專利名稱:微機選線式高壓漏電保護裝置的制作方法
本實用新型屬微處理器技術在礦井中性點絕緣的6－10KV高壓電網安全供電領域的應用范圍。
本實用新型的發明技術，在國內、外尚未公開發表、也未公開使用過。現有的高壓漏電保護裝置只是采用零序功率方向的工作原理制成，但都未采用微處理器來實現自動選擇故障支路，如BLD－5型高壓漏電保護裝置。
本實用新型發明的目的是為了保障礦井6－10KV高壓電網安全供電，當此電網發生單相漏電或接地故障時，改變已有產品一臺保護裝置只能控制一臺開關的狀況，實現一臺保護裝置有選擇性的保護多路線路。本實用新型就是一種采用微處理器來實現同時對14條支路饋出線進行獨立監視，快速而準確地查找出故障支路，并有聲光報警和顯示，對閃絡性漏電故障進行記憶的高壓漏電保護裝置。
本實用新型是由零序電壓U0及零序電流I0輸入電路、微處理器、接口電路、整形及波形變換電路、顯示電路、報警電路、漏電試驗自檢電路組成。它是以DJS－010微處理器為核心組成專用的微處理系統，采用功率方向型漏電保護原理，將發生漏電或接地故障時各條電纜上的零序電流互感器的零序電流信號和電壓互感器二次開口三角形產生的零序電壓信號經過整形、波形變換電路及接口電路分別送入微處理器，通過預先固化的程序將零序電壓信號與每條支路上的零序電流信號進行處理。利用故障支路與非故障支路零序電流相位相反的原理，實現相敏鑒別，迅速而準確地查出故障支路，選線輸出采用燈光顯示及音樂報警、記憶，運用自檢試驗電路來隨時考核本裝置的有效性。
本實用新型力求用軟件代替硬件，對輸入、輸出通道的尋址采用具有特色的軟件譯碼方法。在器件選擇上力求提高集成度，把本裝置的全部電子器件集中在兩小塊印制板上，提高了可靠性，并采用雙列直插座安裝。由于來自交流電源、采樣輸入電路的干擾和空間電磁波侵入的存在，采用了硬件電路和軟件程序相結合的綜合抗干擾措施，即硬件電路大部分電子器件采用CMOS集成電路，對采樣信號進行軟件處理濾除高頻干擾。這樣就有效地提高了本裝置的抗干擾能力。在實際電網中存在著各種閃絡性暫短的漏電故障，井下惡劣環境中高壓電纜電纜頭、接線盒等局部絕緣擊穿閃絡性漏電隱患，本裝置利用微處理器高速地巡檢及記憶功能，可以準確地選出存在時間達一個周期的閃絡性漏電故障。
本實用新型具有足夠高的靈敏度、良好地抗干擾性能，完善的自檢試驗功能和計時功能，便于預防性檢修，性能可靠，體積小，一機多能，使用、維修方便等優點，從技術上、經濟上均優于現有的同類產品，是我國6－10KV高壓變電所所執行煤礦安全規程的一種新的有效裝備。
附圖是微機選線式高壓漏電保護裝置的工作原理電路圖。圖中1、2、3為程序計數器，4、5、8、9為四比較器，6為程序存貯器EPROM，7為中央處理器，10、11為輸入選擇器，12、13為輸出鎖存器，14為運行鍵，15為復位鍵。
本實用新型的實施方案按照附圖進一步加以說明。
本實用新型是采用零序電流方向保護原理構成，即利用零序電壓U0作為參考量，故障支路的零序電流I0故相位落后U0相位90°，非故障支路的零序電流I0非相位超前U0相位90°。為了有效地、可靠地使本裝置與被監視的電網采樣U0、I0的傳感器連接，設計U0、I0故及I0非均為獨立通道輸入本裝置。零序電壓U0及零序電流I0的輸入電路是由電阻R1、R2、R3、R4，電容C1、C2、C3，二極管D1、D2、D3，光電耦合器P組成。整形及波形變換電路包括電壓比較器4、5、8、9以及由R5、C4、D4構成的微分電路等。
對來自電網采樣U0的電壓互感器二次開口三角形產生的零序電壓U0，一端是加在二極管D3正極和穩壓管D1正極的共接點上，另一端是通過電阻R1、電容C1、電阻R3串接后加到二極管D3負極和穩壓管D1負極上，然后再把穩壓管D1二端的信號經光電耦合器P后，送至比較器4的輸入端管腳9上。同加在比較器4的輸入端管腳8上的，由可調整阻值的電阻R6、R7組成的分壓電路而得到的基準電壓相比較，從而在比較器4的輸出端管腳14上得到所需的、幅值滿足微處理器接口電路的電平要求的方波信號，這一方波信號就直接送至輸入選擇器10的管腳2上。這里，考慮到適應于不同電網條件允許對U0信號進行阻容(R1、C1)移相調整，以使零序電壓U0波形與零序電流波形盡量接近于相差90°，保證選擇的正確性。為提高抗干擾性能，對U0采用了光電耦合器P耦合，同時轉換成后續電路所需的電平。當電網發生單相漏電或接地時，零序電壓信號U0經輸入電路移相整形至光電耦合器輸出為近似正弦半波(負半周被二極管D3旁路)。
對來自電纜上的零序電流互感器的零序電流信號，是接在電容C3的兩端，電容C3的一端是和二極管D3正極、穩壓管D2正極、電容C2一端相連接，且公共接地；電容C3的另一端是通過電阻R4加到二極管D3負極和穩壓管D2負極上，然后再通過電阻R2到電容C2的另一端，且連接到比較器4的輸入端管腳5上，同加在比較器4的輸入端管腳4上的、由可調整阻值的電阻R8、R9組成的分壓電路而得到的基準電壓相比較，從而在比較器4的輸出端管腳2上得到所需的、幅值滿足微處理器接口電路的電平要求的方波信號，這一方波信號經由電阻R5、電容C4、二極管D4構成的微分電路，送至輸入選擇器10的管腳3上。對于各條電纜上的零序電流互感器的各零序電流信號，其輸入、整形、波形變換過程均采用上述相同的方式，通過各自的電路分別送至輸入選擇器的各自對應的管腳上。這里，采用適當的積分處理(R2、C2)是為了消除零序電流互感器二次側波形畸變。零序電流支路從R2、C2積分環節輸出的波形為近似于正弦半波(負半周被二極管D3旁路)。這是因為零序電壓與零序電流相敏鑒別，均采用正半周波形比較。從比較器輸出得到的各支路零序電流的方波信號，基本上符合故障支路或非故障支路信號分別滯后或超前零序電壓信號90°的相位關系。為了便于微處理器作相敏鑒別，再將I0信號通過微分電路(R5、C4、D4)取方波前沿微分，將后沿旁路，轉換成反映方波前沿相位的尖脈沖，并且I0故信號與I0非信號的相位差為180°。鑒于礦井電網單相接地或漏電的暫態過程十分復雜，接地瞬間可能引起比穩態值大得多的U0、I0尖峰值，為了避免造成整形及波形變換電路的損壞，故均采用穩壓管限幅(R3、D1、R4、D2)措施。
由DJS－010微處理器7，程序計數器1、2、3，輸入接口片——輸入選擇器10、11，輸出接口片——輸出鎖存器12、13，以及EPROM組成的微處理器系統及接口電路，通過預先固化的程序對加入在輸入選擇器上的零序電壓U0的方波信號和各零序電流I0的尖脈沖信號進行作相敏鑒別處理，實現自動選出電網支路單相接地或漏電故障支路。即，微處理器不斷采樣U0、I0故、I0非進行比較，當發現I0故在U0方波以內，也就是I0與U0邏輯“與”為“1”，表示有故障支路，用程序通過輸出接口片向相應地址的支路顯示燈送“1”，并被輸出通道鎖存記憶，面板發光二極管“亮”。同時由程序向報警電路送報警信號。這里的接口電路譯碼是用軟件來實現的，程序進行相敏鑒別也采用了軟件抗干擾措施。
由高亮度發光二極管LED和控制集成報警電路的報警繼電器J等組成顯示報警電路，對輸出鎖存器送出的報警信號，經三極管放大驅動微動繼電器，接通報警電路。并利用參數匹配直接由輸出鎖存器驅動發光二極管LED，進行發光顯示。
按下運行鍵14，就運行本裝置的工作程序，進行故障支路的檢查；按下復位鍵15，工作程序返回初始狀態。
電源是采用通用的降壓、整流、濾波與輸出固定5V的三端穩壓器穩壓電路。
權利要求
1.一種微機選線式高壓漏電保護裝置，其特征在于將零序電壓U0及零序電流I0的輸入電路、整形及波形變換電路、微處理器系統及接口電路、顯示及報警電路組成一個完整的裝置。其中a、零序電壓U0，一端是加在二極管D3正極和穩壓管D1正極的共接點上，另一端是通過電阻R1、電容C1、電阻R3串接后加到二極管D3負極和穩壓管D1負極上，穩壓管D1后面接光電耦合器P，光電耦合器P的輸出加到比較器4的輸入端管腳9上，在比較器4的輸入端管腳8上的是從可調整阻值的電阻R6、R7組成的分壓電路得到的基準電壓，比較器4的輸出端管腳14輸出的方波信號連接到輸入選擇器10的管腳2上。b、零序電流I0接在電容C3兩端，電容C3的一端是和二極管D3正極、穩壓管D2正極、電容C2一端相連接，且接地；電容C3的另一端通過電阻R4加到二極管D3負極和穩壓管D2負極上，然后再經過電阻R2到電容C2的另一端，且連接到比較器的輸入端管腳上，在比較器的另一輸入端上是從可調整阻值的電阻R8、R9組成的分壓電路得到的基準電壓，比較器輸出端的輸出信號經由R5、C4、D4構成的微分電路送至輸入選擇器的輸入端管腳上。
2.按權利要求
1所述的裝置，其特征在于高亮度發光二極管LED和控制集成報警電路的報警繼電器J是直接由輸出鎖存器驅動，接口電路的譯碼是用軟件實現。
3.按權利要求
1或2所述的裝置，其特征在于硬件電路除EPROM存貯器、電壓比較器、三端穩壓電源以外均為CMOS集成電路，其工作程序為預先固化程序。
專利摘要
一種將微處理器技術用于中性點絕緣的6-10KV輻射狀電網高壓漏電選擇性保護裝置，它是把微處理器、接口電路、整形及波形變換電路、顯示電路、報警電路、漏電試驗自檢電路等組成在一個機箱內。該裝置采用微機控制自動選線對漏電及接地故障能夠準確選出故障支路；并對閃絡性漏電隱患能夠及時發現。該裝置具有完善的自檢試驗功能和計時功能，且靈敏度高，抗干擾性能良好，體積小。
文檔編號H02H7/28GK86207609SQ86207609
公開日1988年7月20日 申請日期1986年9月24日
發明者胡更新, 張郊陶 申請人:中國礦業學院, 沈陽繼電器廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan