专利名称:微机选线式高压漏电保护装置的制作方法
本实用新型属微处理器技术在矿井中性点绝缘的6－10KV高压电网安全供电领域的应用范围。
本实用新型的发明技术，在国内、外尚未公开发表、也未公开使用过。现有的高压漏电保护装置只是采用零序功率方向的工作原理制成，但都未采用微处理器来实现自动选择故障支路，如BLD－5型高压漏电保护装置。
本实用新型发明的目的是为了保障矿井6－10KV高压电网安全供电，当此电网发生单相漏电或接地故障时，改变已有产品一台保护装置只能控制一台开关的状况，实现一台保护装置有选择性的保护多路线路。本实用新型就是一种采用微处理器来实现同时对14条支路馈出线进行独立监视，快速而准确地查找出故障支路，并有声光报警和显示，对闪络性漏电故障进行记忆的高压漏电保护装置。
本实用新型是由零序电压U0及零序电流I0输入电路、微处理器、接口电路、整形及波形变换电路、显示电路、报警电路、漏电试验自检电路组成。它是以DJS－010微处理器为核心组成专用的微处理系统，采用功率方向型漏电保护原理，将发生漏电或接地故障时各条电缆上的零序电流互感器的零序电流信号和电压互感器二次开口三角形产生的零序电压信号经过整形、波形变换电路及接口电路分别送入微处理器，通过预先固化的程序将零序电压信号与每条支路上的零序电流信号进行处理。利用故障支路与非故障支路零序电流相位相反的原理，实现相敏鉴别，迅速而准确地查出故障支路，选线输出采用灯光显示及音乐报警、记忆，运用自检试验电路来随时考核本装置的有效性。
本实用新型力求用软件代替硬件，对输入、输出通道的寻址采用具有特色的软件译码方法。在器件选择上力求提高集成度，把本装置的全部电子器件集中在两小块印制板上，提高了可靠性，并采用双列直插座安装。由于来自交流电源、采样输入电路的干扰和空间电磁波侵入的存在，采用了硬件电路和软件程序相结合的综合抗干扰措施，即硬件电路大部分电子器件采用CMOS集成电路，对采样信号进行软件处理滤除高频干扰。这样就有效地提高了本装置的抗干扰能力。在实际电网中存在着各种闪络性暂短的漏电故障，井下恶劣环境中高压电缆电缆头、接线盒等局部绝缘击穿闪络性漏电隐患，本装置利用微处理器高速地巡检及记忆功能，可以准确地选出存在时间达一个周期的闪络性漏电故障。
本实用新型具有足够高的灵敏度、良好地抗干扰性能，完善的自检试验功能和计时功能，便于预防性检修，性能可靠，体积小，一机多能，使用、维修方便等优点，从技术上、经济上均优于现有的同类产品，是我国6－10KV高压变电所所执行煤矿安全规程的一种新的有效装备。
附图是微机选线式高压漏电保护装置的工作原理电路图。图中1、2、3为程序计数器，4、5、8、9为四比较器，6为程序存贮器EPROM，7为中央处理器，10、11为输入选择器，12、13为输出锁存器，14为运行键，15为复位键。
本实用新型的实施方案按照附图进一步加以说明。
本实用新型是采用零序电流方向保护原理构成，即利用零序电压U0作为参考量，故障支路的零序电流I0故相位落后U0相位90°，非故障支路的零序电流I0非相位超前U0相位90°。为了有效地、可靠地使本装置与被监视的电网采样U0、I0的传感器连接，设计U0、I0故及I0非均为独立通道输入本装置。零序电压U0及零序电流I0的输入电路是由电阻R1、R2、R3、R4，电容C1、C2、C3，二极管D1、D2、D3，光电耦合器P组成。整形及波形变换电路包括电压比较器4、5、8、9以及由R5、C4、D4构成的微分电路等。
对来自电网采样U0的电压互感器二次开口三角形产生的零序电压U0，一端是加在二极管D3正极和稳压管D1正极的共接点上，另一端是通过电阻R1、电容C1、电阻R3串接后加到二极管D3负极和稳压管D1负极上，然后再把稳压管D1二端的信号经光电耦合器P后，送至比较器4的输入端管脚9上。同加在比较器4的输入端管脚8上的，由可调整阻值的电阻R6、R7组成的分压电路而得到的基准电压相比较，从而在比较器4的输出端管脚14上得到所需的、幅值满足微处理器接口电路的电平要求的方波信号，这一方波信号就直接送至输入选择器10的管脚2上。这里，考虑到适应于不同电网条件允许对U0信号进行阻容(R1、C1)移相调整，以使零序电压U0波形与零序电流波形尽量接近于相差90°，保证选择的正确性。为提高抗干扰性能，对U0采用了光电耦合器P耦合，同时转换成后续电路所需的电平。当电网发生单相漏电或接地时，零序电压信号U0经输入电路移相整形至光电耦合器输出为近似正弦半波(负半周被二极管D3旁路)。
对来自电缆上的零序电流互感器的零序电流信号，是接在电容C3的两端，电容C3的一端是和二极管D3正极、稳压管D2正极、电容C2一端相连接，且公共接地；电容C3的另一端是通过电阻R4加到二极管D3负极和稳压管D2负极上，然后再通过电阻R2到电容C2的另一端，且连接到比较器4的输入端管脚5上，同加在比较器4的输入端管脚4上的、由可调整阻值的电阻R8、R9组成的分压电路而得到的基准电压相比较，从而在比较器4的输出端管脚2上得到所需的、幅值满足微处理器接口电路的电平要求的方波信号，这一方波信号经由电阻R5、电容C4、二极管D4构成的微分电路，送至输入选择器10的管脚3上。对于各条电缆上的零序电流互感器的各零序电流信号，其输入、整形、波形变换过程均采用上述相同的方式，通过各自的电路分别送至输入选择器的各自对应的管脚上。这里，采用适当的积分处理(R2、C2)是为了消除零序电流互感器二次侧波形畸变。零序电流支路从R2、C2积分环节输出的波形为近似于正弦半波(负半周被二极管D3旁路)。这是因为零序电压与零序电流相敏鉴别，均采用正半周波形比较。从比较器输出得到的各支路零序电流的方波信号，基本上符合故障支路或非故障支路信号分别滞后或超前零序电压信号90°的相位关系。为了便于微处理器作相敏鉴别，再将I0信号通过微分电路(R5、C4、D4)取方波前沿微分，将后沿旁路，转换成反映方波前沿相位的尖脉冲，并且I0故信号与I0非信号的相位差为180°。鉴于矿井电网单相接地或漏电的暂态过程十分复杂，接地瞬间可能引起比稳态值大得多的U0、I0尖峰值，为了避免造成整形及波形变换电路的损坏，故均采用稳压管限幅(R3、D1、R4、D2)措施。
由DJS－010微处理器7，程序计数器1、2、3，输入接口片——输入选择器10、11，输出接口片——输出锁存器12、13，以及EPROM组成的微处理器系统及接口电路，通过预先固化的程序对加入在输入选择器上的零序电压U0的方波信号和各零序电流I0的尖脉冲信号进行作相敏鉴别处理，实现自动选出电网支路单相接地或漏电故障支路。即，微处理器不断采样U0、I0故、I0非进行比较，当发现I0故在U0方波以内，也就是I0与U0逻辑“与”为“1”，表示有故障支路，用程序通过输出接口片向相应地址的支路显示灯送“1”，并被输出通道锁存记忆，面板发光二极管“亮”。同时由程序向报警电路送报警信号。这里的接口电路译码是用软件来实现的，程序进行相敏鉴别也采用了软件抗干扰措施。
由高亮度发光二极管LED和控制集成报警电路的报警继电器J等组成显示报警电路，对输出锁存器送出的报警信号，经三极管放大驱动微动继电器，接通报警电路。并利用参数匹配直接由输出锁存器驱动发光二极管LED，进行发光显示。
按下运行键14，就运行本装置的工作程序，进行故障支路的检查；按下复位键15，工作程序返回初始状态。
电源是采用通用的降压、整流、滤波与输出固定5V的三端稳压器稳压电路。
权利要求
1.一种微机选线式高压漏电保护装置，其特征在于将零序电压U0及零序电流I0的输入电路、整形及波形变换电路、微处理器系统及接口电路、显示及报警电路组成一个完整的装置。其中a、零序电压U0，一端是加在二极管D3正极和稳压管D1正极的共接点上，另一端是通过电阻R1、电容C1、电阻R3串接后加到二极管D3负极和稳压管D1负极上，稳压管D1后面接光电耦合器P，光电耦合器P的输出加到比较器4的输入端管脚9上，在比较器4的输入端管脚8上的是从可调整阻值的电阻R6、R7组成的分压电路得到的基准电压，比较器4的输出端管脚14输出的方波信号连接到输入选择器10的管脚2上。b、零序电流I0接在电容C3两端，电容C3的一端是和二极管D3正极、稳压管D2正极、电容C2一端相连接，且接地；电容C3的另一端通过电阻R4加到二极管D3负极和稳压管D2负极上，然后再经过电阻R2到电容C2的另一端，且连接到比较器的输入端管脚上，在比较器的另一输入端上是从可调整阻值的电阻R8、R9组成的分压电路得到的基准电压，比较器输出端的输出信号经由R5、C4、D4构成的微分电路送至输入选择器的输入端管脚上。
2.按权利要求
1所述的装置，其特征在于高亮度发光二极管LED和控制集成报警电路的报警继电器J是直接由输出锁存器驱动，接口电路的译码是用软件实现。
3.按权利要求
1或2所述的装置，其特征在于硬件电路除EPROM存贮器、电压比较器、三端稳压电源以外均为CMOS集成电路，其工作程序为预先固化程序。
专利摘要
一种将微处理器技术用于中性点绝缘的6-10KV辐射状电网高压漏电选择性保护装置，它是把微处理器、接口电路、整形及波形变换电路、显示电路、报警电路、漏电试验自检电路等组成在一个机箱内。该装置采用微机控制自动选线对漏电及接地故障能够准确选出故障支路；并对闪络性漏电隐患能够及时发现。该装置具有完善的自检试验功能和计时功能，且灵敏度高，抗干扰性能良好，体积小。
文档编号H02H7/28GK86207609SQ86207609
公开日1988年7月20日 申请日期1986年9月24日
发明者胡更新, 张郊陶 申请人:中国矿业学院, 沈阳继电器厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan