新型控制与保护开关设备及远程监控系统的制作方法

1.本技术涉及控制与远程监控领域，具体涉及新型控制与保护开关设备及远程监控系统。


背景技术：

2.20世纪80年代生产了世界上第一台控制与保护开关设备，它是由法国te公司研发并推出的ld系列控制与保护开关设备产品。而我国是在“八五”期间，由上海电器研究所研制开发的，填补了国内控制与保护开关设备的空白。就控制与保护开关设备的发展方向来看，正在向着环保节能、智能简单、组网协作保护的方向发展。近年来，施耐德公司和西门子公司各自推出了自己的新型控制与保护开关设备产品
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施耐德的tesysu系列以及西门子的sirius 3ra6系列，其特点都是采用了单片机，通过单片机进行数据采样和数据传输。而我国的苏州万龙，常熟开关厂，浙江中凯等公司也各自推出了自己的控制与保护开关设备产品。各个厂家最新系列的控制与保护开关设备较前一代产品在短路分断能力、使用寿命、各机构协调配合性上都有很大的提高，保护功能种类和智能化程度也都有很大提高，但仍然不够智能化。基于此现状，设计了一种型控制与保护开关设备及远程监控系统，系统结构更加简单，节能节材，并且使得控制与保护开关设备在安装调试上更加的方便。且能够远程操作控制与保护开关的接通和分断。
3.如图1所示，为现有技术的信号采集电路，采用差分放大形式，能够很好的排除温度、电场等共模信号干扰，但电路没有嵌入控制系统，在过温过流时无法实现自断电操作。
4.如图2所示，为现有技术的相序检测电路，改电路，在逆相序的情况下在电阻r30上有高达300v左右的电压，但其信号带宽输出窄，成本高。


技术实现要素：

5.（一）技术问题1. 现有技术的保护设备与监控系统，对高温、大电流敏感度低。
6.2. 现有技术的保护设备与监控系统，增益带宽窄，价格高。
7.（二）技术方案针对上述技术问题，本技术提出新型控制与保护开关设备及远程监控系统，包括采集电路、相序检测电路、电源保护电路。
8.采集电路：信号流入采集电路利用信号放大与整流的方式设计，输入信号采集，使其互不影响，增加了开关设备电路的安全性，减小了电路干扰，首先经过三极管q1放大调理电路，将输入的电流互感接入到电阻r1、二极管d2两端，输入至三极管q1的基极，经过三极管q3、三极管q5将互感器产生的电流信号转换为电压信号，流过三极管q6、三极管q7级电容c3、二极管d3组成的峰值保持电路，确保电路实时性和稳定性。
9.相序检测电路：保护cps控制与保护开关的三相电机，避免三相电机的相序接错，造成开关设备电路损坏，信号流入相序检测电路，首先经过三极管q4，起到限流作用，保护
电路元件不受损坏，经过三极管q2后信号通过电容c5耦合至运算放大器u1的反相端，流过d1整流二极管保证信号稳定性，电阻r2和电容c2阻容耦合稳定处理信号，信号经过放大器u1进行处理，通过放大器u1判断相序是否正确，电阻r12、电阻r13、电阻r11辅助信号的相序检测。
10.电源保护电路：防止整个电路因为电压变化造成伤害不能工作，通过整流电路给控制与保护开关设备的电路板供电，信号首先流入电位器r19，避免整个电路系统因为电网电压突然变化造成伤害而不能工作通过电容c6耦合信号，电阻r20、电阻r23能够对信号进行分压处理，信号输入至放大器u2的同相端，通过d5整流电路和c8电容，将交流信号转化成脉冲直流吸纳后，通过电阻r22、二极管d6组成的防冲击电路，保护电路中的场效应管不被击穿，信号通过放大器u2后经过电容c7耦合输出，并且通过电阻r21和电容c9组成的滤波电路和r22、r18组成的反馈电路得到稳定的输出电压。
11.信号经过采集电路、相序检测电路及电源保护电路的处理，实现了实时监测开关设备线路上的电流、电压和剩余电流工作，并且将采集的数据处理之后与用户设定的参数进行比较并，作出相应保护动作，提高了新型控制与保护开关设备及远程监控系统的智能化和可靠性。
12.（三）有益效果新型控制与保护开关设备及远程监控系统，首先，开关设备芯片使用意法半导体的viper22a，具有高电压启动电流源的功能，当发生过温、过流时能自动重启。使外围电路具有简单、成本低廉的特点。其次，在信号调理电路中选择microchip的mcp6004，该芯片拥有1mhz增益带宽积，保证输入输出电压且不会烧坏引脚，达到工业级要求，且价格适中。
附图说明
13.图1为现有技术的信号采集电路。
14.图2为现有技术的相序检测电路。
15.图3为本技术的采集电路原理图。
16.图4为本技术的相序检测电路原理图。
17.图5为本技术的电源保护原理图。
具体实施方式
18.下面结合实施例对本发明做进一步说明。
19.如图3、图4、图5所示，为本技术提出新型控制与保护开关设备及远程监控系统，包括采集电路、相序检测电路、电源保护电路。
20.采集电路：信号流入采集电路利用信号放大与整流的方式设计，输入信号采集，使其互不影响，增加了开关设备电路的安全性，减小了电路干扰，首先经过三极管q1放大调理电路，将输入的电流互感接入到电阻r1、二极管d2两端，输入至三极管q1的基极，经过三极管q3、三极管q5将互感器产生的电流信号转换为电压信号，流过三极管q6、三极管q7级电容c3、二极管d3组成的峰值保持电路，确保电路实时性和稳定性。
21.具体而言，所述采集电路包括输入端口vin，2个二极管d2、d4，4个三极管q1、q3、q5、q7，4个电阻r1、r7、r8、r14，所述采集电路中输入端口vin分别与电阻r1的一端、二极管
d2的正极、三极管q1的基极连接，电阻r1的另一端与高电平vcc连接，二极管d2的负极接地，三极管q1的集电极与高电平vcc连接，三极管q1的发射极与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端与三极管q3的发射极连接，三极管q3的集电极接地，三极管q3的基极与三极管q5的基极连接，三极管q5的发射极与电阻r8的一端连接，电阻r8的另一端与高电平vcc连接，三极管q5的集电极与电阻 r14的一端连接，电阻r14的另一端分别与三极管q7的基极、二极管d4的正极连接，二极管d4的负极接地。所述采集电路包括输出端口va，二极管d3，电容c3，4个电阻r5、r9、r16、r17，2个三极管q6、q7，所述采集电路中三极管q7的集电极分别与电阻r9的一端、二极管d3的正极连接，电阻r9的另一端与高电平vcc连接，二极管d3的负极分别与电容c3的一端、三极管q6的基极连接，电容c3的另一端与高电平vcc连接，三极管q7的发射极与电阻r17的一端连接，电阻r17的另一端接地，三极管q6的发射极与电阻r16的一端连接，电阻r16的另一端接地，三极管q6的集电极分别与电阻r5的一端、输出端口va连接，电阻r5的另一端与高电平vcc连接。
22.相序检测电路：保护cps控制与保护开关的三相电机，避免三相电机的相序接错，造成开关设备电路损坏，信号流入相序检测电路，首先经过三极管q4，起到限流作用，保护电路元件不受损坏，经过三极管q2后信号通过电容c5耦合至运算放大器u1的反相端，流过d1整流二极管保证信号稳定性，电阻r2和电容c2阻容耦合稳定处理信号，信号经过放大器u1进行处理，通过放大器u1判断相序是否正确，电阻r12、电阻r13、电阻r11辅助信号的相序检测。
23.具体而言，所述相序检测电路包括输入端口va，2个三极管q2、q4，二极管d1，5个电阻r2、r4、r6、r10、r15，3个电容c2、c4、c5，所述相序检测电路中输入端口va与三极管q4的基极连接，三极管q4的集电极分别与电阻r6的一端、电容c4的一端、三极管q2的基极连接，电阻r6的另一端与高电平vcc连接，电容c4的另一端与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端与高电平vcc连接，三极管q4的发射极分别与电阻r10的一端、地线连接，电阻r10的另一端分别与三极管q2的发射极、电容c5的一端、电阻r15的一端连接，电阻r15的另一端接地，三极管q2的集电极二极管d1的正极连接，分二极管d1的负极别与电阻r2的一端、电容c2的一端，电阻r2的另一端与高电平vcc连接，电容c2的另一端与高电平vcc连接。所述相序检测电路包括输出端口vb，放大器u1，2个电容c1、c5，4个电阻r3、r11、r12、r13，所述相序检测电路中电容c5的另一端分别与电阻r12的一端、放大器u1的2号接口连接，电阻r12的另一端接地，放大器u1的1号接口分别与电阻r13的一端、电阻r3的一端、电容c1的一端、高电平vcc连接，电阻r13的另一端接地，电阻r3的另一端分别与电容c1的另一端、放大器u1的4号接口、电阻r11的一端、输出端口vb连接，电阻r11的另一端接地，放大器u1的5号接口与高电平vcc连接，放大器u1的3号接口接地。
24.电源保护电路：防止整个电路因为电压变化造成伤害不能工作，通过整流电路给控制与保护开关设备的电路板供电，信号首先流入电位器r19，避免整个电路系统因为电网电压突然变化造成伤害而不能工作通过电容c6耦合信号，电阻r20、电阻r23能够对信号进行分压处理，信号输入至放大器u2的同相端，通过d5整流电路和c8电容，将交流信号转化成脉冲直流吸纳后，通过电阻r22、二极管d6组成的防冲击电路，保护电路中的场效应管不被击穿，信号通过放大器u2后经过电容c7耦合输出，并且通过电阻r21和电容c9组成的滤波电路和r22、r18组成的反馈电路得到稳定的输出电压。
25.具体而言，所述电源保护电路包括输入端口vb，电位器r19，2个电容c6、c8，二极管d5，放大器u2，3个电阻r18、r20、r23，所述电源保护电路中输入端口vb与电位器r19电阻的一端连接，电位器r19电阻的另一端分别与电容c8的一端、地线连接，电位器r19的滑片端与电容c6的一端连接，电容c6的另一端分别与放大器u2的1号接口、电阻r20的一端连接，电阻r20的另一端分别与电容c8的另一端、电阻r23的一端、电阻r18的一端连接，电阻r23的另一端接地，电阻r18的另一端与高电平vcc连接，放大器u2的5号接口与高电平vcc连接。所述电源保护电路包括输出端口vout，放大器u2，2个二极管d5、d6，电容c7、c9、c10，3个电阻r21、r22、r24，所述电源保护电路中放大器u2的2号接口分别与电阻r24的一端、电阻r22的一端连接。电阻r24的另一端与电容c10的一端连接，电容c10的另一端接地，电阻r22的另一端分别与二极管d6的负极、放大器u2的4号接口、二极管d5的正极、电容c7的一端、电阻r21的一端连接，二极管d6的正极接地，二极管d5的负极与高电平vcc连接，电容c7的另一端与输出端口vout连接，电阻r21的另一端与电容c9的一端连接，电容c9的另一端接地，放大器u2的3号接口接地。
26.信号经过采集电路、相序检测电路及电源保护电路的处理，实现了实时监测开关设备线路上的电流、电压和剩余电流工作，并且将采集的数据处理之后与用户设定的参数进行比较并，作出相应保护动作，提高了新型控制与保护开关设备及远程监控系统的智能化和可靠性。
27.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。