具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置

1.一种具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置，包括主电源线、脱扣机构、脱扣电路(6)、电源(8)、稳压电路(7)，所述的主电源线同脱扣机构连接，脱扣机构与脱扣电路(6)相联，脱扣电路(6)与电源(8)相联，电源(8)与主电源线相联，稳压电路(7)与电源(8)相联，其特征是全电流型剩余电流动作装置包括正弦波电压信号发生器(1)、零序电流检测器(2)、双道电压比较电路(3)和双道信号检出电路(4)，其中正弦波电压信号发生器(1)与零序电流检测器(2)相联，零序电流检测器(2)与双道电压比较电路(3)相联，双道电压比较电路(3)与双道信号检出电路(4)相联，双道信号检出电路(4)与双道延时门控电路(5)相联，双道延时门控电路(5)与脱扣电路(6)相联。
2.根据权利要求1所述的具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置，其特征是所述的零序电流检测器(2)是由绕在环形铁心上的第二绕组(HL2)、第一道感应电压输出绕组(HL3)和第二道感应电压输出绕组(HL4)构成电压变换组件，由主电源线穿过电压变换组件组成零序电流检测器(2)，而第一道感应电压输出绕组(HL3)和第二道感应电压输出绕组(HL4)的圈数相同。
3.根据权利要求2所述的具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置，其特征是所述的正弦波电压信号发生器(1)向零序电流检测器(2)的第二绕组(HL2)施加频率于800赫电流小于1mA的正弦波电压信号。
4.根据权利要求1所述的具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置，其特征是所述的双道电压比较电路(3)由第一电阻(R301)、第二电阻(R302)、第三电阻(R303)、第四电阻(R304)、第五电阻(R305)、第六电阻(R306)、第七电阻(R307)、第八电阻(R308)、第一电位器(W301)、第二电位器(W302)、第一集成块(IC301)、第二集成块(IC302)组成，所述的第一电阻(R301)的另一端和第二电阻(R302)的一端与第一集成块(IC301)的反相端相联，第二电阻(R302)的另一端接稳压电路(7)的负极，第三电阻(R303)的一端和第四电阻(R304)的一端与第一集成块(IC301)的同相端相联，第四电阻(R304)的另一端接稳压电路(7)的负极，第三电阻(R303)的另一端同第一电位器(W301)的中心端相联，第一电位器(W301)的两端分别接稳压电路(7)的正、负极，第五电阻(R305)的另一端和第六电阻(R306)的一端与第二集成块(IC302)的同相端相联，第六电阻(R306)的另一端接稳压电路(7)的负极，第七电阻(R307)的一端和第八电阻(R308)的一端与第二集成块(IC302)的反相端相联，第八电阻(R308)的另一端接稳压电路(7)的负极，第七电阻(R307)的另一端同第二电位器(W302)的中心端相联，第二电位器(W302)的两端分别接稳压电路(7)的正、负极。
5.根据权利要求1所述的具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置，其特征是所述的双道信号检出电路(4)由第一集成电路(IC401)、第二集成电路(IC402)、第九电阻(R401)、第一电容(C401)组成一道信号检出器，由第三集成电路(IC403)、第四集成电路(IC404)、第十电阻(R402)、第二电容(C402)组成另一道信号检出器，所述的第一集成电路(IC401)的一端与第二集成电路(IC402)的4脚相联，第一电容(C401)的一端与第二集成电路(IC402)的1脚相联，第一电容(C401)的另一端和第九电阻(R401)的一端与第二集成电路(IC402)的2脚相联，第九电阻(R401)的另一端接稳压电路(7)的正极，第三集成电路(IC403)的一端与第四集成电路(IC404)的12脚相联，第二电容(C402)的一端与第四集成电路(IC404)的15脚相联，第二电容(C402)的另一端和第十电阻(R402)的一端与第四集成电路(IC404)的14脚相联，第十电阻(R402)的另一端接稳压电路(7)的正极。

技术领域\n本发明涉及一种漏电断路器，特别是一种具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置。\n背景技术\n目前国内电网中广用的剩余电流动作装置(以下简称漏电断路器)，有AC型漏电断路器和A型漏电断路器，AC型漏电断路器是对突然施加或缓慢上升的剩余正弦交流电流确保脱扣断电的保护电器，A型漏电断路器是对突然施加或缓慢上升的剩余正弦交流电流、剩余脉动直流(不超过直流0.006A的脉动波形)电流确保脱扣断电的保护电器。如用直流电网或使用桥式整流电用电的设备，一旦发生漏电或触电时，AC型或A型的漏电断路器是无法正常地脱扣断电保护，因此必须要用全电流型剩余电流动作装置(以下简称B型漏电断路器)。\n已有的技术，中国专利局2005年5月1日授权公告号于CN1083981C，具有小磁滞回线操作的电流互感器的直流与交流传感器，一个例子，按照公知的方式，用正、负方波电压信号(激磁信号)施加给检测线圈，用来在每个信号周期至少一次把互感器驱动进入其线性区域，当互感器在线性区域时对通过检测绕组的电流采样，用差动放大器、采样和保持电路、选择器电路等，处理后输出和剩余电流成比例的电流信号。\n中国专利局2005年12月8日公开号于CN1712973A，读取直流和/或交流电流的设备，一个例子，也是按照公知的方式，用受反馈调制的激磁电压信号施加于环绕铁心的线圈上，用差动放大器检测反馈电流引起的电压，经低通滤波后，输出与剩余电流成正比的电压。\n中国专利局2002年12月25日公开号于CN1387213A，用于对地漏电保护装置的检测互感器和对地漏电保护装置，一个例子，同样按照公知的方式，用三角波激磁信号施加在铁心一环绕线圈上产生磁通和剩余电流所产生的磁通形成磁路饱和拐点，所产生具有时间间隔的矩形信号，经积分比较后输出指令信号。使装置跳闸断电。\n专利US.4276510一种电流传感器，一个例子，也用同样的公知方式。在电流互感器铁心上具有中心抽头的二次绕组施加正、负激磁电压，当有剩余电流时，两个激磁电流产生的电感不同，用差动放大器检测电流的差值，用此差值产生一施加于第三绕组上的电流，以抵消剩余电流的影响。通过第三组绕组的电流成为剩余电流的量值。\n上述这些检测方法，用于B型漏电断路时，有以下缺点：1、如激磁信号源发生故障时，就无法检测到剩余电流，一旦，主电源回路出现剩余动作电流时，装置不能跳闸断电保护。2、如传感器铁心的磁性能发生大幅度地下降时，原定的额定剩余动作电流值就大幅度的上升，使之，漏电灵敏度大幅度下降，以上的缺陷，以至可能发生人身伤亡或财产损失。\n发明内容\n本发明的目的：1、装置在主电源回路出现交流、脉动直流或平滑直流漏电或触电时，能可靠快速地跳闸断电；2、如激磁信号源发生故障时，装置能可靠地跳闸断电保护；3、如电流传感器铁心性能变差时装置能可靠快速地跳闸断电保护。\n本发明提供一种具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置，包括主电源线、脱扣机构、脱扣电路、电源、稳压电路，所述的主电源线同脱扣机构连接，脱扣机构与脱扣电路相联，脱扣电路与电源相联，电源与主电源线相联，稳压电路与电源相联，全电流型剩余电流动作装置包括正弦波电压信号发生器、零序电流检测器、双道电压比较电路和双道信号检出电路，其中正弦波电压信号发生器与零序电流检测器相联，零序电流检测器与双道电压比较电路相联，双道电压比较电路与双道信号检出电路相联，双道信号检出电路与双道延时门控电路相联，双道延时门控电路与脱扣电路相联。\n本发明进一步设置零序电流检测器是由绕在环形铁心上的第二绕组、第一道感应电压输出绕组和第二道感应电压输出绕组构成电压变换组件，由连接主电源线穿过电压变换组件组成零序电流检测器，而第一道感应电压输出绕组和第二道感应电压输出绕组的圈数相同。\n本发明进一步设置的正弦波电压信号发生器向零序电流检测器的第二绕组施加频率于800赫电流小于1mA的正弦波电压信号。\n其中双道电压比较电路由第一电阻R301、第二电阻R302、第三电阻R303、第四电阻R304、第五电阻R305、第六电阻R306、第七电阻R307、第八电阻R308、第一电位器W301、第二电位器W302、第一集成块IC301、第二集成块IC302组成，所述的第一电阻R301的一端和第二电阻R302的一端与第一集成块IC301的反相端相联，第二电阻R302的另一端接稳压电路的负极，第二电阻R303的一端和第四电阻R304的一端与第一集成块IC301的同相端相联，第四电阻R304的另一端接稳压电路的负极，第三电阻R303的另一端同第一电位器W301的中心端相联，第一电位器W301的两端分别接稳压电路的正、负极，第五电阻R305的一端和第六电阻R306的一端与第二集成块IC302的同相端相联，第六电阻R306的另一端接稳压电路的负极，第七电阻R307的一端和第八电阻R308的一端与第二集成块IC302的反相端相联，第八电阻R308的另一端接稳压电路的负极，第七电阻R307的另一端同第二电位器W302的中心端相联，第二电位器W302的两端分别接稳压电路的正、负极。\n其中双道信号检出电路由第一集成电路IC401、第二集成电路IC402、第九电阻R401、第一电容C401组成一道信号检出器，由第三集成电路IC403、第四集成电路IC404、第十电阻R402、第二电容C402组成另一道信号检出器，所述的第一集成电路IC401的一端与第二集成电路IC402的4脚相联，第一电容C401的一端与第二集成电路IC402的1脚相联，第一电容C401的另一端和第九电阻R401的一端与第二集成电路IC402的2脚相联，第九电阻R401的另一端接稳压电路的正极，第三集成电路IC403的一端与第四集成电路IC404的12脚相联，第二电容C402的一端与第四集成电路IC404的15脚相联，第二电容C402的另一端和第十电阻R402的一端与第四集成电路IC404的14脚相联，第十电阻R402的另一端接稳压电路的正极。\n本发明的优点，提高了装置保护性能的可靠性，功耗低，正、负漏电灵敏度一致，调试方便，抗干扰性能强，成本低。\n以下结合附图和实施例说明本发明的详细内容。\n附图说明\n图1是本发明可实施例的示意图和电路原理图。\n图2是本发明在待机状态下，零序电流检测器2绕组HL3和绕组HL4上感应出的电压信号波。\n图3是本发明主电源发生额定剩余动作时，零序电流检测器两绕组HL3或HL4上感应的电压信号波；其中图3a是正弦交流剩余动作电流产生的电压波；图3b是脉动直流剩余动作电流产生的电压波；图3c是平滑直流剩余动作电流产生的电压波。\n图4是本发明主电源出现额定剩余动作电流时，双道延时门控电路输出的信号波；其中图4a是正弦交流剩余动作电流时输出的脉冲信号；图4b是脉动直流剩余动作电流时输出的脉冲信号；图4c是平滑直流剩余动作电流时输出的脉冲信号。\n具体实施方式\n如图1所示，本发明由正弦波电压信号发生器1，零序电流检测器2，双道电压比较电路3，双道信号检出电路4及双道延时门控电路5组成正弦交流、脉动直流及平滑直流漏电信号检出电路。所述的双道电压比较器由电阻R301的一端于零序电流检测器2的绕组HL3一端相联，电阻R301的另一端同电阻R302的一端与集成块IC301反相端相联，电阻R302的另一端接稳压电源7的负极，电阻R303一端和电阻R304的一端与集成块IC301的同相端相联，电阻R304的另一端连接稳压电源7的负极，电阻R303的另一端同电位器W301的中心端相联，电位器W301两端分别连接稳压电源7的正、负极，集成块IC301的1脚于一道电压比较器输出端，另一道电压比较器由电阻R305的一端与零序电流检测器2的绕组HL4一端相联，电阻R305的另一端同电阻R306的一端与集成块IC302同相端相联，电阻R306的另一端接稳压电源7的负极，电阻R307一端和电阻R308一端与集成块IC302反相端相联，电阻R308的另一端接稳压电源的负极，电阻R307的另一端同电位器W302的中心端相联，电位器W302两端分别连接稳压电源7的正、负极，集成块IC302的7脚于另一道电压比较器的输出端。电位器W301和电位器W302分别为正、负剩余电流灵敏度调节之用，而是独立的。所以如零序电流检测器的铁心磁回路偏差，本发明装置的正、负漏电灵敏度也能达到一致。双道信号检出电路4由CMOS集成电路IC401、IC402，电阻R401，电容C401组成一道信号检出器，集成电路IC402的7脚于输出端，另一道信号检出器由CMOS集成电路IC403、IC404，电阻R402，电容C402组成。集成电路IC404的9脚于输出端，它们的作用是当有预定的脉冲信号输入时，输出端于低电平，当输入信号中有泄漏信号时，输出端就输出一泄漏信号脉冲，当无信号输入时，输出端就于高电平。\n本装置在工作时，如主电源回路无剩余电流时，装置处于待机状态。正弦波电压信号发生器1给零序电流检测器2的绕组HL2施加频率于800赫左右，电流小于1mA的正弦波电压信号，零序电流检测器2的两绕组HL3和HL4上感应出两组相位相反电压相等的电压信号，如图2所示，这两组电压信号分别输给双道电压比较电路3(因双道电压比较电路的阀值已调到预定的额定漏电灵敏度的电压阀值，因此阀值低于两绕组电压信号值)，使双道电压比较电路3输出两组800赫左右的脉冲信号，此脉冲信号分别输入双道信号检出电路4，使双道信号检出电路4处于低电平(无泄漏信号输出)打不开双道延时门控电路5，使双道延时门控电路5无触发信号输出，装置处于正常的待机工作状态。\n当主电源回路发生剩余动作电流时，即IA+IB+IC≠0＝IΔ，(IΔ)剩余电流使零序电流检测器2的铁心产生磁通，此磁通量与原有的磁通量(800Hz正弦波产生的磁通量)叠加后的磁通向量，使零序电流检测器2的绕组HL3和绕组HL4上感应输出如图3所示的800赫的电压信号，此感应电压信号的幅值跟剩余动作电流(IΔ)成反比，当剩余电流达到额定值时，该剩余动作电流对应的电压信号幅值低于比较阀值(如图3所示)，经双道电压比较电路3、双道信号检出电路4及双道延时门控电路5处理后的输出信号如图4所示，此信号输入脱扣电路，使脱扣电路得电，推动脱扣机构跳闸断电保护。\n据以上的实施原理，如正弦波电压信号发生器1，出现故障，无激磁电压信号输出时，零序电流检测器2的绕组HL3和绕组HL4上无感应信号输出，双道电压比较器3也无脉冲信号输出，这时双道信号检出电路4处于高电平输出，使双道延时门控电路输出如图4c所示的触发信号输入脱扣电路6，使脱扣电路6触发通电，推动脱扣机构跳闸断电，达到正弦波电压信号发生器1出现故障时断电保护的功能；如零序电路检测器2出现故障，铁心磁性能下降时绕组HL3和HL4上的感应电压信号的幅值就下降，当幅值低于双道电压比较电路3预定的额定剩余动作电流所调的阀值电压时，双道电压比较电路3就无脉冲信号输出给双道信号检出电路4，使双道信号检出电路4处于高电平输出，打开双道延时门控电路5，使双道延时门控电路5输出如图4c所示的触发信号，此信号输入脱扣电路6触发通电推动脱扣机构跳闸断电保护，以上实施原理达到了具有元件故障自动跳闸功能的全电流型剩余电流动作装置的目的。\n以上所述的零序电流检测器2上的绕组HL3和绕组HL4用具有中心抽头的绕组也可适合本发明的实施例。\n所述的双道电压比较电路3用其它元件组合成双道电压比较电路同样适合本发明的实施例。\n所述的双道信号检出电路4用其它元件组合成双道信号检出电路同样适合本发明的实施例。