專利名稱：三相智能型交流配電箱的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種三相智能型交流配電箱。
背景技術：
目前在通信行業(yè)領域，移動基站低壓交流配電所用的交流配電設備一般使用傳統(tǒng) 用電保護開關加防雷模塊進行組合的交流配電設備，用以實現(xiàn)配電，對用電設備實施過載、 短路保護。三相用電保護開關主要有塑殼斷路器、漏電 斷路器等。塑殼斷路器在電路中作接通、分斷和承載額定工作電流之用，當線路或電動機發(fā) 生過載、短路等情況時進行保護，斷路器的動、靜觸頭及觸桿設計成平行狀，利用短路產生 的電動斥力使動、靜觸頭斷開。當線路發(fā)生短路或嚴重過載電流時，短路電流超過瞬時脫扣 整定電流值，電磁脫扣器產生足夠大的吸力，將銜鐵吸合并撞擊杠桿，使搭鉤繞轉軸座向上 轉動與鎖扣脫開，鎖扣在反力彈簧的作用下將三副主觸頭分斷，切斷電源。當線路發(fā)生一般 性過載時，過載電流雖不能使電磁脫扣器動作，但能使熱元件產生一定熱量，促使雙金屬片 受熱向上彎曲，推動杠桿使搭鉤與鎖扣脫開，將主觸頭分斷，切斷電源。漏電斷路器的漏電保護部分由零序電流互感器(感測部分)、運算控制器(控制部 分)和電磁脫扣器(動作，執(zhí)行部分)組成。被保護的主電路所有相、零線都穿過零序電流 互感器的鐵芯，組成零序電流互感器一次側。根據(jù)基爾霍夫電流可知，任一時刻，流入任一 節(jié)點的電流恒等于流出此節(jié)點的電流，即任一時刻，流入(出)某節(jié)點的電流矢量和為零。 零序電流互感器的工作原理是感測一次側中瞬時電流的矢量和是否為零，當被保護的電 路出現(xiàn)絕緣故障時，負載側有對地泄載電流，即零序電流互感器的矢量和不為零，零序電流 互感器二次繞組中便產生互感電壓，該信號經(jīng)過運算控制器運算后，當泄漏電流達到整定 動作值時，驅動晶閘管，接通電磁脫扣器電源，電磁脫扣器吸合，使斷路器跳閘，從而達到漏 電保護器的作用。當線路發(fā)生過載、短路等情況時，三相用電保護開關使線路斷開，保護用電設備。 但是，傳統(tǒng)的用電保護開關只具備過載、短路或者漏電保護功能，保護功能單一，對用電設 備起不到全面的過/欠壓、短路/過載、漏電等全面保護和指示作用。由于移動基站一般安裝在戶外，分布廣，工作環(huán)境差，時常受到雷電的影響，因 此必須安裝符合國家標準和相關行業(yè)標準的防雷模塊，一般防雷模塊的最大放電電流為 80kA，對用電設備實施防雷保護。防雷產品的工作原理是當有感應雷電波侵入電源或信號 傳輸線時，其內部防雷組件將以納秒級(< 25ns)的響應速度呈現(xiàn)低阻抗狀態(tài)，迅速將雷電 流泄放到大地，將把由雷電引起的過電壓限制在用電設備可以承受的耐壓范圍以內，確保 電氣設備的安全運行。但是防雷模塊在泄放電流時會引起用電保護開關的頻繁跳閘，造成 不能對基站設備進行連續(xù)供電，影響延長基站后備電源工作時間，減少了基站設備后備電 源的使用壽命，有的更嚴重的站點由于距離過遠，維護人員沒有辦法在短時間內將開關合 閘恢復供電，使基站退服，中斷信號傳輸，減少運營商話務量，同時還會導致運營商遭用戶 投訴。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在一次雷暴的天氣約有20% 30%的戶外用電設備的漏電斷路器跳閘，有的地區(qū)最嚴重的超過50%，使大面積戶外用電設備中斷工作，同時，還因氣 候惡劣，無法及時恢復設備工作，給國民經(jīng)濟帶來較大經(jīng)濟損失。事實上，這些跳間僅僅只 需要人工簡單合閘，就可以恢復設備工作。但由于漏電斷路器、塑殼斷路器跳閘后不能自動 合閘，需要人工逐一合間，加上設備分布太廣、數(shù)目太多，加之很多設備裝在荒郊野外、有的 電源開關鎖在居民宿舍、單位大院里，給恢復工作帶來極大的困難和維護工作量。另外，一般的電源防雷模塊都未安裝防雷保護開關，致使防雷模塊失效時對地形 成短路，導致總開關因短路跳閘，使基站設備電源中斷。
發(fā)明內容本實用新型要解決的技術問題是針對現(xiàn)有的三相交流配電設備的不足，提供一 種三相智能型交流配電箱，有效防雷和全面保護用電裝置，可以有效防止保護開關的頻繁 跳閘，并可自動恢復，實現(xiàn)無人值守的用電管理，進一步保證室外用電設備的用電安全。本實用新型的技術方案是一種三相智能型交流配電箱，包括電源輸入端、防雷模 塊、用電保護模塊和若干分路開關，所述用電保護模塊為三相智能型安全用電保護器，包括 串聯(lián)于三相交流電源輸入和輸出端之間的主開關、控制主開關通斷的控制單元模塊、對交 流電源的異常狀態(tài)進行監(jiān)測并反饋給控制單元模塊的檢測模塊、設于三相交流電源輸入端 的防雷保護模塊、于控制單元模塊和遠程監(jiān)控平臺之間傳送數(shù)據(jù)的遠程通信模塊以及防雷 保護模塊輸出端連接的給安全用電保護器各模塊提供工作電源的直流穩(wěn)壓模塊；所述防雷 模塊并聯(lián)在電源輸入端和三相智能型安全用電保護器之間的每根火線和零線之間，所述三 相智能型安全用電保護器的輸出端連接若干分路開關。本實用新型更詳細的技術方案是所述防雷模塊包括防雷保護空氣開關和防雷保護電路。所述電源輸入端包括市電電源輸入端和油機電源輸入端，所述三相智能型交流配 電箱還包括用于在市電供電和油機供電之間切換的市電/油機轉換開關，所述市電/油機 轉換開關連接在電源輸入端和防雷模塊之間。所述三相智能型安全用電保護器的防雷保護模塊包括分別設于每根火線與零線 之間的三組一級防雷器和二級防雷器，所述一級防雷器為全模保護模式，所述二級防雷器 為L-N保護模式。所述三相智能型安全用電保護器的直流穩(wěn)壓模塊包括整流電路和開關電源，所述 整流電路包括半波整流電路和全波整流電路，直流穩(wěn)壓模塊還包括由控制單元模塊控制在 半波整流電路和全波整流電路之間切換的第一繼電器REY1，所述半波整流電路其中一根火 線與第一繼電器REYl之間還設有受控制單元模塊控制通斷的第二繼電器REY2。所述三相智能型安全用電保護器的檢測模塊包括過/欠壓檢測模塊、短路/過載 檢測模塊和漏電檢測模塊。所述過/欠壓檢測模塊包括對三相交流電源輸入端三根火線分別對零線的電壓進行采集和穩(wěn)壓濾波處理的電壓采集部，以及對電壓采集部輸出的信號分別進行放大并輸 入到控制單元模塊的相應端口的運算放大器。所述短路/過載檢測模塊包括分別對三相交流電源的三根火線電流進行采集和 穩(wěn)壓濾波處理的電流采集部，以及對電流采集部輸出的信號分別進行放大并輸入到控制單元模塊的相應端口的運算放大器。所述漏電檢測模塊包括對三相電流電源的感應漏電電流進行采集和穩(wěn)壓濾波處 理的漏電電流采集部，以及對漏電電流采集部輸出的信號分別進行放大并輸入到控制單元 模塊的相應端口的運算放大器。所述的三相智能型交流配電箱還包括電壓顯示模塊和電流顯示模塊。本實用新型的優(yōu)點是 1.主要適用于移動基站、微波站及其它通信機房的三相交流配電。2.本實用新型采用的三相智能型安全用電保護器具有過電壓、欠電壓、過載、短 路、漏電等主要電氣故障的保護功能，并具有故障識別、故障指示、合閘前故障檢測、遠程監(jiān) 控、在線修改參數(shù)及軟件升級等功能，與 傳統(tǒng)的用電保護開關相比，集人身觸電和設備漏電 保護及無人值守自動重合閘為一體，防護功能更加全面，使用起來更加安全可靠。3.本實用新型將三相智能型安全用電保護器與防雷設備配合使用，當檢測到因 雷擊引起的過電壓或過電流時，保護開關跳閘保護，而雷擊過后，檢測到供電線路恢復正常 時，保護開關能夠自動重合閘恢復供電；因此本實用新型從根本上消除了用電保護開關與 防雷產品之間存在的矛盾，能夠真正實現(xiàn)無人值守的用電管理，進一步保證室外用電設備 的用電安全。4.本實用新型還設置有電源雙路選擇開關，可以方便實現(xiàn)市電和油機兩路供電電 源的切換。5.本實用新型采用ABB防雷保護空氣開關，具有良好的過流、過熱保護防雷模塊 的作用，使防雷模塊保護更有效。6.本實用新型配有標準通信接口，可以實現(xiàn)遙信、遙測、遙調、遙控等功能，方便實 現(xiàn)遠程管理。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述

圖1為本實用新型的三相智能型交流配電箱的基本結構框圖；圖2為本實用新型的三相智能型交流配電箱的詳細結構框圖；圖3為本實用新型的三相智能型安全用電保護器的結構框圖；圖4為本實用新型的三相智能型安全用電保護器的防雷保護模塊的電路原理圖；圖5為本實用新型的三相智能型安全用電保護器的一級防雷器的電路原理圖；圖6為本實用新型的三相智能型安全用電保護器的I板的電路原理圖；圖7為本實用新型的三相智能型安全用電保護器的II板的電路原理圖。其中1防雷模塊；10防雷保護空氣開關；11防雷保護電路；2三相智能型安全用 電保護器；21主開關；22控制單元模塊；23檢測模塊；231過/欠壓檢測模塊；232短路/過 載檢測模塊；233漏電檢測模塊；24防雷保護模塊；25遠程通信模塊；26直流穩(wěn)壓模塊；27 整定模塊；28顯示模塊；29驅動電路模塊；3分路開關；4市電/油機轉換開關；5電壓顯示 模塊；6電流顯示模塊。
具體實施方式
實施例本實施例是依據(jù)GB7251. 3標準對非專業(yè)人員可進入場地的配電箱的特 殊要求，以及GB7251. 11997低壓成套開關設備和控制設備國家標準而設計開發(fā)的低壓配 電設備。本實施例的三相智能型交流配電箱如圖1所示，包括電源輸入端、防雷模塊1、用 電保護模塊和若干分路開關3，所述用電保護模塊為三相智能型安全用電保護器2，如圖3 所示，包括串聯(lián)于三相交流電源輸入和輸出端之間的主開關21、控制主開關21通斷的控制 單元模塊22、對交流電源的異常狀態(tài)進行監(jiān)測并反饋給控制單元模塊22的檢測模塊23、設 于三相交流電源輸入端的防雷保護模塊24、于控制單元模塊22和遠程監(jiān)控平臺之間傳送 數(shù)據(jù)的遠程通信模塊25以及防雷保護模塊24輸出端連接的給安全用電保護器各模塊提供 工作電源的直流穩(wěn)壓模塊26 ；所述防雷模塊1并聯(lián)在電源輸入端和三相智能型安全用電保 護器2之間的每根火線和零線之間，所述三相智能型安全用電保護器2的輸出端連接若干 分路開關3。電源輸入端為市電輸入(380V，50Hz)，或者為油機電源輸入(380V，50Hz)。防雷模塊1包括防雷保護空氣開關10和防雷保護電路11兩部分，防雷保護空氣 開關10連接在防雷保護電路11的輸入端之前。每根火線和零線之間，就連接有一個防雷模 塊1，本實施例中共有3個防雷模塊1。在正常工作情況下，防雷保護空氣開關10保持閉合 導通，當本實施例的配電箱的電源輸入端有雷電侵入時，防雷保護電路11兩端的電壓迅速 升高，使防雷保護電路啟動，對地泄放電流，并將其兩端的電壓鉗置在2500V以下，并經(jīng)三 相智能型安全用電保護器2內的防雷保護模塊24進行二級泄放，殘壓控制在1200V以下， 對后端電源實施保護。當出現(xiàn)防雷保護電路因雷擊能量過大(超過防雷模塊防護等級)或 使用年限超過防雷模塊的使用壽命導致防雷模塊失效時，防雷保護空氣開關10斷開，保護 防雷保護電路11免受損壞。本實施例采用性能優(yōu)良的ABB防雷保護空氣開關。防雷保護 空氣開關10和防雷保護電路11都為現(xiàn)有技術，不再贅述。三相智能型交流配電箱中最關鍵的模塊是三相智能型安全用電保護器2。三相智 能型安全用電保護器2的防雷保護模塊24包括分別設于每根火線與零線之間的三組一級 防雷器和二級防雷器，所述一級防雷器為全模保護模式(L-N、L-PE和N-PE)，所述二級防雷 器為L-N保護模式。采用3+1防雷保護設計，提高了最大放電電流和電壓保護水平，達到C 級防雷保護水平，使得安全用電保護器對雷電干擾的抑制能力更強。三相智能型安全用電保護器2的遠程通信模塊25為遠程通信接口。所述遠程通信 接口為設于控制單元模塊22上的RS485通信接口，采用MODBUS協(xié)議，將所有數(shù)據(jù)采集量、 開關量傳送給監(jiān)控平臺，可以對供電線路和負載進行遠程監(jiān)控，方便實現(xiàn)遙信、遙測、遙調、 遙控，同時，還可實現(xiàn)本實用新型的在線升級，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和遠程控制。三相智能型安全用電保護器2的直流穩(wěn)壓模塊26包括整流電路和開關電源，所述 整流電路包括半波整流電路和全波整流電路，所述整流電路還包括由控制單元模塊22控 制在半波整流電路和全波整流電路之間切換的第一繼電器REY1，所述半波整流電路其中一 根火線與第一繼電器REYl之間還設有受控制單元模塊22控制通斷的第二繼電器REY2。三 相交流電源接通后，整流電路首先對交流電進行整流，使之成為直流電后給開關電源供電， 開關電源得電后，輸出兩路直流電壓，一路給安全用電保護器上除了防雷保護模塊24以外 的其它模塊供電，另一路給主開關21的繼電器提供動作電壓。[0042]三相智能型安全用電保護器2的檢測模塊23包括過/欠壓檢測模塊231、短路/ 過載檢測模塊232和漏電檢測模塊233。所述過/欠壓檢測模塊231包括對三相交流電源輸入端三根火線分別對零線的電 壓進行采集和穩(wěn)壓濾波處理的電壓采集部，以及對電壓采集部輸出的信號分別進行放大并 輸入到控制單元模塊22的相應端口的運算放大器。當檢測到的電壓過大或過小時，控制單 元模塊會輸出相應的控制信號進行過壓或欠壓保護1)過壓保護電壓過高時容易使設備燒壞；三相智能安全用電保護器2的過電壓 保護在輸入電壓小于等于0.9倍過壓動作電壓整定值時不動作，大于等于1. 1倍過壓動作 電壓整定值時應延時2分鐘動作，保護器跳閘，切斷電源，“ 過壓”指示燈亮；三相智能安全 用電保護器進行過壓故障跳閘后，如果過壓故障消除，則三相電源自動重合閘電源保護器 對電壓自檢2分鐘，符合電壓小于等于0. 9過壓動作電壓整定值條件時合閘；不符合不合 閘。三相智能安全用電保護器可以將過電壓整定保護值整定為297V、264V或242V。2)欠壓保護電壓過低時容易引起設備頻繁啟動，造成設備損壞；三相智能安全 用電保護器2的欠電壓保護在電壓大于等于1. 1倍欠壓動作電壓整定值時不動作，小于等 于0. 9倍欠壓動作電壓整定值時應延時2分鐘動作，保護器跳閘，切斷電源，“欠壓”指示燈 亮；三相智能安全用電保護器進行欠壓故障跳閘后，如果欠壓故障消除，則三相電源自動重 合閘電源保護器對電壓自檢2分鐘，符合電壓大于等于1. 1欠壓動作電壓整定值條件時合 閘；不符合不合閘。三相智能安全用電保護器可以將欠電壓整定保護值整定為198V、176V 或 154V。所述短路/過載檢測模塊232包括分別對三相交流電源的三根火線電流進行采集 和穩(wěn)壓濾波處理的電流采集部，以及對電流采集部輸出的信號分別進行放大并輸入到控制 單元模塊22的相應端口的運算放大器。當檢測到的電流載或短路時，控制單元模塊22會 輸出相應的控制信號進行過載或短路保護1)過載保護負載電流過大會導致供電線路發(fā)熱，從而引起火災；三相智能安全 用電保護器的過載保護當電流小于等于In(整定的額定電流)時不動作，大于等于1. 15倍 的In(整定的額定電流)時延時3秒后動作，保護器跳閘，切斷電源，“過載”指示燈亮。2)短路保護三相智能安全用電保護器的短路保護在電流小于等于2. 7倍的In 時不動作，大于等于3倍的In時3倍，保護器立即跳間，切斷電源，“短路”指示燈亮。跳閘 動作時間< 0. 1秒。三相智能安全用電保護器檢測到短路進行跳閘保護后，將不再自動重 合閘，直至維護人員解決供電存在的故障，并確定故障排除后，才能合閘。所述漏電檢測模塊233包括對三相電流電源的感應漏電電流進行采集和穩(wěn)壓濾 波處理的漏電電流采集部，以及對漏電電流采集部輸出的信號分別進行放大并輸入到控制 單元模塊22的相應端口的運算放大器。三相智能安全用電保護器的漏電保護電流小于等 于0.91 Δη(Ι Δη為整定的漏電動作電流)時不動作，大于等于1. II Δη時，保護器立即跳 閘，切斷電源，“漏電”指示燈亮，跳閘動作時間小于0. 05秒。合閘前檢測智能型用電保護器在合閘前會對供電線路進行檢測，若供電線路故 障未排除，保護器不合閘，同時進行告警；故障未經(jīng)排除，不合閘，在事故發(fā)生前阻止了事故 的發(fā)生。使用時，因過載、漏電等故障引起保護器跳閘后，保護器第一段合閘6次，檢測時間為5分鐘，第二段合閘6次，檢測時間為10分鐘，第三段合閘5次，檢測時間為30分鐘， 此后不再合間。任何一次合間后，能保持1分鐘，認定合間成功，計次清零。上述技術方案 中各參數(shù)可以根據(jù)需要設定，引用的具體數(shù)值僅用來更方便的理解技術方案，不能用來限 定本實用新型的保護范圍。三相智能型安全用電保護器2除了上述的主要模塊外，其控制單元模塊22還連接 有驅動主開關動作的驅動電路模塊29?？刂茊卧K22還連接有整定模塊27，包括電流 整定模塊和電壓整定模塊。所述電流整定模塊包括額定電流整定模塊和漏電動作電流整定 模塊。所述額定電流整定模塊可以將額定電流整定為大小不一的多檔值，能多檔位選擇額 定電流，使用范圍廣泛靈活。所述漏電動作電流整定模塊能將漏電動作電流可以整定為大 小不一的多檔值或將漏電保護功能屏蔽。所述電壓整定模塊包括欠壓整定模塊和過壓整定 模塊，可以分別對過電壓保護值和欠電壓保護值進行設定。另外，三相智能型安全用電保護器2還包括與控制單元模塊22連接的顯示模塊 28，可以對安全用電保護器的運行狀態(tài)和故障類型進行顯示，以方便監(jiān)控和維修人員更方 便的監(jiān)控和更快捷的維修。本實施例的具體工作過程如下首先，三相電源輸入端按三相四線制接法接到防雷保護模塊24的輸入端，如圖4 所示，L1、L2、L3接火線，N接零線。輸入電源采用兩級防雷保護方式，一級防雷器采用壓敏 電阻和放電管組成全模保護方式(L-N，L-PE和N-PE)進行雷擊浪涌保護，見圖5，放電電流 達20kA(8/20us) ；二級防雷器采用壓敏電阻和放電管串聯(lián)組成L-N保護方式，進行雷擊浪 涌保護，放電電流達6kA(8/20us)，見圖4。這樣，電源經(jīng)過防雷保護模塊24后，再通過Jl 端子連接到圖6所示的I板電路。如圖6所示，電源通過Jl端子接入I板電路，初次上電，因第一繼電器REYl接通 的是由二極管ID1、ID3組成的半波整流電路，所以，先由經(jīng)過二極管ID1、ID3半波整流過來 的直流電源供電，打開開關J3，再通過J2端子將整流過的直流電源送給開關電源(圖中未 示出)。開關電源得電后，輸出兩路直流電壓，一路電壓是5V的VCC，由此提供保護器各模 塊所需的工作電壓；另一路電壓是12V，由此提供執(zhí)行機構繼電器的動作電壓。當控制單元模塊22開始工作后，就會自動判斷此時輸入的工作交流電壓的大小， 如果工作電壓小于設定值USl時，第一繼電器REYl切換到由整流橋堆Dl、D2和D3組成的 全波整流電路，三相工作電壓經(jīng)過三個整流橋堆Dl、D2、D3整流后疊加在一起形成提供給 開關電源的工作電壓；如果輸入的交流工作電壓大于設定值USl而小于設定值US2時，第一 繼電器REYl立即切換到半波整流電路供電模式，第二繼電器REY2切換到二極管ID2半波 整流線路上，此時由ID1、ID2、ID3三個二極管同時整流再疊加的電壓供給開關電源供電； 如果輸入的交流電壓大于定值US2時，第一繼電器REYl保持在半波整流電路，此時第二繼 電器REY2處于斷開狀態(tài)，只由二極管ID1、ID3整流過來的電壓供給開關電源?？刂茊卧?塊22的控制信號RELAYl控制第一繼電器REYl，控制信號RELAY2控制第二繼電器REY2，在 不同的工作電壓情況下，控制第一繼電器REYl在半波整流電路供電和全波整流電路供電 之間切換，控制第二繼電器REY2使一根火線與第一繼電器REYl連接或斷開。在圖6中，所述過/欠壓檢測模塊231的電壓采樣電路從采集交流輸入端的三根 火線分別對零線(Ll-N、L2-N、L3-N)的電壓，經(jīng)過I板上的電阻R3、R4、R5分壓后，再由電壓互感器T1、T2、和Τ3變壓來采集數(shù)據(jù)，分別經(jīng)過采樣電阻R6、R8、R10采集到信號電壓，經(jīng)I板上的電容C1、C2、C3濾波和穩(wěn)壓二極管D7、D8、D9保護，之后由VREF抬高電平后作為信 號UAA、UBB、UCC經(jīng)J6端子連接到圖7的II板上。上述信號UAA、UBB、UCC經(jīng)II板上的運 算放大器U8A、U8B、U8C跟隨放大，輸出電壓采集信號UA、UB、UC到控制單元模塊的單片機 U5的相應輸入端口。電壓檢測電路一旦檢測到電源電壓突然失去，系統(tǒng)會利用開關電源的 剩余電量立即斷開主開關繼電器(圖中未示出)。交流電源輸出端的三個220V電源線分別穿過電流互感器(圖中未示出)，互感線 圈感應電流信號經(jīng)II板上的CONl端子接入所述短路/過載檢測模塊232，經(jīng)II板上短路 /過載檢測模塊232的采樣電阻Rl、R8、R15進行電壓采樣后，經(jīng)II板上的電容Cl、C2、C3 進行濾波和穩(wěn)壓二極管TV1、TV2、TV3保護由VREF抬高電平，經(jīng)運算放大器U1A、U1B、U1C、 U1D、U2A、U2B進行放大，輸出電流采集信號IAl、IA2、IBl、IB2、ICl、IC2，送給單片機U5進 行處理。交流電源輸出端的四根電源線同時穿過漏電互感器(圖中未示出)，互感線圈感 應漏電電流信號經(jīng)II板上的CONl端子接入所述漏電檢測模塊233，經(jīng)漏電檢測模塊233的 采樣電阻R22進行電壓采樣后，經(jīng)電容C4進行濾波和穩(wěn)壓二極管TV4保護由VREF抬高電 平，經(jīng)運算放大器U2C進行放大，輸出漏電電流采集信號IN1，送給單片機TO進行處理。三根火線分別接到主開關1的主繼電器(圖中未示出)的三個觸點上，I板上的 兩個二極管D5、D6構成主繼電器保護電路。主開關的主繼電器受控制單元模塊22的單片 機U5的的控制，具體為II板上的單片機U5輸出的控制信號D0UT1、D0UT2經(jīng)光耦器件OPl 和0P2隔離后分別經(jīng)Q5、Q6三級管驅動電路，得到控制信號OUTl和0UT2，通過II板上的 端子C0N2連接到主繼電器(圖中未示出)的輔助觸點，與+12V及主繼電器線圈構成回路， OUTl低電平時主繼電器吸合，接通電源；0UT2低電平時，主繼電器斷開，切斷電源。圖7的II板取VCC作為單片機U5的工作電壓，并提取輸出電流采集信號IA1、 IA2、IBl、IB2、ICl、IC2、漏電電流采集信號INl、輸出電壓采集信號UA、UB、UC到單片機U5 的數(shù)據(jù)采集端口，由單片機U5對采集到數(shù)據(jù)信息進行判斷處理，單片機U5輸出控制信號經(jīng) 光耦器件0P1、0P2、0P3、0P4隔離，再經(jīng)過分別由驅動電路模塊9的三級管Q5、Q6、Qll、Q12 通過C0N2端子連接到I板，用以控制主繼電器、第一繼電器與第二繼電器的通斷。顯示模塊28的發(fā)光二極管LEDl LED8由直流工作電壓VCC、限流電阻及單片機 TO的端口構成回路，處理器輸出低電平時相應LED燈點亮。電流整定模塊的額定電流可通過編碼開關Kl來設定，當此編碼開關撥到0和1的 檔位時，電流保護值為關閉狀態(tài)，當編碼開關撥到2和3的檔位時，電流保護值為70A，當編 碼開關撥到4和5的檔位時，電流保護值為80A，當編碼開關撥到6和7的檔位時，電流保護 值為90A，當編碼開關撥到8和9的檔位時，電流保護值為100A。電流整定模塊的漏電動作值可通過編碼開關K2來設定，當此編碼開關撥到0的 檔位時，漏電保護值為關閉狀態(tài)，當編碼開關撥到1的檔位時，漏電保護值為100mA，當編 碼開關撥到2的檔位時，漏電保護值為120mA，當編碼開關撥到3的檔位時，漏電保護值為 140mA,當編碼開關撥到4的檔位時，漏電保護值為150mA，當編碼開關撥到5的檔位時，漏電 保護值為160mA，當編碼開關撥到6的檔位時，漏電保護值為170mA，當編碼開關撥到7的檔 位時，漏電保護值為180mA，當編碼開關撥到8的檔位時，漏電保護值為190mA，當編碼開關撥到9的檔位時，漏電保護值為200mA。圖7中，所述電壓整定模塊包括欠壓整定模塊和過壓整定模塊。通過撥動開關可 以對過電壓與欠電壓值進行設定當SELl為低電平，SEL2為高電平時，對應的過電壓值為 242V，欠電壓值為198V ；當SELl和SEL2均為高電平時，對應的過電壓值為264V，欠電壓值 為176V ；當SELl為高電平，SEL2為低電平時，對應的過電壓值為297V，欠電壓值為154V。按鍵KEYl KEY4、Jl端子由直流工作電壓VCC、上拉電阻及單片機U5端 口構成 回路，按鍵按下時，在單片機U5端口為低電平，此時單片機TO檢測到相應的鍵被按下；看門 狗電路由芯片U7及兩個上拉電阻組成，一旦單片機TO工作出現(xiàn)問題，不對芯片U7輸出連 續(xù)的WDI信號，則U7就會由6腳輸出RESET的復位信號，經(jīng)電容E3濾波后輸入到單片機U5 的復位端口，使單片機U5復位，保證單片機U5的正常運行。晶振XCALl與電容C15、C14構 成了單片機U5的晶體振蕩電路，為單片機TO提供16MHz的振蕩頻率。斷電保存的數(shù)據(jù)存 儲在芯片U6中，實現(xiàn)掉電可存儲的功能。下面以三相智能型安全用電保護器2的開機和各種保護為例，對保護器的工作過 程做進一步說明開機合上開關J3，接通保護器電源，保護器進行自檢單片機TO讀取電壓、電流、 漏電采樣數(shù)據(jù)，并作相應判斷處理，若電源(電壓、電流、漏電均在正常范圍內)正常，單片 機U5發(fā)送控制指令OUTl低電平到主繼電器(圖中未示出)，主繼電器吸合，保護器主開關 1接通電源，在此過程中，電源指示燈閃爍5秒，電源接通后電源指示燈長亮。欠壓保護單片機U5讀取三相電壓UA、UB、UC采樣數(shù)據(jù)，當三相電源電壓均發(fā)生 欠壓，三相電壓值均小于U5處理器程序內設定的欠壓保護值，比如欠壓保護值設定在154V 的檔位，電壓小于154V時，監(jiān)測該值的持續(xù)時間，當時間小于120秒時，保護器不動作，維持 當前工作狀態(tài)，當時間超過120秒時，單片機U5發(fā)送控制指令0UT2 (低電平)到主繼電器， 主繼電器斷開，切斷電源，同時單片機TO將LED4、LED6置低電平，欠壓指示燈與分閘燈均點 亮。單片機U5根據(jù)時間采集三相電壓數(shù)據(jù)，若檢測到該數(shù)據(jù)仍然處于欠壓狀態(tài)，單片機TO 持續(xù)發(fā)送控制指令0UT2 (低電平)到主繼電器，主繼電器保持斷開，當檢測到三個電壓中有 一相電壓數(shù)據(jù)正常后，單片機U5發(fā)送控制指令OUTl (低電平)到主繼電器，主繼電器吸合， 接通電源，同時單片機U5將LED4、LED6置高電平，欠壓指示燈與分間燈均熄滅，將LED7置 低電平，點亮合閘燈。過壓保護單片機U5讀取三相電壓UA、UB、UC采樣數(shù)據(jù)，當三相電源電壓有一相 發(fā)生過壓，三相電壓值中有一相電壓值大于TO處理器程序內設定的過壓保護值，比如過壓 保護值設定在297V的檔位，采樣電壓大于297V時，監(jiān)測該值的持續(xù)時間，當時間小于120 秒時，保護器不動作，維持當前工作狀態(tài)，當時間超過120秒時，單片機TO發(fā)送控制指令 0UT2(低電平)到主繼電器，主繼電器斷開，切斷電源，同時單片機U5將LED5、LED6置低電 平，過壓指示燈與分間燈均點亮。單片機TO根據(jù)時間采集三相電壓數(shù)據(jù)，若檢測到該數(shù)據(jù) 仍然處于過壓狀態(tài)，單片機U5持續(xù)發(fā)送控制指令0UT2 (低電平)到主繼電器，主繼電器保 持斷開，當檢測到三個電壓中有一相電壓數(shù)據(jù)正常后，單片機U5發(fā)送控制指令OUTl (低電 平)到主繼電器，主繼電器吸合，接通電源，同時單片機U5將LED5、LED6置高電平，過壓指 示燈與分閘燈均熄滅，將LED7置低電平，點亮合閘燈。漏電保護單片機U5讀取漏電電流mi采樣數(shù)據(jù)，當電源發(fā)生漏電且漏電值大于30mA時，INl值大于U5處理器程序內設定的漏電保護值，單片機U5發(fā)送控制指令OUT2 (低 電平)到主繼電器，主繼電器斷開，切斷電源，同時單片機U5將LED3、LED6置低電平，漏電 指示燈與分閘燈均點亮。單片機U5根據(jù)設定的時間(如保護器第一段的6次檢測時間為 5分鐘，第二段的6次檢測時間為10分鐘，第三段的5次檢測時間為30分鐘，此后，不再檢 測，也不再合間)采集mi數(shù)據(jù)，若檢測到該數(shù)據(jù)仍然處于漏電狀態(tài)，單片機U5持續(xù)發(fā)送控 制指令OUT2 (低電平)到主繼電器，主繼電器保持斷開，當檢測到mi數(shù)據(jù)正常后，單片機 U5發(fā)送控制指令OUTl (低電平)到主繼電器，主繼電器吸合，接通電源，同時單片機U5將 LED3、LED6置高電平，漏電指示燈與分間燈均熄滅，將LED7置低電平，點亮合閘燈。過載保護單片機TO分別讀取電流采樣數(shù)據(jù)IAl、IA2、IBl、IB2、ICl、IC2，當電 源負載電流過大，IAl與IA2的差值、IBl與IB2的差值、ICl與IC2的差值值中的一相電 流值大于U5處理器程序內設定的過載保護值(此值要根據(jù)面板上編碼開關的旋轉檔位來 定)，單片機U5發(fā)送控制指令0UT2 (低電平)到主繼電器，主繼電器斷開，切斷電源，同時單 片機U5將LED2、LED6置低電平，過載指示燈與分間燈均點亮。單片機U5根據(jù)設定的時間 (保護器第一段的6次檢測時間為5分鐘，第二段的6次檢測時間為10分鐘，第三段的5次 檢測時間為30分鐘，此后，不再檢測，也不再合閘)采集IA1、IBU ICl數(shù)據(jù)，若檢測到該數(shù) 據(jù)仍然處于過載狀態(tài)，單片機U5持續(xù)發(fā)送控制指令0UT2 (低電平)到主繼電器，主繼電器 保持斷開，當檢測到IA1、IB1、IC1中有一相電流采集數(shù)據(jù)正常后，單片機TO發(fā)送控制指令 OUTl (低電平)到主繼電器，主繼 電器吸合，接通電源，同時單片機U5將LED2、LED6置高電 平，漏電指示燈與分間燈均熄滅，將LED7置低電平，點亮合閘燈。短路保護單片機TO分別讀取IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2電流采樣數(shù)據(jù)，當電源 負載電流過大，IAl與IA2的差值、IBl與IB2的差值、ICl與IC2的差值值中的一相電流值 大于U5處理器程序內設定的短路保護值，單片機U5發(fā)送控制指令0UT2 (低電平)到主繼 電器，主繼電器斷開，切斷電源，同時單片機TO將LED1、LED6置低電平，短路指示燈與分閘 燈均點亮。單片機TO不再合閘，此時需人工復位。本實施例的又一詳細結構圖如圖2所示，三相智能型交流配電箱還包括用于在市 電供電和油機供電之間切換的市電/油機轉換開關4，所述電源輸入端包括市電電源輸入 端和油機電源輸入端，市電/油機轉換開關4連接在電源輸入端和防雷模塊1之間。優(yōu)選的，市電/油機轉換開關4采用手動機械轉換開關，負載電流較大，可靠性更好。若選用市電輸入(交流380V，頻率50Hz)，手動將市電/油機轉換開關4切換到連 接市電電源輸入端，市電電源經(jīng)市電/油機轉換開關后再經(jīng)三相智能型安全用電保護器2 分別輸出到分路開關1、分路開關2、分路開關3，給基站設備供電；若市電停電，選用油機輸入，手動將市電/油機轉換開關4切換到連接油機電源輸 入端，油機電源(交流380V，頻率50Hz)經(jīng)市電/油機轉換開關后再經(jīng)三相智能型安全用電 保護器2分別輸出到分路開關1、分路開關2、分路開關3，給基站設備進行供電。采用了此 種結構后的配電箱方便電源切換，減少了設備的停電時間，保障設備的正常運行。另外，本實施例的交流配電箱還包括電源指示燈，分別連在兩路電源的電路中，能 正確指示電源的工作狀態(tài)，當有雙路電源進行供電時，能明確指示是哪路電源在進行供電， 方便維護人員及時了解設備的工作狀態(tài)。本實施例的三相交流配電箱的火線上還可以連有電流顯示模塊6，如電流表，顯示當前設備的工作電流，還可以在火線和零線之間連有電壓顯示模塊5，如電壓交流電壓表， 指示當前設備的工作電壓。 以上所述，僅為 本實用新型的優(yōu)選實施例，并不能以此限定本實用新型實施的范 圍,凡依本實用新型權利要求及說明書內容所作的簡單的變換，皆應仍屬于本實用新型的 保護范圍。
權利要求一種三相智能型交流配電箱，包括電源輸入端、防雷模塊(1)、用電保護模塊和若干分路開關(3)，其特征在于所述用電保護模塊為三相智能型安全用電保護器(2)，包括串聯(lián)于三相交流電源輸入和輸出端之間的主開關(21)、控制主開關(21)通斷的控制單元模塊(22)、對交流電源的異常狀態(tài)進行監(jiān)測并反饋給控制單元模塊(22)的檢測模塊(23)、設于三相交流電源輸入端的防雷保護模塊(24)、于控制單元模塊(22)和遠程監(jiān)控平臺之間傳送數(shù)據(jù)的遠程通信模塊(25)以及防雷保護模塊(24)輸出端連接的給安全用電保護器各模塊提供工作電源的直流穩(wěn)壓模塊(26)；所述防雷模塊(1)并聯(lián)在電源輸入端和三相智能型安全用電保護器(2)之間的每根火線和零線之間，所述三相智能型安全用電保護器(2)的輸出端連接若干分路開關(3)。
2.根據(jù)權利要求1中所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于所述防雷模塊(1) 包括防雷保護空氣開關(10)和防雷保護電路(11)。
3.根據(jù)權利要求1中所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于所述電源輸入端包 括市電電源輸入端和油機電源輸入端，所述三相智能型交流配電箱還包括用于在市電供電 和油機供電之間切換的市電/油機轉換開關(4)，所述市電/油機轉換開關(4)連接在電源 輸入端和防雷模塊(1)之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于所述三相智能型安全 用電保護器(2)的防雷保護模塊(24)包括分別設于每根火線與零線之間的三組一級防雷 器和二級防雷器，所述一級防雷器為全模保護模式，所述二級防雷器為L-N保護模式。
5.根據(jù)權利要求1所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于所述三相智能型安全 用電保護器(2)的直流穩(wěn)壓模塊(26)包括整流電路和開關電源，所述整流電路包括半波整 流電路和全波整流電路，直流穩(wěn)壓模塊(26)還包括由控制單元模塊(22)控制在半波整流 電路和全波整流電路之間切換的第一繼電器REY1，所述半波整流電路其中一根火線與第一 繼電器REYl之間還設有受控制單元模塊(22)控制通斷的第二繼電器REY2。
6.根據(jù)權利要求1所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于所述三相智能型安全 用電保護器(2)的檢測模塊(23)包括過/欠壓檢測模塊(231)、短路/過載檢測模塊(232) 和漏電檢測模塊(233)。
7.根據(jù)權利要求6所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于所述過/欠壓檢測模 塊(231)包括對三相交流電源輸入端三根火線分別對零線的電壓進行采集和穩(wěn)壓濾波處 理的電壓采集部，以及對電壓采集部輸出的信號分別進行放大并輸入到控制單元模塊(22) 的相應端口的運算放大器。
8.根據(jù)權利要求6所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于所述短路/過載檢測 模塊(232)包括分別對三相交流電源的三根火線電流進行采集和穩(wěn)壓濾波處理的電流采 集部，以及對電流采集部輸出的信號分別進行放大并輸入到控制單元模塊(22)的相應端 口的運算放大器。
9.根據(jù)權利要求6所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于所述漏電檢測模塊 (233)包括對三相電流電源的感應漏電電流進行采集和穩(wěn)壓濾波處理的漏電電流采集部， 以及對漏電電流采集部輸出的信號分別進行放大并輸入到控制單元模塊(22)的相應端口 的運算放大器。
10.根據(jù)權利要求1所述的三相智能型交流配電箱，其特征在于還包括電壓顯示模塊(5)和電流顯示模塊(6 )。
專利摘要本實用新型公開了一種三相智能型交流配電箱，包括電源輸入端、防雷模塊、用電保護模塊和若干分路開關，所述用電保護模塊為三相智能型安全用電保護器，包括串聯(lián)于三相交流電源輸入和輸出端之間的主開關、控制主開關通斷的控制單元模塊、對交流電源的異常狀態(tài)進行監(jiān)測并反饋給控制單元模塊的檢測模塊、設于三相交流電源輸入端的防雷保護模塊、于控制單元模塊和遠程監(jiān)控平臺之間傳送數(shù)據(jù)的遠程通信模塊以及防雷保護模塊輸出端連接的給安全用電保護器各模塊提供工作電源的直流穩(wěn)壓模塊。本實用新型能有效防雷和全面保護用電裝置，可以有效防止保護開關的頻繁跳閘，并可自動恢復，實現(xiàn)無人值守的用電管理，進一步保證室外用電設備的用電安全。
文檔編號G01R19/00GK201570904SQ20092024178
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者羅小兵 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)新宏博通訊科技有限公司