專利名稱：短路及接地故障指示器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及故障指示器，更具體地涉及中壓或高壓電力配電網絡中線路短路及接地、漏電故障指示器。
目前國內現有的短路故障指示器都是直接安裝在導線上，不便于觀察報警信號，也沒有遠傳信號輸出，而且都具有一定的機械動作機構。在實際使用過程中，裝有指示器的環(huán)網柜一般都裝在戶外使用，因氣候條件變化劇烈，很容易造成機械動作機構老化失靈或誤報警。
上述目的由以下技術方案達到一種短路及接地、漏電故障指示器，應用于交流中壓或高壓配電系統(tǒng)中，包括安裝在兩相或三相相線上的短路電流傳感器1及包圍三相相線的傳感零序電流的接地、漏電電流傳感器5，其特征是所述短路電流傳感器1經短路故障信號處理部2將故障信號通過光纜3與在低壓區(qū)的主機連接；所述接地、漏電電流傳感器5經接地故障信號處理部6將故障信號通過電纜7與所述主機連接；所述主機包括光敏接收電路41、中央處理單元4、輸出驅動電路42和報警顯示部8；所述中央處理單元4將上述經光敏接收電路41接收輸入的短路故障信號和由所述電纜7輸入的接地故障信號作分析處理和計算后經輸出驅動電路42輸出到報警顯示單元8。
所述短路故障信號處理部2包括過壓、過流及雷電保護電路21、雙向峰值檢波電路22、采樣電路23、比較電路24及光信號驅動電路25；故障信號依次經過過壓、過流及雷電保護電路、雙向峰值檢波電路、采樣電路，在比較電路中與基準電源26比較后，經光信號驅動電路25由光纜3向主機輸出。
所述接地、漏電故障信號處理部6包括過壓過流及雷電保護電路61、雙向峰值檢波電路62、閾值電路63及輸出電路64；接地、漏電故障信號依次經過壓、過流及雷電保護電路、雙向峰值檢波電路，在閾值電路中通過閾值比較后驅動輸出電路64將故障信號由電纜7向主機輸出。
所述短路電流傳感器1和短路故障信號處理部2為一體的裝置。
所述接地、漏電電流傳感器5和接地故障信號處理部6為一體的裝置。
通過使用本實用新型指示器，可以標志出發(fā)生故障的部分，當維修人員進行檢修時，可以根據此指示器的報警信號迅速地找到發(fā)生短路或漏電的分支回路，而不用逐個檢查，從而節(jié)省了大量的人力物力，縮短了工作時間，以便于迅速恢復正常供電。當配電系統(tǒng)存在較多的分支回路時，安裝本指示器就顯得更為必要了，對于配電網絡的正常運行具有重大意義。
本實用新型指示器為全電子式結構，無機械動作機構，抗惡劣氣候變化，可靠性高。采用傳感器與指示器主機分離的安裝方式，傳感器安裝于導線上，指示器安裝于配電柜盤面，便于觀察故障報警信號。短路電流傳感器與指示器主機之間采用光纖為信號傳輸介質，高電壓隔離性能優(yōu)良，不受電磁干擾，安全可靠。采用微處理器對信號進行處理運算，對短路及接地電流判斷精確，誤報率低，參數設定及功能更改非常容易。
圖2為本實用新型實施例短路故障信號處理部構成的方框圖。
圖3為本實用新型實施例接地故障信號處理部構成的方框圖。
圖4為本實用新型實施例電路總圖。
圖5為本實用新型實施例短路電流傳感器及其處理部電路圖。
圖6為本實用新型實施例接地、漏電電流傳感器及其處理部電路圖。
圖7為本實用新型實施例顯示單元電路圖。


圖1為本實用新型實施例構成的方框圖，其基本構成為包封為一體的短路電流傳感器1和短路故障信號處理部2，傳感器是個電磁感應I/V變換器，將傳感器卡裝在各相相線上，電磁感應I/V變換器的輸出進入所述處理部2，所述處理部2輸出光脈沖信號經光纖線(光纜)輸入主機部分的光敏接收電路41，然后接入中央處理單元(CPU)4。
接地、漏電電流傳感器5和接地故障信號處理部6包封成一體，傳感器5是個監(jiān)測零序電流的電磁感應式監(jiān)測器，原端包圍三個相線，其副邊接入所述處理部6，所述處理部6的輸出經電纜7將信號輸入主機部分的CPU4。
CPU4分析、計算及處理輸入的信號，判別報警信號的性質，向顯示單元給出顯示指令，顯示單元8響應此指令作出顯示報警。
本例中除以上基本構成外，還可以將顯示指令通過繼電器裝置9給出遠程報警指令，以便進行遠程報警及控制。
CPU4還可以設置遠程復位接口，使指示器恢復到待機狀態(tài)。
圖2是短路電流傳感器1和短路故障信號處理部2構成的方框圖。圖中虛線左邊是一個短路電流傳感器1，它是一個電磁感應式I/V變換器，副邊繞組的信號電壓Vsf，進入虛線右側的短路故障信號處理部2，依次經抗過壓、過流及雷擊的保護電路21，雙向峰值檢波電路22，采樣電路23后的信號電壓Vs，輸入比較電路24，基準電源26向比較電路提供基準電壓Vr，比較結果有輸出信號時，則經過光信號驅動電路25，轉換成光脈沖信號，進入光纜3，向主機輸出。穩(wěn)壓電源27向各部供電。
保護電路21采用自恢復保險絲和雙向固態(tài)TVS管做雷電、電網尖峰…等浪涌電壓的抑制和吸收，對于傳感器本身引起的過流同樣也有保護作用。
雙向峰值檢波電路22將電壓信號的峰值取出，經采樣電路23送到比較電路24與2.5V基準電壓Vr相比較。
采樣電壓VS由升流發(fā)生器標定，當Vs大于基準電壓Vr時，比較電路產生翻轉，驅動LED，產生光信號，由光纜將短路故障信號傳送給主機。
雙向峰值檢波電路還提供傳感器電子電路所需的電源，該電路產生的脈動直流經濾波、穩(wěn)壓，提供一個穩(wěn)定的，紋波系數很小的5V電壓Vcc，供基準電源和其它電路使用。
圖3是接地、漏電電流傳感器5和接地故障信號處理部6構成的方框圖。圖中虛線左邊是一個接地、漏地電流傳感器5，它是一個I/V變換器，原邊包圍三個相線，其副邊的信號電壓Vef進入虛線右側的故障信號處理部6，Vef依次經過處理部6包括的抗過壓、過流及雷擊的保護電路61、雙向峰值檢波電路62、進入閾值比較電路63，當接地故障電流大于設定閾值電壓時，由作為輸出電路64的MOS-FET翻轉而產生接地故障信號，由電纜7傳給主機。所述電路61、62和上述短路故障信號處理部2中的電路21、22構成相同。具體電路可見圖4-6。
圖4是電路總圖。CPU4是由芯片MSP430E1101DW組成三相的超低功耗混合信號處理器，短路故障信號處理部2向主機輸出的短路電流信號，由光敏接收電路41中的Q2、Q3、Q4作光/電轉換并經整形接入CPU4的P2.3-P2.5，由CPU4分析、判別后的輸出信號L10、L20、L30接入輸出驅動電路42中由芯片ULN2803A構成的U2H、U2F、U2E成為驅動信號L1-LED，L2-LED，L3-LED，接入圖7的顯示單元，使作為顯示元件的LED發(fā)光報警。
接地故障信號經電纜向主機輸出的信號EF進入CPU4的P2.2端子，經CPU4分析、判定后的輸出EFO接入輸出驅動電路由芯片ULN2803A構成的U2D，其輸出的驅動信號EF-LED推動顯示單元(圖7)的LED發(fā)光報警。
短路故障信號處理部2的具體電路示于圖5，它表示了與圖2對應的具體電路構成及元件，其輸出為光故障信號，由光纜傳送給主機中的光敏接收電路。
接地故障信號處理部6的具體電路示于圖6，它表示了與圖3對應的一種具體電路及構成元件。其輸出信號EF由電纜傳送給CPU4。
上述圖5的電路中雙向峰值檢波電路(D1，D2等)產生脈沖直流，此經濾波穩(wěn)壓的直流5V電壓Vcc是短路故障信號處理部(2)和基準電源的供電電源，短路故障信號處理部(2)不需額外的供電電源。圖5圖6中電路其它部分已經清楚地表示了，不再詳述。
本例的指示器除以上基本構成外還設有遠程報警裝置、復位和遠程控制復位裝置和電池失效檢測電路，可見圖4。遠程報警裝置通過報警繼電器9吸合來傳送報警信號。復位信號由D6、R2、C1、R17通過按紐SW1產生。遠程復位信號由U4芯片PS2501L-1及相關元件產生。電池失效檢測電路由U3芯片MAX6377及相關元件產生。
本實用新型指示器由于電源自我供給，即無短路故障時，傳感器不需任何附加電源。CPU在無處理信號時進入休眠狀態(tài)，此時耗電極低。輸出驅動的芯片ULN2803A的輸入端接有下拉電阻，使其內部晶體管進入截止狀態(tài)，進一步降低功耗。因此本實用新型指示器耗電極省。
權利要求1.一種短路及接地、漏電故障指示器，應用于交流中壓或高壓配電系統(tǒng)中，包括安裝在兩相或三相相線上的短路電流傳感器(1)及包圍三相相線的傳感零序電流的接地、漏電電流傳感器(5)，其特征是所述短路電流傳感器(1)經短路故障信號處理部(2)將故障信號通過光纜(3)與在低壓區(qū)的主機連接；所述接地、漏電傳感器(5)經接地故障信號處理部(6)將故障信號通過電纜(7)與所述主機連接；所述主機包括光敏接收電路(41)、中央處理單元(4)、輸出驅動電路(42)和報警顯示單元(8)；所述中央處理單元(4)將上述經光敏接收電路(41)接收輸入的短路故障信號和由所述電纜(7)輸入的接地故障信號作分析處理和計算后經輸出驅動電路(42)輸出到報警顯示單元(8)。
2.根椐權利要求1所述的指示器，其特征是所述短路故障信號處理部(2)包括過壓、過流及雷電保護電路(21)、雙向峰值檢波電路(22)、采樣電路(23)、比較電路(24)及光信號驅動電路(25)；故障信號依次經過過壓、過流及雷電保護電路、雙向峰值檢波電路、采樣電路，在比較電路中與基準電源(26)比較后，經光信號驅動電路(25)由光纜(3)向主機輸出；所述接地故障信號處理部(6)包括過壓、過流及雷電保護電路(61)、雙向峰值檢波電路(62)、閾值電路(63)及輸出電路(64)；接地故障信號依此經過壓、過流及雷電保護電路、雙向峰值檢波電路，在閾值電路中通過閾值比較后驅動輸出電路(64)將故障信號由電纜(7)向主機輸出。
3.根椐權利要求1或2所述的指示器，其特征是所述短路電流傳感器(1)和短路故障信號處理部(2)為集裝成一體的裝置。
4.根椐權利要求2所述的指示器，其特征是所述雙向峰值檢波電路產生脈沖直流經濾波、穩(wěn)壓所得的直流電壓(Vcc)是短路故障信號處理部(2)和基準電源的供電電源，短路故障信號處理部(2)不需額外的供電電源。
5.根椐權利要求1或2所述的指示器，其特征是具有電池失效檢測電路。
6.根椐權利要求1或2所述的指示器，其特征是具有遠程報警及遠程復位電路。
專利摘要一種用于中壓或高壓配電網絡的短路及接地故障指示器,包括安裝在各相相線上的短路電源I/V變換器1及其處理部2和包圍三相相線的零序電流I/V變換器5及其處理部6,短路信號經光纜、接地故障信號經電纜接入CPU4處理后輸出給顯示單元8或經遠程報警裝置9向遠處控制室報警。本實用新型指示器,高、低壓區(qū)由光纖分隔,安全、無電磁干擾,為全電子式結構,無機械動作,可靠性高。微處理器處理信號,故障判斷精確,誤報率低。使用本指示器于多分支回路,不需逐個分路地檢查故障點,省時省力,便于迅速恢復供電。
文檔編號G01R31/08GK2515683SQ01278550
公開日2002年10月9日 申請日期2001年12月26日 優(yōu)先權日2001年12月26日
發(fā)明者李洪慶 申請人:北京浩華星電氣設備技術開發(fā)有限公司