逆相序时，三极管Q1导通，使得继电器的线圈部32得电，从而控制继电器的开关部31闭合，使内部断路器分闸。
进一步的，参见图2，所述相序识别模块2包括A相输入端子、B相输入端子、C相输入端子、移相电路和整流桥；所述A相输入端子、B相输入端子和C相输入端子分别与所述三相电输入端的A相、B相和C相电连接；所述移相电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，所述电阻R1的一端与所述A相接入端子电连接，所述所述电阻R2的一端与B相接入端子电连接，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端与所述电阻R1的另一端电连接，所述电阻R3的一端与所述B相接入端子电连接，所述电阻R4的一端与所述C相接入端子电连接，述电阻R4的另一端与电容C2的一端电连接，所述电容C2的另一端与所述电阻R3的另一端电连接；所述整流桥的第一输入端与所述电阻R1和电容C1连接的节点电连接，所述整流桥的第二输入端与所述电阻R3和电容C2连接的节点电连接，所述整流桥的输出端与所述开关控制模块3电连接。根据定义A、B、C三相电压可以表示为：A相UAN＝Um·sin(ωt+φ)；B相UBN＝Um·sin(ωt+φ-120°)；C相UCN＝Um·sin(ωt+φ+120°)。由此可知，B相滞后A相120°，C相滞后B相120°。由此可知正相序为：ABC、BCA、CAB。逆相序为：ACB、BAC、CBA。参见图3，本实施例采用RC串联电路将B相电压相角滞后60°，则A相与B相电压大小相等、方向相反；采用相同的RC串联电路将C相电压相角滞后60°，则B相与C相电压大小相等、方向相反。
进一步的，所述整流桥的输出端上还设置有稳压电路，所述稳压电路包括电解电容C3、电阻R5和稳压管D1，所述电解电容C3的正极和电阻R5的一端均与所述整流桥的输出端电连接，所述电解电容C3的负极接地，所述稳压管D1的阴极与所述电阻R5的另一端电连接，所述稳压管D1的阳极接地；所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点与所述开关控制模块3电连接。当接入A、B、C三相顺序为正相序时，整流二极管的J1和J2节点电压为零，整流桥输出电压为零；当接入A、B、C三相顺序为逆相序时，整流二极管的J1和J2节点电压不为零，整流桥有电压输出，经过稳压管D1稳压为v0输出，在本实施例中，稳压管D1的阴极上还连接有一电位器W1，电位器W1的输出端与开关控制模块3电连接，用于调节输出电压v0。
进一步的，所述开关控制模块3还包括电源模块4，电源模块4为开关电源，接入市电并转换为12v的直流电给电路中的电子器件供电，本实施例的电压比较器为LM393，引脚图参见图4；所述电压比较器33的第一正相输入端与所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点电连接，所述电压比较器33的第一反相输入端与所述电源模块4的正极电连接，在本例中电压比较器33的第一反相输入端通过电位器W2连接电源模块4的正极，电位器W2用于调节输入至电压比较器33的第一反相输入端的基准电压；所述电压比较器33的第一正相输出端与所述三极管Q1的基极电连接，所述三极管Q1的发射极接地，集电极与所述继电器的线圈32的一端电连接，所述继电器的线圈32的另一端与所述电源模块4的正极电连接。
进一步的，还设置有指示灯电路，包括发光二极管D2、发光二极管D3、电阻R6、电阻R7、三极管Q2和三极管Q3；所述发光二极管D2的阳极与所述电源模块4的正极电连接，阴极与所述电阻R6的一端电连接；所述电阻R6的另一端与所述三极管Q2的集电极电连接；所述三极管Q2的发射极接地，基极与所述电压比较器33的第二输出端电连接；所述发光二极管D3的阳极与所述电源模块4的正极电连接，阴极与所述电阻R7的一端电连接；所述电阻R7的另一端与所述三极管Q3的集电极电连接；所述三极管Q3的发射极接地，基极与所述电压比较器33的第一输出端电连接；所述电压比较器33的第二正相输入端与所述电源模块4的正极电连接，所述电压比较器33的第二反向输入端与所述所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点电连接。发光二极管D2用于指示当前三相电的相序为正相序，发光二极管D3用于指示当前三相电的相序为逆相序。
本发明的工作原理如下：
调节电位器W1和W2，保证整流桥有输出电压时，v0会大于电压比较器33上第一反向输入端和第二反向输入端上的基准电压；当接入低压配电箱的三相电是正相序时，整流桥输出为0，v0为0，则电压比较器33上第一反向输入端的基准电压大于第一正向输入端上的电压，电压比较器33的第一输出端输出低电平，电压比较器33的第二正向输入端上的基准电压大于第二反向输入端上的电压，电压比较器33的第二输出端输出高电平；则三极管Q2的基极受到高电平触发，三极管Q2导通，发光二极管D2阴极通过电阻R6和三极管Q2接地，阳极与电源模块4的正极连接，形成回路，发光二极管D2导通点亮，指示当前接入的三相电为正相序；
当接入低压配电箱的三相电是逆相序时，整流桥输出端有电压，v0为高电平，则电压比较器33上的第一正向输入端上的电压大于第一反向输入端上的电压，电压比较器33的第一输出端输出高电平，电压比较器33上的第二正向输入端上的电压小于第二反向输入端上的电压，电压比较器33的第二输出端输出低电平；则三极管Q1和三极管Q3导通，继电器和的线圈部32另一端接地得电，发光二极管D3的阴极接地导通点亮；继电器的线圈部32得电控制继电器的开关部31动作闭合，使断路器分闸保护电器，同时发光二极管D3指示当前接入的三相电为逆相序。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，其特征在于：包括剩余电流动作保护器(1)、相序识别模块(2)和开关控制模块(3)；所述剩余电流动作保护器(1)设置有用于控制内部断路器合闸或分闸的接线端子；所述相序识别模块(2)的输入端与低压配电箱中三相电输入端的A相、B相和C相分别电连接，用于识别相序，当所述三相电为正相序时，所述相序识别模块(2)输出端输出低电平，当所述三相电为逆相序时，所述相序识别模块(2)输出端输出高电平；所述开关控制模块(3)包括继电器、比较器(33)和三极管Q1，所述继电器的开关部(31)串联于所述控制内部断路器合闸或分闸的接线端子的电路上，所述继电器的线圈(32)通过所述三极管Q1和比较器(33)与所述相序识别模块(2)的输出端电连接，由所述相序识别模块(2)输出端输出的电压控制所述继电器的线圈(32)得电或失电。
2.根据权利要求1所述的一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，其特征在于：所述相序识别模块(2)包括A相输入端子、B相输入端子、C相输入端子、移相电路和整流桥；所述A相输入端子、B相输入端子和C相输入端子分别与所述三相电输入端的A相、B相和C相电连接；所述移相电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2，所述电阻R1的一端与所述A相接入端子电连接，所述所述电阻R2的一端与B相接入端子电连接，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端与所述电阻R1的另一端电连接，所述电阻R3的一端与所述B相接入端子电连接，所述电阻R4的一端与所述C相接入端子电连接，述电阻R4的另一端与电容C2的一端电连接，所述电容C2的另一端与所述电阻R3的另一端电连接；所述整流桥的第一输入端与所述电阻R1和电容C1连接的节点电连接，所述整流桥的第二输入端与所述电阻R3和电容C2连接的节点电连接，所述整流桥的输出端与所述开关控制模块(3)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，其特征在于：所述整流桥的输出端上还设置有稳压电路，所述稳压电路包括电解电容C3、电阻R5和稳压管D1，所述电解电容C3的正极和电阻R5的一端均与所述整流桥的输出端电连接，所述电解电容C3的负极接地，所述稳压管D1的阴极与所述电阻R5的另一端电连接，所述稳压管D1的阳极接地；所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点与所述开关控制模块(3)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，其特征在于：所述开关控制模块(3)还包括电源模块4，所述电压比较器(33)的第一正相输入端与所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点电连接，所述电压比较器(33)的第一反相输入端与所述电源模块4的正极电连接，所述电压比较器(33)的第一正相输出端与所述三极管Q1的基极电连接，所述三极管Q1的发射极接地，集电极与所述继电器的线圈(32)的一端电连接，所述继电器的线圈(32)的另一端与所述电源模块4的正极电连接。
5.根据权利要求4所述的一种含相序识别的剩余电流动作保护一体化装置，其特征在于：还设置有指示灯电路，包括发光二极管D2、发光二极管D3、电阻R6、电阻R7、三极管Q2和三极管Q3；所述发光二极管D2的阳极与所述电源模块4的正极电连接，阴极与所述电阻R6的一端电连接；所述电阻R6的另一端与所述三极管Q2的集电极电连接；所述三极管Q2的发射极接地，基极与所述电压比较器(33)的第二输出端电连接；所述发光二极管D3的阳极与所述电源模块4的正极电连接，阴极与所述电阻R7的一端电连接；所述电阻R7的另一端与所述三极管Q3的集电极电连接；所述三极管Q3的发射极接地，基极与所述电压比较器(33)的第一输出端电连接；所述电压比较器(33)的第二正相输入端与所述电源模块4的正极电连接，所述电压比较器(33)的第二反向输入端与所述所述电阻R5与所述稳压管D1连接的节点电连接。
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