专利名称：三相智能型交流配电箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三相智能型交流配电箱。
背景技术：
目前在通信行业领域，移动基站低压交流配电所用的交流配电设备一般使用传统 用电保护开关加防雷模块进行组合的交流配电设备，用以实现配电，对用电设备实施过载、 短路保护。三相用电保护开关主要有塑壳断路器、漏电 断路器等。塑壳断路器在电路中作接通、分断和承载额定工作电流之用，当线路或电动机发 生过载、短路等情况时进行保护，断路器的动、静触头及触杆设计成平行状，利用短路产生 的电动斥力使动、静触头断开。当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣 整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上 转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。当线路发生一般 性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片 受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。漏电断路器的漏电保护部分由零序电流互感器(感测部分)、运算控制器(控制部 分)和电磁脱扣器(动作，执行部分)组成。被保护的主电路所有相、零线都穿过零序电流 互感器的铁芯，组成零序电流互感器一次侧。根据基尔霍夫电流可知，任一时刻，流入任一 节点的电流恒等于流出此节点的电流，即任一时刻，流入(出)某节点的电流矢量和为零。 零序电流互感器的工作原理是感测一次侧中瞬时电流的矢量和是否为零，当被保护的电 路出现绝缘故障时，负载侧有对地泄载电流，即零序电流互感器的矢量和不为零，零序电流 互感器二次绕组中便产生互感电压，该信号经过运算控制器运算后，当泄漏电流达到整定 动作值时，驱动晶闸管，接通电磁脱扣器电源，电磁脱扣器吸合，使断路器跳闸，从而达到漏 电保护器的作用。当线路发生过载、短路等情况时，三相用电保护开关使线路断开，保护用电设备。 但是，传统的用电保护开关只具备过载、短路或者漏电保护功能，保护功能单一，对用电设 备起不到全面的过/欠压、短路/过载、漏电等全面保护和指示作用。由于移动基站一般安装在户外，分布广，工作环境差，时常受到雷电的影响，因 此必须安装符合国家标准和相关行业标准的防雷模块，一般防雷模块的最大放电电流为 80kA，对用电设备实施防雷保护。防雷产品的工作原理是当有感应雷电波侵入电源或信号 传输线时，其内部防雷组件将以纳秒级(< 25ns)的响应速度呈现低阻抗状态，迅速将雷电 流泄放到大地，将把由雷电引起的过电压限制在用电设备可以承受的耐压范围以内，确保 电气设备的安全运行。但是防雷模块在泄放电流时会引起用电保护开关的频繁跳闸，造成 不能对基站设备进行连续供电，影响延长基站后备电源工作时间，减少了基站设备后备电 源的使用寿命，有的更严重的站点由于距离过远，维护人员没有办法在短时间内将开关合 闸恢复供电，使基站退服，中断信号传输，减少运营商话务量，同时还会导致运营商遭用户 投诉。根据统计数据可以发现，在一次雷暴的天气约有20% 30%的户外用电设备的漏电断路器跳闸，有的地区最严重的超过50%，使大面积户外用电设备中断工作，同时，还因气 候恶劣，无法及时恢复设备工作，给国民经济带来较大经济损失。事实上，这些跳间仅仅只 需要人工简单合闸，就可以恢复设备工作。但由于漏电断路器、塑壳断路器跳闸后不能自动 合闸，需要人工逐一合间，加上设备分布太广、数目太多，加之很多设备装在荒郊野外、有的 电源开关锁在居民宿舍、单位大院里，给恢复工作带来极大的困难和维护工作量。另外，一般的电源防雷模块都未安装防雷保护开关，致使防雷模块失效时对地形 成短路，导致总开关因短路跳闸，使基站设备电源中断。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是针对现有的三相交流配电设备的不足，提供一 种三相智能型交流配电箱，有效防雷和全面保护用电装置，可以有效防止保护开关的频繁 跳闸，并可自动恢复，实现无人值守的用电管理，进一步保证室外用电设备的用电安全。本实用新型的技术方案是一种三相智能型交流配电箱，包括电源输入端、防雷模 块、用电保护模块和若干分路开关，所述用电保护模块为三相智能型安全用电保护器，包括 串联于三相交流电源输入和输出端之间的主开关、控制主开关通断的控制单元模块、对交 流电源的异常状态进行监测并反馈给控制单元模块的检测模块、设于三相交流电源输入端 的防雷保护模块、于控制单元模块和远程监控平台之间传送数据的远程通信模块以及防雷 保护模块输出端连接的给安全用电保护器各模块提供工作电源的直流稳压模块；所述防雷 模块并联在电源输入端和三相智能型安全用电保护器之间的每根火线和零线之间，所述三 相智能型安全用电保护器的输出端连接若干分路开关。本实用新型更详细的技术方案是所述防雷模块包括防雷保护空气开关和防雷保护电路。所述电源输入端包括市电电源输入端和油机电源输入端，所述三相智能型交流配 电箱还包括用于在市电供电和油机供电之间切换的市电/油机转换开关，所述市电/油机 转换开关连接在电源输入端和防雷模块之间。所述三相智能型安全用电保护器的防雷保护模块包括分别设于每根火线与零线 之间的三组一级防雷器和二级防雷器，所述一级防雷器为全模保护模式，所述二级防雷器 为L-N保护模式。所述三相智能型安全用电保护器的直流稳压模块包括整流电路和开关电源，所述 整流电路包括半波整流电路和全波整流电路，直流稳压模块还包括由控制单元模块控制在 半波整流电路和全波整流电路之间切换的第一继电器REY1，所述半波整流电路其中一根火 线与第一继电器REYl之间还设有受控制单元模块控制通断的第二继电器REY2。所述三相智能型安全用电保护器的检测模块包括过/欠压检测模块、短路/过载 检测模块和漏电检测模块。所述过/欠压检测模块包括对三相交流电源输入端三根火线分别对零线的电压进行采集和稳压滤波处理的电压采集部，以及对电压采集部输出的信号分别进行放大并输 入到控制单元模块的相应端口的运算放大器。所述短路/过载检测模块包括分别对三相交流电源的三根火线电流进行采集和 稳压滤波处理的电流采集部，以及对电流采集部输出的信号分别进行放大并输入到控制单元模块的相应端口的运算放大器。所述漏电检测模块包括对三相电流电源的感应漏电电流进行采集和稳压滤波处 理的漏电电流采集部，以及对漏电电流采集部输出的信号分别进行放大并输入到控制单元 模块的相应端口的运算放大器。所述的三相智能型交流配电箱还包括电压显示模块和电流显示模块。本实用新型的优点是 1.主要适用于移动基站、微波站及其它通信机房的三相交流配电。2.本实用新型采用的三相智能型安全用电保护器具有过电压、欠电压、过载、短 路、漏电等主要电气故障的保护功能，并具有故障识别、故障指示、合闸前故障检测、远程监 控、在线修改参数及软件升级等功能，与 传统的用电保护开关相比，集人身触电和设备漏电 保护及无人值守自动重合闸为一体，防护功能更加全面，使用起来更加安全可靠。3.本实用新型将三相智能型安全用电保护器与防雷设备配合使用，当检测到因 雷击引起的过电压或过电流时，保护开关跳闸保护，而雷击过后，检测到供电线路恢复正常 时，保护开关能够自动重合闸恢复供电；因此本实用新型从根本上消除了用电保护开关与 防雷产品之间存在的矛盾，能够真正实现无人值守的用电管理，进一步保证室外用电设备 的用电安全。4.本实用新型还设置有电源双路选择开关，可以方便实现市电和油机两路供电电 源的切换。5.本实用新型采用ABB防雷保护空气开关，具有良好的过流、过热保护防雷模块 的作用，使防雷模块保护更有效。6.本实用新型配有标准通信接口，可以实现遥信、遥测、遥调、遥控等功能，方便实 现远程管理。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述

图1为本实用新型的三相智能型交流配电箱的基本结构框图；图2为本实用新型的三相智能型交流配电箱的详细结构框图；图3为本实用新型的三相智能型安全用电保护器的结构框图；图4为本实用新型的三相智能型安全用电保护器的防雷保护模块的电路原理图；图5为本实用新型的三相智能型安全用电保护器的一级防雷器的电路原理图；图6为本实用新型的三相智能型安全用电保护器的I板的电路原理图；图7为本实用新型的三相智能型安全用电保护器的II板的电路原理图。其中1防雷模块；10防雷保护空气开关；11防雷保护电路；2三相智能型安全用 电保护器；21主开关；22控制单元模块；23检测模块；231过/欠压检测模块；232短路/过 载检测模块；233漏电检测模块；24防雷保护模块；25远程通信模块；26直流稳压模块；27 整定模块；28显示模块；29驱动电路模块；3分路开关；4市电/油机转换开关；5电压显示 模块；6电流显示模块。
具体实施方式
实施例本实施例是依据GB7251. 3标准对非专业人员可进入场地的配电箱的特 殊要求，以及GB7251. 11997低压成套开关设备和控制设备国家标准而设计开发的低压配 电设备。本实施例的三相智能型交流配电箱如图1所示，包括电源输入端、防雷模块1、用 电保护模块和若干分路开关3，所述用电保护模块为三相智能型安全用电保护器2，如图3 所示，包括串联于三相交流电源输入和输出端之间的主开关21、控制主开关21通断的控制 单元模块22、对交流电源的异常状态进行监测并反馈给控制单元模块22的检测模块23、设 于三相交流电源输入端的防雷保护模块24、于控制单元模块22和远程监控平台之间传送 数据的远程通信模块25以及防雷保护模块24输出端连接的给安全用电保护器各模块提供 工作电源的直流稳压模块26 ；所述防雷模块1并联在电源输入端和三相智能型安全用电保 护器2之间的每根火线和零线之间，所述三相智能型安全用电保护器2的输出端连接若干 分路开关3。电源输入端为市电输入(380V，50Hz)，或者为油机电源输入(380V，50Hz)。防雷模块1包括防雷保护空气开关10和防雷保护电路11两部分，防雷保护空气 开关10连接在防雷保护电路11的输入端之前。每根火线和零线之间，就连接有一个防雷模 块1，本实施例中共有3个防雷模块1。在正常工作情况下，防雷保护空气开关10保持闭合 导通，当本实施例的配电箱的电源输入端有雷电侵入时，防雷保护电路11两端的电压迅速 升高，使防雷保护电路启动，对地泄放电流，并将其两端的电压钳置在2500V以下，并经三 相智能型安全用电保护器2内的防雷保护模块24进行二级泄放，残压控制在1200V以下， 对后端电源实施保护。当出现防雷保护电路因雷击能量过大(超过防雷模块防护等级)或 使用年限超过防雷模块的使用寿命导致防雷模块失效时，防雷保护空气开关10断开，保护 防雷保护电路11免受损坏。本实施例采用性能优良的ABB防雷保护空气开关。防雷保护 空气开关10和防雷保护电路11都为现有技术，不再赘述。三相智能型交流配电箱中最关键的模块是三相智能型安全用电保护器2。三相智 能型安全用电保护器2的防雷保护模块24包括分别设于每根火线与零线之间的三组一级 防雷器和二级防雷器，所述一级防雷器为全模保护模式(L-N、L-PE和N-PE)，所述二级防雷 器为L-N保护模式。采用3+1防雷保护设计，提高了最大放电电流和电压保护水平，达到C 级防雷保护水平，使得安全用电保护器对雷电干扰的抑制能力更强。三相智能型安全用电保护器2的远程通信模块25为远程通信接口。所述远程通信 接口为设于控制单元模块22上的RS485通信接口，采用MODBUS协议，将所有数据采集量、 开关量传送给监控平台，可以对供电线路和负载进行远程监控，方便实现遥信、遥测、遥调、 遥控，同时，还可实现本实用新型的在线升级，可以实现远程监控和远程控制。三相智能型安全用电保护器2的直流稳压模块26包括整流电路和开关电源，所述 整流电路包括半波整流电路和全波整流电路，所述整流电路还包括由控制单元模块22控 制在半波整流电路和全波整流电路之间切换的第一继电器REY1，所述半波整流电路其中一 根火线与第一继电器REYl之间还设有受控制单元模块22控制通断的第二继电器REY2。三 相交流电源接通后，整流电路首先对交流电进行整流，使之成为直流电后给开关电源供电， 开关电源得电后，输出两路直流电压，一路给安全用电保护器上除了防雷保护模块24以外 的其它模块供电，另一路给主开关21的继电器提供动作电压。[0042]三相智能型安全用电保护器2的检测模块23包括过/欠压检测模块231、短路/ 过载检测模块232和漏电检测模块233。所述过/欠压检测模块231包括对三相交流电源输入端三根火线分别对零线的电 压进行采集和稳压滤波处理的电压采集部，以及对电压采集部输出的信号分别进行放大并 输入到控制单元模块22的相应端口的运算放大器。当检测到的电压过大或过小时，控制单 元模块会输出相应的控制信号进行过压或欠压保护1)过压保护电压过高时容易使设备烧坏；三相智能安全用电保护器2的过电压 保护在输入电压小于等于0.9倍过压动作电压整定值时不动作，大于等于1. 1倍过压动作 电压整定值时应延时2分钟动作，保护器跳闸，切断电源，“ 过压”指示灯亮；三相智能安全 用电保护器进行过压故障跳闸后，如果过压故障消除，则三相电源自动重合闸电源保护器 对电压自检2分钟，符合电压小于等于0. 9过压动作电压整定值条件时合闸；不符合不合 闸。三相智能安全用电保护器可以将过电压整定保护值整定为297V、264V或242V。2)欠压保护电压过低时容易引起设备频繁启动，造成设备损坏；三相智能安全 用电保护器2的欠电压保护在电压大于等于1. 1倍欠压动作电压整定值时不动作，小于等 于0. 9倍欠压动作电压整定值时应延时2分钟动作，保护器跳闸，切断电源，“欠压”指示灯 亮；三相智能安全用电保护器进行欠压故障跳闸后，如果欠压故障消除，则三相电源自动重 合闸电源保护器对电压自检2分钟，符合电压大于等于1. 1欠压动作电压整定值条件时合 闸；不符合不合闸。三相智能安全用电保护器可以将欠电压整定保护值整定为198V、176V 或 154V。所述短路/过载检测模块232包括分别对三相交流电源的三根火线电流进行采集 和稳压滤波处理的电流采集部，以及对电流采集部输出的信号分别进行放大并输入到控制 单元模块22的相应端口的运算放大器。当检测到的电流载或短路时，控制单元模块22会 输出相应的控制信号进行过载或短路保护1)过载保护负载电流过大会导致供电线路发热，从而引起火灾；三相智能安全 用电保护器的过载保护当电流小于等于In(整定的额定电流)时不动作，大于等于1. 15倍 的In(整定的额定电流)时延时3秒后动作，保护器跳闸，切断电源，“过载”指示灯亮。2)短路保护三相智能安全用电保护器的短路保护在电流小于等于2. 7倍的In 时不动作，大于等于3倍的In时3倍，保护器立即跳间，切断电源，“短路”指示灯亮。跳闸 动作时间< 0. 1秒。三相智能安全用电保护器检测到短路进行跳闸保护后，将不再自动重 合闸，直至维护人员解决供电存在的故障，并确定故障排除后，才能合闸。所述漏电检测模块233包括对三相电流电源的感应漏电电流进行采集和稳压滤 波处理的漏电电流采集部，以及对漏电电流采集部输出的信号分别进行放大并输入到控制 单元模块22的相应端口的运算放大器。三相智能安全用电保护器的漏电保护电流小于等 于0.91 Δη(Ι Δη为整定的漏电动作电流)时不动作，大于等于1. II Δη时，保护器立即跳 闸，切断电源，“漏电”指示灯亮，跳闸动作时间小于0. 05秒。合闸前检测智能型用电保护器在合闸前会对供电线路进行检测，若供电线路故 障未排除，保护器不合闸，同时进行告警；故障未经排除，不合闸，在事故发生前阻止了事故 的发生。使用时，因过载、漏电等故障引起保护器跳闸后，保护器第一段合闸6次，检测时间为5分钟，第二段合闸6次，检测时间为10分钟，第三段合闸5次，检测时间为30分钟， 此后不再合间。任何一次合间后，能保持1分钟，认定合间成功，计次清零。上述技术方案 中各参数可以根据需要设定，引用的具体数值仅用来更方便的理解技术方案，不能用来限 定本实用新型的保护范围。三相智能型安全用电保护器2除了上述的主要模块外，其控制单元模块22还连接 有驱动主开关动作的驱动电路模块29。控制单元模块22还连接有整定模块27，包括电流 整定模块和电压整定模块。所述电流整定模块包括额定电流整定模块和漏电动作电流整定 模块。所述额定电流整定模块可以将额定电流整定为大小不一的多档值，能多档位选择额 定电流，使用范围广泛灵活。所述漏电动作电流整定模块能将漏电动作电流可以整定为大 小不一的多档值或将漏电保护功能屏蔽。所述电压整定模块包括欠压整定模块和过压整定 模块，可以分别对过电压保护值和欠电压保护值进行设定。另外，三相智能型安全用电保护器2还包括与控制单元模块22连接的显示模块 28，可以对安全用电保护器的运行状态和故障类型进行显示，以方便监控和维修人员更方 便的监控和更快捷的维修。本实施例的具体工作过程如下首先，三相电源输入端按三相四线制接法接到防雷保护模块24的输入端，如图4 所示，L1、L2、L3接火线，N接零线。输入电源采用两级防雷保护方式，一级防雷器采用压敏 电阻和放电管组成全模保护方式(L-N，L-PE和N-PE)进行雷击浪涌保护，见图5，放电电流 达20kA(8/20us) ；二级防雷器采用压敏电阻和放电管串联组成L-N保护方式，进行雷击浪 涌保护，放电电流达6kA(8/20us)，见图4。这样，电源经过防雷保护模块24后，再通过Jl 端子连接到图6所示的I板电路。如图6所示，电源通过Jl端子接入I板电路，初次上电，因第一继电器REYl接通 的是由二极管ID1、ID3组成的半波整流电路，所以，先由经过二极管ID1、ID3半波整流过来 的直流电源供电，打开开关J3，再通过J2端子将整流过的直流电源送给开关电源(图中未 示出)。开关电源得电后，输出两路直流电压，一路电压是5V的VCC，由此提供保护器各模 块所需的工作电压；另一路电压是12V，由此提供执行机构继电器的动作电压。当控制单元模块22开始工作后，就会自动判断此时输入的工作交流电压的大小， 如果工作电压小于设定值USl时，第一继电器REYl切换到由整流桥堆Dl、D2和D3组成的 全波整流电路，三相工作电压经过三个整流桥堆Dl、D2、D3整流后叠加在一起形成提供给 开关电源的工作电压；如果输入的交流工作电压大于设定值USl而小于设定值US2时，第一 继电器REYl立即切换到半波整流电路供电模式，第二继电器REY2切换到二极管ID2半波 整流线路上，此时由ID1、ID2、ID3三个二极管同时整流再叠加的电压供给开关电源供电； 如果输入的交流电压大于定值US2时，第一继电器REYl保持在半波整流电路，此时第二继 电器REY2处于断开状态，只由二极管ID1、ID3整流过来的电压供给开关电源。控制单元模 块22的控制信号RELAYl控制第一继电器REYl，控制信号RELAY2控制第二继电器REY2，在 不同的工作电压情况下，控制第一继电器REYl在半波整流电路供电和全波整流电路供电 之间切换，控制第二继电器REY2使一根火线与第一继电器REYl连接或断开。在图6中，所述过/欠压检测模块231的电压采样电路从采集交流输入端的三根 火线分别对零线(Ll-N、L2-N、L3-N)的电压，经过I板上的电阻R3、R4、R5分压后，再由电压互感器T1、T2、和Τ3变压来采集数据，分别经过采样电阻R6、R8、R10采集到信号电压，经I板上的电容C1、C2、C3滤波和稳压二极管D7、D8、D9保护，之后由VREF抬高电平后作为信 号UAA、UBB、UCC经J6端子连接到图7的II板上。上述信号UAA、UBB、UCC经II板上的运 算放大器U8A、U8B、U8C跟随放大，输出电压采集信号UA、UB、UC到控制单元模块的单片机 U5的相应输入端口。电压检测电路一旦检测到电源电压突然失去，系统会利用开关电源的 剩余电量立即断开主开关继电器(图中未示出)。交流电源输出端的三个220V电源线分别穿过电流互感器(图中未示出)，互感线 圈感应电流信号经II板上的CONl端子接入所述短路/过载检测模块232，经II板上短路 /过载检测模块232的采样电阻Rl、R8、R15进行电压采样后，经II板上的电容Cl、C2、C3 进行滤波和稳压二极管TV1、TV2、TV3保护由VREF抬高电平，经运算放大器U1A、U1B、U1C、 U1D、U2A、U2B进行放大，输出电流采集信号IAl、IA2、IBl、IB2、ICl、IC2，送给单片机U5进 行处理。交流电源输出端的四根电源线同时穿过漏电互感器(图中未示出)，互感线圈感 应漏电电流信号经II板上的CONl端子接入所述漏电检测模块233，经漏电检测模块233的 采样电阻R22进行电压采样后，经电容C4进行滤波和稳压二极管TV4保护由VREF抬高电 平，经运算放大器U2C进行放大，输出漏电电流采集信号IN1，送给单片机TO进行处理。三根火线分别接到主开关1的主继电器(图中未示出)的三个触点上，I板上的 两个二极管D5、D6构成主继电器保护电路。主开关的主继电器受控制单元模块22的单片 机U5的的控制，具体为II板上的单片机U5输出的控制信号D0UT1、D0UT2经光耦器件OPl 和0P2隔离后分别经Q5、Q6三级管驱动电路，得到控制信号OUTl和0UT2，通过II板上的 端子C0N2连接到主继电器(图中未示出)的辅助触点，与+12V及主继电器线圈构成回路， OUTl低电平时主继电器吸合，接通电源；0UT2低电平时，主继电器断开，切断电源。图7的II板取VCC作为单片机U5的工作电压，并提取输出电流采集信号IA1、 IA2、IBl、IB2、ICl、IC2、漏电电流采集信号INl、输出电压采集信号UA、UB、UC到单片机U5 的数据采集端口，由单片机U5对采集到数据信息进行判断处理，单片机U5输出控制信号经 光耦器件0P1、0P2、0P3、0P4隔离，再经过分别由驱动电路模块9的三级管Q5、Q6、Qll、Q12 通过C0N2端子连接到I板，用以控制主继电器、第一继电器与第二继电器的通断。显示模块28的发光二极管LEDl LED8由直流工作电压VCC、限流电阻及单片机 TO的端口构成回路，处理器输出低电平时相应LED灯点亮。电流整定模块的额定电流可通过编码开关Kl来设定，当此编码开关拨到0和1的 档位时，电流保护值为关闭状态，当编码开关拨到2和3的档位时，电流保护值为70A，当编 码开关拨到4和5的档位时，电流保护值为80A，当编码开关拨到6和7的档位时，电流保护 值为90A，当编码开关拨到8和9的档位时，电流保护值为100A。电流整定模块的漏电动作值可通过编码开关K2来设定，当此编码开关拨到0的 档位时，漏电保护值为关闭状态，当编码开关拨到1的档位时，漏电保护值为100mA，当编 码开关拨到2的档位时，漏电保护值为120mA，当编码开关拨到3的档位时，漏电保护值为 140mA,当编码开关拨到4的档位时，漏电保护值为150mA，当编码开关拨到5的档位时，漏电 保护值为160mA，当编码开关拨到6的档位时，漏电保护值为170mA，当编码开关拨到7的档 位时，漏电保护值为180mA，当编码开关拨到8的档位时，漏电保护值为190mA，当编码开关拨到9的档位时，漏电保护值为200mA。图7中，所述电压整定模块包括欠压整定模块和过压整定模块。通过拨动开关可 以对过电压与欠电压值进行设定当SELl为低电平，SEL2为高电平时，对应的过电压值为 242V，欠电压值为198V ；当SELl和SEL2均为高电平时，对应的过电压值为264V，欠电压值 为176V ；当SELl为高电平，SEL2为低电平时，对应的过电压值为297V，欠电压值为154V。按键KEYl KEY4、Jl端子由直流工作电压VCC、上拉电阻及单片机U5端 口构成 回路，按键按下时，在单片机U5端口为低电平，此时单片机TO检测到相应的键被按下；看门 狗电路由芯片U7及两个上拉电阻组成，一旦单片机TO工作出现问题，不对芯片U7输出连 续的WDI信号，则U7就会由6脚输出RESET的复位信号，经电容E3滤波后输入到单片机U5 的复位端口，使单片机U5复位，保证单片机U5的正常运行。晶振XCALl与电容C15、C14构 成了单片机U5的晶体振荡电路，为单片机TO提供16MHz的振荡频率。断电保存的数据存 储在芯片U6中，实现掉电可存储的功能。下面以三相智能型安全用电保护器2的开机和各种保护为例，对保护器的工作过 程做进一步说明开机合上开关J3，接通保护器电源，保护器进行自检单片机TO读取电压、电流、 漏电采样数据，并作相应判断处理，若电源(电压、电流、漏电均在正常范围内)正常，单片 机U5发送控制指令OUTl低电平到主继电器(图中未示出)，主继电器吸合，保护器主开关 1接通电源，在此过程中，电源指示灯闪烁5秒，电源接通后电源指示灯长亮。欠压保护单片机U5读取三相电压UA、UB、UC采样数据，当三相电源电压均发生 欠压，三相电压值均小于U5处理器程序内设定的欠压保护值，比如欠压保护值设定在154V 的档位，电压小于154V时，监测该值的持续时间，当时间小于120秒时，保护器不动作，维持 当前工作状态，当时间超过120秒时，单片机U5发送控制指令0UT2 (低电平)到主继电器， 主继电器断开，切断电源，同时单片机TO将LED4、LED6置低电平，欠压指示灯与分闸灯均点 亮。单片机U5根据时间采集三相电压数据，若检测到该数据仍然处于欠压状态，单片机TO 持续发送控制指令0UT2 (低电平)到主继电器，主继电器保持断开，当检测到三个电压中有 一相电压数据正常后，单片机U5发送控制指令OUTl (低电平)到主继电器，主继电器吸合， 接通电源，同时单片机U5将LED4、LED6置高电平，欠压指示灯与分间灯均熄灭，将LED7置 低电平，点亮合闸灯。过压保护单片机U5读取三相电压UA、UB、UC采样数据，当三相电源电压有一相 发生过压，三相电压值中有一相电压值大于TO处理器程序内设定的过压保护值，比如过压 保护值设定在297V的档位，采样电压大于297V时，监测该值的持续时间，当时间小于120 秒时，保护器不动作，维持当前工作状态，当时间超过120秒时，单片机TO发送控制指令 0UT2(低电平)到主继电器，主继电器断开，切断电源，同时单片机U5将LED5、LED6置低电 平，过压指示灯与分间灯均点亮。单片机TO根据时间采集三相电压数据，若检测到该数据 仍然处于过压状态，单片机U5持续发送控制指令0UT2 (低电平)到主继电器，主继电器保 持断开，当检测到三个电压中有一相电压数据正常后，单片机U5发送控制指令OUTl (低电 平)到主继电器，主继电器吸合，接通电源，同时单片机U5将LED5、LED6置高电平，过压指 示灯与分闸灯均熄灭，将LED7置低电平，点亮合闸灯。漏电保护单片机U5读取漏电电流mi采样数据，当电源发生漏电且漏电值大于30mA时，INl值大于U5处理器程序内设定的漏电保护值，单片机U5发送控制指令OUT2 (低 电平)到主继电器，主继电器断开，切断电源，同时单片机U5将LED3、LED6置低电平，漏电 指示灯与分闸灯均点亮。单片机U5根据设定的时间(如保护器第一段的6次检测时间为 5分钟，第二段的6次检测时间为10分钟，第三段的5次检测时间为30分钟，此后，不再检 测，也不再合间)采集mi数据，若检测到该数据仍然处于漏电状态，单片机U5持续发送控 制指令OUT2 (低电平)到主继电器，主继电器保持断开，当检测到mi数据正常后，单片机 U5发送控制指令OUTl (低电平)到主继电器，主继电器吸合，接通电源，同时单片机U5将 LED3、LED6置高电平，漏电指示灯与分间灯均熄灭，将LED7置低电平，点亮合闸灯。过载保护单片机TO分别读取电流采样数据IAl、IA2、IBl、IB2、ICl、IC2，当电 源负载电流过大，IAl与IA2的差值、IBl与IB2的差值、ICl与IC2的差值值中的一相电 流值大于U5处理器程序内设定的过载保护值(此值要根据面板上编码开关的旋转档位来 定)，单片机U5发送控制指令0UT2 (低电平)到主继电器，主继电器断开，切断电源，同时单 片机U5将LED2、LED6置低电平，过载指示灯与分间灯均点亮。单片机U5根据设定的时间 (保护器第一段的6次检测时间为5分钟，第二段的6次检测时间为10分钟，第三段的5次 检测时间为30分钟，此后，不再检测，也不再合闸)采集IA1、IBU ICl数据，若检测到该数 据仍然处于过载状态，单片机U5持续发送控制指令0UT2 (低电平)到主继电器，主继电器 保持断开，当检测到IA1、IB1、IC1中有一相电流采集数据正常后，单片机TO发送控制指令 OUTl (低电平)到主继电器，主继 电器吸合，接通电源，同时单片机U5将LED2、LED6置高电 平，漏电指示灯与分间灯均熄灭，将LED7置低电平，点亮合闸灯。短路保护单片机TO分别读取IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2电流采样数据，当电源 负载电流过大，IAl与IA2的差值、IBl与IB2的差值、ICl与IC2的差值值中的一相电流值 大于U5处理器程序内设定的短路保护值，单片机U5发送控制指令0UT2 (低电平)到主继 电器，主继电器断开，切断电源，同时单片机TO将LED1、LED6置低电平，短路指示灯与分闸 灯均点亮。单片机TO不再合闸，此时需人工复位。本实施例的又一详细结构图如图2所示，三相智能型交流配电箱还包括用于在市 电供电和油机供电之间切换的市电/油机转换开关4，所述电源输入端包括市电电源输入 端和油机电源输入端，市电/油机转换开关4连接在电源输入端和防雷模块1之间。优选的，市电/油机转换开关4采用手动机械转换开关，负载电流较大，可靠性更好。若选用市电输入(交流380V，频率50Hz)，手动将市电/油机转换开关4切换到连 接市电电源输入端，市电电源经市电/油机转换开关后再经三相智能型安全用电保护器2 分别输出到分路开关1、分路开关2、分路开关3，给基站设备供电；若市电停电，选用油机输入，手动将市电/油机转换开关4切换到连接油机电源输 入端，油机电源(交流380V，频率50Hz)经市电/油机转换开关后再经三相智能型安全用电 保护器2分别输出到分路开关1、分路开关2、分路开关3，给基站设备进行供电。采用了此 种结构后的配电箱方便电源切换，减少了设备的停电时间，保障设备的正常运行。另外，本实施例的交流配电箱还包括电源指示灯，分别连在两路电源的电路中，能 正确指示电源的工作状态，当有双路电源进行供电时，能明确指示是哪路电源在进行供电， 方便维护人员及时了解设备的工作状态。本实施例的三相交流配电箱的火线上还可以连有电流显示模块6，如电流表，显示当前设备的工作电流，还可以在火线和零线之间连有电压显示模块5，如电压交流电压表， 指示当前设备的工作电压。 以上所述，仅为 本实用新型的优选实施例，并不能以此限定本实用新型实施的范 围,凡依本实用新型权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本实用新型的 保护范围。
权利要求一种三相智能型交流配电箱，包括电源输入端、防雷模块(1)、用电保护模块和若干分路开关(3)，其特征在于所述用电保护模块为三相智能型安全用电保护器(2)，包括串联于三相交流电源输入和输出端之间的主开关(21)、控制主开关(21)通断的控制单元模块(22)、对交流电源的异常状态进行监测并反馈给控制单元模块(22)的检测模块(23)、设于三相交流电源输入端的防雷保护模块(24)、于控制单元模块(22)和远程监控平台之间传送数据的远程通信模块(25)以及防雷保护模块(24)输出端连接的给安全用电保护器各模块提供工作电源的直流稳压模块(26)；所述防雷模块(1)并联在电源输入端和三相智能型安全用电保护器(2)之间的每根火线和零线之间，所述三相智能型安全用电保护器(2)的输出端连接若干分路开关(3)。
2.根据权利要求1中所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于所述防雷模块(1) 包括防雷保护空气开关(10)和防雷保护电路(11)。
3.根据权利要求1中所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于所述电源输入端包 括市电电源输入端和油机电源输入端，所述三相智能型交流配电箱还包括用于在市电供电 和油机供电之间切换的市电/油机转换开关(4)，所述市电/油机转换开关(4)连接在电源 输入端和防雷模块(1)之间。
4.根据权利要求1所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于所述三相智能型安全 用电保护器(2)的防雷保护模块(24)包括分别设于每根火线与零线之间的三组一级防雷 器和二级防雷器，所述一级防雷器为全模保护模式，所述二级防雷器为L-N保护模式。
5.根据权利要求1所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于所述三相智能型安全 用电保护器(2)的直流稳压模块(26)包括整流电路和开关电源，所述整流电路包括半波整 流电路和全波整流电路，直流稳压模块(26)还包括由控制单元模块(22)控制在半波整流 电路和全波整流电路之间切换的第一继电器REY1，所述半波整流电路其中一根火线与第一 继电器REYl之间还设有受控制单元模块(22)控制通断的第二继电器REY2。
6.根据权利要求1所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于所述三相智能型安全 用电保护器(2)的检测模块(23)包括过/欠压检测模块(231)、短路/过载检测模块(232) 和漏电检测模块(233)。
7.根据权利要求6所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于所述过/欠压检测模 块(231)包括对三相交流电源输入端三根火线分别对零线的电压进行采集和稳压滤波处 理的电压采集部，以及对电压采集部输出的信号分别进行放大并输入到控制单元模块(22) 的相应端口的运算放大器。
8.根据权利要求6所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于所述短路/过载检测 模块(232)包括分别对三相交流电源的三根火线电流进行采集和稳压滤波处理的电流采 集部，以及对电流采集部输出的信号分别进行放大并输入到控制单元模块(22)的相应端 口的运算放大器。
9.根据权利要求6所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于所述漏电检测模块 (233)包括对三相电流电源的感应漏电电流进行采集和稳压滤波处理的漏电电流采集部， 以及对漏电电流采集部输出的信号分别进行放大并输入到控制单元模块(22)的相应端口 的运算放大器。
10.根据权利要求1所述的三相智能型交流配电箱，其特征在于还包括电压显示模块(5)和电流显示模块(6 )。
专利摘要本实用新型公开了一种三相智能型交流配电箱，包括电源输入端、防雷模块、用电保护模块和若干分路开关，所述用电保护模块为三相智能型安全用电保护器，包括串联于三相交流电源输入和输出端之间的主开关、控制主开关通断的控制单元模块、对交流电源的异常状态进行监测并反馈给控制单元模块的检测模块、设于三相交流电源输入端的防雷保护模块、于控制单元模块和远程监控平台之间传送数据的远程通信模块以及防雷保护模块输出端连接的给安全用电保护器各模块提供工作电源的直流稳压模块。本实用新型能有效防雷和全面保护用电装置，可以有效防止保护开关的频繁跳闸，并可自动恢复，实现无人值守的用电管理，进一步保证室外用电设备的用电安全。
文档编号G01R19/00GK201570904SQ20092024178
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者罗小兵 申请人:苏州工业园区新宏博通讯科技有限公司