專利名稱：外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種斷線自動動作或報警電路，尤其涉及一種剩余電流保護裝置外接剩余電 流互感器二次斷線自動動作或報警電路。
背景技術(shù)：
剩余電流保護裝置是用來對電氣線路進行接地故障保護，防止接地故障電流引起的設(shè)備 和電氣火災(zāi)事故，也可用來對人身觸電危險提供間接接觸保護。由于剩余電流保護裝置長期 在電網(wǎng)中運行，對于外接的分開安裝的剩余電流互感器，其剩余電流互感器和引線因不在裝 置的殼體內(nèi)，而易受到外力的作用、氣候的侵蝕和蟲鼠的破壞而斷線。如果二次回路線圈斷 線而不能及時發(fā)現(xiàn)，剩余電流保護裝置將失去保護作用，將帶來重大安全隱患。
而目前，在剩余電流互感器和控制部分分開安裝的產(chǎn)品中并沒有設(shè)置相應(yīng)的剩余電流互 感器二次回路線圈斷線或故障時自動動作或報警的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，使 檢測電路的輸出信號能夠反映真實斷線情況，從而使控制單元在外接剩余電流互感器二次回 路線圈斷線或故障時剩余電流保護裝置自動動作或報警。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于 包括
第一比較電壓獲得單元，用于獲得第一比較電壓VI，該第一比較電壓VI輸出到第一比 較器單元的比較電壓輸入端；
取樣電壓獲得單元，用于取得剩余電流互感器二次斷線判別取樣電壓；該取樣電壓輸入 到第一比較器單元的取樣電壓輸入端；
第一比較器單元，實現(xiàn)對第一比較電壓、取樣電壓的比較，并將比較結(jié)果作為斷線檢測 信號輸出；
控制單元，用于接收斷線檢測信號，并根據(jù)檢測結(jié)果控制動作或報警電路。
4其中控制單元包括電阻R9、電阻Rll、電阻R12、電容C2、 二極管D1、三極管G1、三 極管G2、繼電器K。所述電阻R9—端接電源+5V，另一端接電容C2、電阻Rll，其連接點為 控制單元的控制信號的輸入端，電阻R11另一端接三極管G1基極，電容C2另一端接電源地。 電阻R12 —端接電源+5V、另一端與三極管Gl集電極和三極管G2基極連接在一起。三極管 Gl、 G2發(fā)射極接電源地。二極管D1負極和繼電器K的一端接電源+5V，繼電器K的另一端的 和三極管G2集電極、二極管D1正極連接在一起。繼電器K的一對常開、常閉觸頭為控制信 號的輸出端。
第一比較器單元，包括一個運算放大器；所述運算放大器的同相輸入端Ua-3接電阻R3、
電阻R4兩電阻的共同連接點，反向輸入端Ua-2接電阻Rl、電阻R2兩電阻的共同連接點，輸
出端Uh連接電阻R8的一端。該集成電路Ua的電源端Ua-8連接+5V電源，接地端Ua-4連接電 源地。
第一比較電壓獲得單元，包括串聯(lián)于電源正極與電源地之間的電阻R1、電阻R2，并從兩 電阻的中間結(jié)點獲得所述第一 比較電壓VI 。
取樣電壓獲得單元，包括取樣電阻RIO,分壓電阻R3、分壓電阻R4;所述取樣電阻RIO 一端接電源+5V，另一端接外接剩余電流互感器二次線圈一端，其連接點獲得的電壓經(jīng)過串聯(lián) 的電阻R3、電阻R4連接到電源地；剩余電流互感器二次線圈另一端接電源地，所述電阻R3、 電阻R4的中間結(jié)點電壓作為取樣電壓。用于取得剩余電流互感器二次線圈斷線判別取樣電 壓；該取樣電壓輸入到第一比較器單元的取樣電壓輸入端；
作為本發(fā)明的進一步改進，在第一比較單元和控制單元之間還包括一個抗干擾單元，在
該抗干擾單元中包括以下三部分
第二比較電壓獲得單元，用于獲得第二比較電壓V2，并輸出到第二比較器單元的比較電 壓輸入端；
積分單元，用于接收第一比較器單元的輸出端電壓，獲得經(jīng)積分的電壓信號Vj，并將該 電壓輸入到第二比較器單元的輸入端；
第二比較器單元，實現(xiàn)對所述積分單元輸出電壓與所述第二比較電壓獲得單元的第二比 較電壓V2的比較；并將比較結(jié)果作為斷線檢測信號輸出。
抗干擾單元中的第二比較電壓獲得單元，包括串連在電源正極與電源地之間的電阻R6、 電阻R7;兩電阻的中間結(jié)點電壓作為第二比較電壓V2?？垢蓴_單元中的積分單元，包括電阻R5、電阻R8、電容C1;所述電阻R5—端連接電源 正極，電容C1一端接電源地，電阻R8—端連接第一比較器單元的輸出端，電阻R8另一端與 電阻R5、電容C1的共同結(jié)點電壓作為積分電壓，連接到第二比較器單元的輸入端。
抗干擾單元屮的第二比較器單元，包括一個運算放大器；所述運算放大器的同相輸入端
Ua-5接電阻R5、電阻R8、電容C1三元件的共同連接點，反向輸入端Ua-6接電阻R6、電阻R7
兩電阻的共同連接點，輸出端Ua—7連接電阻R9、電阻Rll、電容C2三元件的共同連接點。
第一比較器單元的比較電壓輸入端為比較器單元的反相輸入端；所述第一比較器單元的 取樣電壓輸入端為比較器單元的同相輸入端；所述第二比較器的比較電壓輸入端為比較器單 元的反相輸入端；所述第二比較器的積分信號輸入端為比較器單元的同相輸入端。
在外接剩余電流互感器的剩余電流保護裝置產(chǎn)品中，設(shè)置有本發(fā)明的剩余電流互感器斷 線自動動作或報警電路，可以及時發(fā)現(xiàn)二次回路線圈斷線，使剩余電流互感器二次回路線圈 在斷線或故障時裝置自動動作或報警指示互感器斷線，剩余電流保護裝置將起到實質(zhì)的保護 作用，避免了重大安全隱患的發(fā)生。
同吋，增加了抗干擾單元(包含第二比較電壓獲得單元，第二比較器單元，積分單元，) 該抗干擾單元能夠?qū)⑼饨邮Ｓ嚯娏骰ジ衅鞫尉€圈斷線檢測從即時信號的檢測轉(zhuǎn)變?yōu)榉e分信 號的檢測，只有數(shù)秒時間的穩(wěn)定斷線信號存在，才使控制單元執(zhí)行動作。使檢測結(jié)果滿足剩 余電流互感器斷線自動動作或報警的時間要求，又減少了誤報誤動現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明的示意圖。
圖2為本發(fā)明的電路圖。
圖3為本發(fā)明優(yōu)選方案的示意圖。
圖4為本發(fā)明優(yōu)選方案的電路圖。
具體實施例方式
圖2為外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路的電路圖。具體應(yīng)用于剩余電流保 護裝置的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路中。
如圖所示，該斷線保護電路包括集成電路Ua、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電 阻R9、電阻RIO、電阻Rll、電阻R12、電容C2、 二極管D1、三極管G1、三極管G2、繼電器K。
圖中該檢測電路的電源正極為+5V電源。
圖2中集成電路Ua為具有兩個開路輸出的比較器的集成電路，該斷線保護電路使用其中 的第一比較器組成第一比較器單元。該集成電路Ua的電源端Ua-8連接+5V電源，該集成電路
Ua的接地端Ua-4連接電源地。
圖2中電阻R1，電阻R2組成第一比較電壓獲得單元。電阻R1、電阻R2為設(shè)定電阻，兩 電阻串聯(lián)于+5V電源與電源地之間，通過選取電阻R1、電阻R2的不同阻值，可以在兩電阻的 中間結(jié)點上獲得合適的電壓，該電壓作為第一比較電壓VI提供給第一比較器單元反相輸入端
Ua一2。
圖2中電阻RIO、電阻R3、電阻R4組成取樣電壓獲得單元。其中電阻R10 —端接+5V電 源，電阻RIO的另一端接剩余電流互感器二次線圈，剩余電流互感器二次線圈的另一端接電 源地，電阻R10與剩余電流互感器二次線圈的共同結(jié)點得到檢測電壓。該檢測電壓通過相串 聯(lián)的電阻R3,電阻R4連接到電源地，并在電阻R3，電阻R4的中間結(jié)點形成取樣電壓。該取
樣電壓輸出到第一 比較器單元同相輸入端Ua-3。
圖2中控制單元包括電阻R9、電阻Rll、電阻R12、電容C2、 二極管D1、三極管G1、 三極管G2、繼電器K。所述電阻R9—端接電源+5V，另一端接電容C2、電阻Rll，其連接點 為控制單元的控制信號的輸入端，電阻R11另一端接三極管G1基極，電容C2另一端接電源 地。電阻R12—端接電源+5V、另一端與三極管G1集電極和三極管G2基極連接在一起。三極 管G1、 G2發(fā)射極接電源地。二極管D1負極和繼電器K的一端接電源+5V，繼電器K的另一端 的和三極管G2集電極、二極管Dl正極連接在一起。繼電器K的一對常開、常閉觸頭為控制 信號的輸出端。
第一比較器的正相輸入端Ua—3和第一比較器的反相輸入端Ua-2比較，可以獲得不同的輸
出。若正相輸入端Ua-3小于反相輸入端Ua-2，則Ua-輸出低電平，說明取樣電壓較第一比較電 壓V1低，也就是外接剩余電流保護裝置的剩余電流互感器二次線圈在正常工作。若正相輸入 端Ua-3大于反相輸入端Ua-2，則U',-!輸出高電平，說明取樣電壓較第一 比較電壓VI高，也就 是外接剩余電流保護裝置的剩余電流互感器二次線圈不正常?？刂茊卧邮盏礁唠娖叫盘柡?，
該電位經(jīng)過R11傳遞到G1基極，使G1導通，Gl集電極電位下降，G2基極電位下降，G2截止，使靈敏繼電器K線圈失電，K的常開觸點打開，剩余電流保護裝置動作，實現(xiàn)自動動作 或報警功能。該控制單元可以如圖示，也可以是單片機或其它類型的控制器件。
但由于該電路斷線的判斷取決于第一比較器輸出端Uh電壓，而該輸出端Ua—,電壓是一 個即時信號，只與取樣時輸入端的第一比較電壓V1與取樣電壓的瞬時值有關(guān)，以瞬時值作為 依據(jù)，雖然可以提高判別的速度，但極易受到瞬時的納秒級、毫秒級的干擾，發(fā)生誤動誤報。 因此，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在第一比較單元和控制單元之間還包括一個抗干擾單元， 包括第二比較器單元、第二比較電壓獲得單元、積分單元。因為雖然通過取樣電壓獲得單元、 第一比較器單元、第一比較電壓獲得單元、控制單元的組合就可以實現(xiàn)外接剩余電流互感器 斷線自動動作或報警功能。但對于瞬時的干擾信號出現(xiàn)時會產(chǎn)生誤動作。增加抗干擾單元可 增加電路的可靠性，減少誤動作的幾率。
第二比較器單元，用于積分單元輸出的積分電壓與第二比較電壓獲得單元輸出的第二比 較電壓進行比較，并將比較結(jié)果作為斷線檢測信號輸出到控制單元。
圖4中電阻R8、電阻R5、電容C1組成積分單元。該積分單元以電容C1作為積分元件，
以第一比較器單元的輸出Ua-!控制電容Cl的充放電。具體連接方式是電阻R5與電容C1串 聯(lián)于電源正極與電源地之間，并且電阻R5—端連接電源+5V，電容C1一端連接電源地，電阻 R5、電容C1的中間結(jié)點連接第二比較器單元正相輸入端Ua-5。集成電路Ua的第一比較器單
元輸出端Uw連接電阻R8，電阻R8的另一端到該集成電路第二比較器的同相輸入端Ua-5和電
阻R5與電容C1共同結(jié)點上。
圖4中電阻R6、電阻R7組成第二比較電壓獲得單元。所述電阻R6、電阻R7串聯(lián)在電源 +5￥與電源地之間，在兩電阻的中間結(jié)點上獲得第二比較電壓V2，該第二比較電壓V2提供給
第二比較器單元反相輸入端Ua-6。通過改變電阻R6、電阻R7的阻值，可以獲得所需的電壓值 作為第二比較電壓V2。
圖4中電阻R9連接在電源+5V與所述第二比較器輸出端Ua-7之間，其與第二比較器輸出
端Ua-7和電容C2的一端共同結(jié)點為控制單元的輸入端，第二比較器輸出端Ua-7的輸出信號(高
電平或低電平)通過此結(jié)點輸出到控制單元。
第二比較器單元、第二比較電壓獲得單元的工作原理與第一比較器單元、第一比較電壓 獲得單元的工作原理相同。
8積分單元的充放電受所述第一比較器單元輸出信號的控制，當?shù)谝槐容^器單元輸出高電 平時，對該積分單元充電，經(jīng)過數(shù)秒時間獲得高電平的積分電壓Vj，且電壓Vj大于電壓V2; 當?shù)谝槐容^單元輸出低電平時，對該積分單元放電，使該積分單元的積分電壓Vj小于電壓 V2。
第一比較器輸出端Uh高電平時對積分單元電容Cl充電是通過R8進行的，將電阻R8的 參數(shù)設(shè)置使充電過程較慢，時間較長。因此，對于瞬時的干擾信號出現(xiàn)時，第一比較器輸出 端lti出現(xiàn)瞬時干擾高電平時，電容Cl的兩端的積分電壓Vj不會立刻升高超過第二比較電 壓。即使受到短時間的斷線假象的干擾，電容C1電位上升仍需要數(shù)秒時間，在此電位上升之 前，第二比較器輸出端Ua-7始終輸出低電平，不產(chǎn)生誤動誤報信號。因此在選擇適當參數(shù)的 情況下，可以保證電路的抗干擾能力，將斷線狀況準確反映。
當將斷線狀況確實發(fā)生時，第一比較器單元輸出端U^長時間高電平時，第一比較器單
元輸出端Ua-i高電平直接通過R8向電容Ci充電，第二比較器單元同相輸入端Ua-5輸入高電 平超過第二比較電壓，第二比較器單元輸出端Ua-7輸出高電平，控制單元接收到該高電平信
號后，控制剩余電流保護裝置自動動作或報警。
即當外接剩余電流互感器二次線圈沒有斷線時，電阻R10與外接剩余電流互感器二次線
圈連接的共同結(jié)點電位被外接剩余電流互感器二次線圈拉低至低電位，第一比較器單元的同
向輸入端Ua-3電位低于第一比較器單元的反向輸入端Ua-2電位，第一比較器單元的輸出端
輸出低電平，該低電平相當于電源地。此時，該低電平通過電阻R8使電容C1放電，電容C1
的電壓被釋放，使電壓Vj (也就是第二比較器同相端Ua-5電壓)低于第二比較器反向輸入端Ua-6
的第二比較電壓V2，因此，第二比較器輸出端Ua-7輸出低電平，該低電平輸出到控制電路輸
入端，控制單元不動作。
當外接剩余電流互感器二次線圈斷線時，因外接剩余電流互感器二次線圈的斷路，電阻
Ri0與外接剩余電流互感器二次線圈連接的共同結(jié)點電位被拉高至電源+5V電位，經(jīng)過電阻 R3、電阻R4分壓后，第一比較器單元的同相輸入端Ua-3電位高于第一比較器單元的反相輸入
端Ua-2電位，第一比較器的輸出端LIa-,輸出高電平，此時，通過電阻R8時向電容Cl充電，
使電容Cl兩端電壓Vj升高，該電壓Vj作為積分電壓，輸入到第二比較器同相輸入端Ua-5，
9其電壓值最終高于第二比較器反向輸入端Ua-6的第二比較電壓V2，因此，第二比較器輸出端 Ua-7輸出高電平。說明外接剩余電流互感器二次線圈斷線，控制單元接收到該高電平信號后，
控制剩余電流保護裝置自動動作或報警電路。
上述實施例僅僅說明了本發(fā)明的兩種實施方式，實際上本發(fā)明還可以具有其它變化的形
式。例如，比較器的正反相端的連接的電壓可以與本實施例的連接方式相反；取樣單元、積
分單元可以采用其它形式。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā) 明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于包括第一比較電壓獲得單元，用于獲得第一比較電壓(V1)，該第一比較電壓(V1)輸出到第一比較器單元的比較電壓輸入端；取樣電壓獲得單元，用于取得剩余電流互感器二次斷線判別取樣電壓；該取樣電壓輸入到第一比較器單元的取樣電壓輸入端；第一比較器單元，實現(xiàn)對第一比較電壓、取樣電壓的比較，并將比較結(jié)果作為斷線檢測信號輸出；控制單元，用于接收斷線檢測信號，并根據(jù)檢測結(jié)果控制動作或報警電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于 所述的控制單元包括電阻(R9)、電阻(Rll)、電阻(R12)、電容(C2)、 二極管(Dl)、三極 管(Gl)、三極管(G2)、繼電器(K);所述電阻(R9)—端接電源+5V，另一端接電容(C2)、 電阻(Rll)，其連接點為控制單元的控制信號的輸入端，電阻(RH)另一端接三極管(Gl) 基極，電容(C2)另一端接電源地；電阻(R12) —端接電源+5V、另一端與三極管(Gl)集 電極和三極管(G2)基極連接在一起；三極管(Gl、 G2)發(fā)射極接電源地；二極管(Dl)負 極和繼電器(K)的一端接電源+5V，繼電器(K)的另一端的和三極管(G2)集電極、二極管(Dl)正極連接在一起；繼電器(K)的一對常開、常閉觸頭為控制信號的輸出端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于所述的第一比較器單元包括一個運算放大器；所述運算放大器的同相輸入端(Ua-3)接電阻 (R3)、電阻(R4)兩電阻的共同連接點，反向輸入端(Ua-2)接電阻(Rl)、電阻(R2)兩電阻的共同連接點，輸出端(Ua-0連接電阻(R8)的一端；該集成電路(Ua)的電源端(Ua-8) 連接+5V電源，接地端(Ua-4)連接電源地。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于所述的第一比較電壓獲得單元包括串聯(lián)于電源正極與電源地之間的電阻(R1)、電阻(R2)，并 從兩電阻的中間結(jié)點獲得所述第一比較電壓(Vl)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于 所述的取樣電壓獲得單元包括取樣電阻(RIO)，分壓電阻(R3)、分壓電阻(R4);所述取樣電阻 (R10)—端接電源+5V，另一端接外接剩余電流互感器二次線圈一端，其連接點獲得的電壓經(jīng)過串聯(lián)的電阻(R3)、電阻(R4)連接到電源地；剩余電流互感器二次線圈另一端接電源地，所 述電阻(R3)、電阻(R4)的中間結(jié)點電壓作為取樣電壓；用于取得剩余電流互感器二次線圈斷 線判別取樣電壓；該取樣電壓輸入到第一比較器單元的取樣電壓輸入端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于 在所述的第一比較單元和控制單元之間還包括一個抗干擾單元，在該抗干擾單元中包括以下 二部分第二比較電壓獲得單元，用于獲得第二比較電壓(V2)，并輸出到第二比較器單元的比較 電壓輸入端；積分單元，用于接收第一比較器單元的輸出端電壓，獲得經(jīng)積分的電壓信號(Vj)，并將 該電壓輸入到第二比較器單元的輸入端；第二比較器單元，實現(xiàn)對所述積分單元輸出電壓與所述第二比較電壓獲得單元的第二比 較電壓(V2)的比較；并將比較結(jié)果作為斷線檢測信號輸出。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于 所述抗干擾單元中第二比較電壓獲得單元包括串連在電源正極與電源地之間的電阻(R6)、電 阻(R7);兩電阻的中間結(jié)點電壓作為第二比較電壓(V2)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于所述抗干擾單元中積分單元包括電阻(R5)、電阻(R8)、電容(C1);所述電阻(R5)—端連接電 源正極，電容(C1)一端接電源地，電阻(R8)—端連接第一比較器單元的輸出端，電阻(R8)另 一端與電阻(R5)、電容(C1)的共同結(jié)點電壓作為積分電壓，連接到第二比較器單元的輸入端。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于所述抗干擾單元中第二比較器單元包括一個運算放大器；所述運算放大器的同相輸入端(Ua-5)接電阻(R5)、電阻(R8)、電容(Cl)三元件的共同連接點，反向輸入端(Ua—6)接電阻(R6)、電阻(R7)兩電阻的共同連接點，輸出端(Ua-7)連接電阻(R9)、電阻(Rll)、電容(C2) 三元件的共同連接點。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，其特征在于 所述第一比較器單元的比較電壓輸入端為比較器單元的反相輸入端；所述第一比較器單元的 取樣電壓輸入端為比較器單元的同相輸入端；所述第二比較器的比較電壓輸入端為比較器單 元的反相輸入端；所述第二比較器的積分信號輸入端為比較器單元的同相輸入端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種外接剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，包括控制單元、第一比較器單元、第一比較電壓獲得單元、取樣電壓獲得單元。在外接剩余電流互感器的剩余電流保護裝置產(chǎn)品中，設(shè)置有本發(fā)明的剩余電流互感器斷線自動動作或報警電路，可以及時發(fā)現(xiàn)二次回路線圈斷線，使剩余電流互感器二次回路線圈在斷線或故障時裝置自動動作或報警指示互感器斷線，剩余電流保護裝置將起到實質(zhì)的保護作用，避免了重大安全隱患的發(fā)生。同時，增加了抗干擾單元，能夠?qū)⑹Ｓ嚯娏骰ジ衅鲾嗑€檢測從即時信號的檢測轉(zhuǎn)變?yōu)榉e分信號的檢測，使檢測結(jié)果滿足在剩余電流互感器斷線數(shù)秒內(nèi)自動動作或報警的要求，又減少了誤動現(xiàn)象。
文檔編號H02H3/26GK101557094SQ20091002841
公開日2009年10月14日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者向方明, 周敏躍, 朱遵義, 李兆揚, 章小兵 申請人:南京鼎牌電器有限公司