一种响应速度快、可靠性高的弧光防爆保护系统的利记博彩app

本实用新型涉及一种响应速度快、可靠性高的弧光防爆保护系统。

背景技术：

弧光放电是一种开关柜中非常常见的现象并且随着弧光出现时间的不同而给设备带来不同程度的损害。空气在通常条件是很好的绝缘体，但由于温度的升高或者其他外部因素的作用，其化学和物理特性发生改变时，它可能变成通电的导体，当空气被击穿时，很容易形成电弧。如果没有及时切断弧光，对于设备可以说是毁灭性的打击，因为电弧光不仅能引起绝缘物质的燃烧，而且可以熔化铜排，损坏变压器、烧毁开关柜，甚至蔓延到相邻的开关柜，因而带来不可估量的损失。

近年来，由于各种原因中低压开关设备被严重烧毁，有的甚至发展成严重的火灾灾害，而主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故也逐年增加，这些配网事故处理不当甚至被扩大发展为输电网事故，造成重大的经济损失，已引起电力部门的广泛关注。

现有的弧光接地保护装置一般采用变压器后备过流保护方案，采用这种保护方案的母线故障的切除时间比较长，保护跳闸时间一般整定为1.5-2.0秒，有的甚至长达2.0-2.6秒。当大容量电气设备出现击穿放电和发生弧光放电故障时，快速的切断弧光能减小或避免弧光对电气设备和人员造成伤害。

电气设备的弧光闪烙现象是一种高阻抗性的短路故障，会伴随着过电流的产生，这个电流一般会在1.1~1.5倍In。光检测的保护手段容易受到外界的干扰，因而需要使用弧光检测+电流检测的方式进行弧光防爆。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种响应速度快、可靠性高的弧光防爆保护系统，使用弧光检测+电流检测的方式进行弧光防爆。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种响应速度快、可靠性高的弧光防爆保护系统，包括弧光检测模块、电流检测模块、主控制器模块、光耦合器模块和继电器模块；

所述的弧光检测模块包括弧光传感器U2、电阻R13、电阻R22、电阻R15、电容C9和电容C11，所述弧光传感器U2包括发光二极管D1和光敏三极管D2，所述的发光二极管D1的正极与电阻R13的一端连接，发光二极管D1的负极与电阻R13的另一端连接，发光二极管D1的负极还接地，光敏三极管D2的基极接收发光二极管D1的光信号，光敏三极管D2的集电极接+2.5V电源，光敏三极管D2的发射极分别与电阻R23、电阻R15、电容C9的一端连接，电阻R15的另一端分别与主控制器模块的弧光信号输入端、电容C11的一端连接，电阻R22、电容C9和电容C11的另一端接地；

所述电流检测模块包括电流互感器U1、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电容C24、电容C6和运算放大器U19，所述电流互感器U1包括一次绕组和二次绕组；所述的一次绕组串接至待检测回路，所述的二次绕组的接地端分别与电阻R43、电阻R44的一端连接，所述的二次绕组的接地端还接地，所述的电流传感器U1的检测信号输出端分别与电阻R43的另一端、运算放大器U19的正输入端连接，电阻R44的另一端分别与电阻R45的一端、运算放大器U19的负输入端连接，运算放大器U19的输出端分别与电阻R45的另一端、电容R46的一端、电容C24的一端连接，电阻R46的另一端分别与主控制器模块的电流信号输入端、电容C6的一端连接，电容C24和电容C6的另一端接地；

所述光耦合器模块包括电阻R16、发光二极管D3和光敏三极管D4，电阻R16的一端与主控制器模块的切断信号输出端连接，R16的另一端与发光二极管D3的正极连接，发光二极管D3的负极与主控制器模块的信号反馈端连接，光敏三极管D4的基极接收发光二极管D3的光信号，发光二极管D3的集电极与继电器模块的控制信号输入端连接，发光二极管D3的发射级接地；

所述继电器模块包括电阻R10、续流二极管D5和继电器J2，所述继电器J2的线圈端分别与发光二极管D3的集电极和正电源连接，继电器J2的触点端连接在待控制电路的回路中，所述续流二极管D5并联在继电器J2的线圈端上，所述电阻R10并联在继电器J2的触点端。

所述的一种响应速度快、可靠性高的弧光防爆保护系统还包括一个LCD模块，所述的LCD模块包括电阻R41、电阻R9、电阻R42、三极管D7和LCD芯片；所述电阻R9的一端与主控制器模块的LED背光控制端连接，电阻R9的另一端与三极管D7的基极连接，三极管D7的发射极连接电源，三极管D7的集电极与LCD芯片的LED背光阳极控制端连接；电阻R41的一端连接电源，电阻R41的另一端分别与接地电阻R42和LCD芯片的对比度调整端连接；LCD芯片的多个数据端与主控制器模块的多个LCD数据输出端连接。

所述的一种响应速度快、可靠性高的弧光防爆保护系统还包括多个控制按键KEY，所述控制按键KEY的输出端与主控制器模块的控制按键信号输入端连接。

所述的主控制器模块包括一个单片机。

本实用新型的有益效果是：本实用新型使用弧光检测+电流检测的方式进行弧光防爆，同时采用单片机+光耦合器的方式进行控制信号的传输，响应速度快，并且可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型模块框图；

图2为本实用新型实施例的主控制器模块电路图；

图3为本实用新型实施例的弧光检测模块电路图；

图4为本实用新型实施例的电流检测模块电路图；

图5为本实用新型实施例的光耦合模块电路图；

图6为本实用新型实施例的继电器模块电路图；

图7为本实用新型实施例的LCD模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种响应速度快、可靠性高的弧光防爆保护系统，包括弧光检测模块、电流检测模块、主控制器模块、光耦合器模块、继电器模块、LCD模块。弧光检测模块和电流检测模块分别对弧光和电流进行实时检测，并将检测结果发送至主控制器模块；当发生弧光/电流过大的状况，主控制器模块通过光耦合器模块向继电器模块发送控制信号，进行断开操作。同时弧光检测模块还将数据发送至LCD模块，LCD模块进行数据的显示。

在本实施例中，共有两组弧光检测模块、三组电流检测模块、三组光耦合模块和三组继电器模块。

如图2所示，所述主控制器模块包括单片机和外围电路，在本实施例中，单片机的型号为C8051F500，共有48个引脚。其中：

与弧光检测模块连接的引脚为25号和26号引脚（P3.1和P3.0），分别用于收集两组弧光检测模块的弧光检测信号。

与电流检测模块连接的引脚为22号、23号和24号引脚（P3.4、P3.3和P3.2），分别用于收集三组电流检测模块的电流检测信号。

与光耦合模块连接的引脚为37~42号引脚（P1.5、P1.4、P1.3、P1.2、P1.1、P1.0），其中37号引脚与第三光耦合模块的输入端连接，38号引脚与第三光耦合模块的输入端输出端连接，39号引脚与第二光耦合模块的输入端连接，40号引脚与第二光耦合模块的输入端输出端连接，41号引脚与第一光耦合模块的输入端连接，42号引脚与第一光耦合模块的输入端输出端连接。

与LCD模块连接的引脚为9号、10号、13~19号、30号、31号、32号引脚（P4.7、P4.6、P4.5、P4.4、P4.3、P4.2、P4.1、P4.0、P3.7、P2.4、P2.3、P2.2），其中9号、10号、13~18号共8个引脚用于LCD显示数据传输，19号引脚用于注册选择信号的传输，30号引脚用于背光阳极控制信号的传输，31号引脚用于读/写信号的传输，32号引脚用于H/L使能信号的传输。

33~36号引脚（P1.6、P1.7、P2.0、P2.1）用于与外部4个控制按键进行连接。

另外：

1号引脚、29号引脚、45~48引脚（P0.1/CNVSTR、P2.5、P0.2/XTAL1、P0.3/XTAL2、P0.4/TX、P0.5/RX）为预留485总线接口引脚；43和44引脚（P0.6/CANTX、P0.7/CANRX）为一组预留CAN总线引脚。

20号引脚、21号引脚、27号引脚和28号引脚（P3.7、P3.6、P2.7、P2.6）为预留I2C总线接口引脚。I2C总线由数据线SDA和时钟信号线SCL构成串行总线，可发送和接收数据。

2号引脚（VIO）为端口I/O电源电压引脚，通过二极管D1外接电源VCC；4号引脚和5号引脚（VDD、VDDA）分别为数字电源电压引脚和模拟电源电压引脚，4号引脚分别与贴片电解电容C1、电容C2和电感L2的一端连接；贴片电解电容C1的另一端与电容C2的另一端连接，电感L2与5号引脚连接。8号引脚（P0.0/VREF）用于分别为P0.7–P0.0模拟配置位，8号引脚分别与电容C3和贴片电解电容C4的一端连接，电容C3和贴片电解电容C4的另一端均接地。12号引脚（RST/C2CK）为重置引脚，与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端连接+2.5V。

所述的弧光检测模块包括第一弧光检测模块和第二弧光检测模块，具体的，两组弧光检测模块结构相同，其中：

如图3所示，弧光检测模块包括弧光传感器U2、电阻R13、电阻R22、电阻R15、电容C9和电容C11，所述弧光传感器U2包括发光二极管D11和光敏三极管D12，所述的发光二极管D11的正极与电阻R13的一端连接，发光二极管D11的负极与电阻R13的另一端连接，发光二极管D11的负极还接地，光敏三极管D12的基极接收发光二极管D11的光信号，光敏三极管D12的集电极接+2.5V电源，光敏三极管D12的发射极分别与电阻R23、电阻R15、电容C9的一端连接，电阻R15的另一端分别与主控制器模块的弧光信号输入端（分别为单片机的25号引脚/28MIN1，单片机的26号引脚/28MIN2）、电容C11的一端连接，电阻R22、电容C9和电容C11的另一端接地。

其中，弧光传感器U2采集弧光数据；电阻R22、电阻R15、电容C9和电容C11组成的电路为信号调理单元，具体地即为二阶无源滤波器构造而成的低通滤波器。用于对弧光传感器U2采集的弧光数据进行滤波，保证数据的准确性。之后，发送至单片机。

所述的电流检测模块包括第一电流检测模块、第二电流检测模块和第三电流检测模块，具体的，三组电流检测模块结构相同，其中：

如图4所示，所述电流检测模块包括电流互感器U1、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电容C24、电容C6和运算放大器U19，所述电流互感器U1包括一次绕组和二次绕组；所述的一次绕组串接至待检测回路，所述的二次绕组的接地端分别与电阻R43、电阻R44的一端连接，所述的二次绕组的接地端还接地，所述的电流传感器U1的检测信号输出端分别与电阻R43的另一端、运算放大器U19的正输入端连接，电阻R44的另一端分别与电阻R45的一端、运算放大器U19的负输入端连接，运算放大器U19的输出端分别与电阻R45的另一端、电容R46的一端、电容C24的一端连接，电阻R46的另一端分别与主控制器模块的电流信号输入端（分别为单片机的22号引脚/28MIN5，单片机的23号引脚/28MIN4，单片机的22号引脚/28MIN3）、电容C6的一端连接，电容C24和电容C6的另一端接地。

其中，电流互感器U1采集待检测回路的大小，在电流互感器U1、电阻R43和运算放大器U19的公共连接点上形成弱信号；电阻R43、电阻R44、电阻R45和运算放大器U19用于将弱信号进行放大处理；电阻R46、电容C24、电容C6用于对放大后的信号进行滤波。之后发送至单片机。

在本实施例中，电流互感器U1的型号为TA2321，运算放大器U19的型号为LM2902。

所述的光耦合模块包括第一光耦合模块、第二光耦合模块和第三光耦合模块，具体的，三组光耦合模块结构相同，其中：

如图5所示，光耦合器模块包括电阻R16、发光二极管D23和光敏三极管D24，电阻R16的一端与主控制器模块的切断信号输出端（分别为单片机41号引脚，单片机39号引脚，单片机37号引脚）连接，R16的另一端与发光二极管D23的正极连接，发光二极管D23的负极与主控制器模块的信号反馈端（分别为单片机40号引脚，单片机38号引脚，单片机36号引脚）连接，光敏三极管D24的基极接收发光二极管D23的光信号，发光二极管D23的集电极与继电器模块的控制信号输入端连接，发光二极管D23的发射级接地。

在本实施例中，发光二极管D23和光敏三极管D24组成的光耦合器的型号为EL817。

所述的光耦合模块包括第一继电器模块、第二继电器模块和第三继电器模块，具体的，三组继电器模块结构相同，其中：

如图6所示，继电器模块包括电阻R10、续流二极管D2和继电器J2，所述继电器J2的线圈端分别与发光二极管D23的集电极（第一继电器模块的线圈端与第一光耦合器模块的发光二极管D23的集电极连接，第二继电器模块的线圈端与第二光耦合器模块的发光二极管D23的集电极连接，第三继电器模块的线圈端与第三光耦合器模块的发光二极管D23的集电极连接）和+24V连接，继电器J2的触点端连接在待控制电路的回路中，所述续流二极管D2并联在继电器J2的线圈端上，所述电阻R10并联在继电器J2的触点端。其中，继电器J2的触点端处于常闭状态，当弧光/电流发生异常时，将继电器J2的触点端控制至开状态进行防爆保护。

在本实施例中，继电器J2的型号为JQX68F。

如图7所示，LCD模块包括电阻R41、电阻R9、电阻R42、三极管D7和LCD芯片；在本实施例中，LCD芯片的型号为WH0802。

所述电阻R9的一端与主控制器模块的LED背光控制端（单片机的30号引脚BG）连接，电阻R9的另一端与三极管D7的基极连接，三极管D7的发射极连接电源，三极管D7的集电极与LCD芯片的LED背光阳极控制端（A引脚）连接；电阻R41的一端连接电源，电阻R41的另一端分别与接地电阻R42和LCD芯片的对比度调整端（LCD_VO引脚）连接；LCD芯片的多个数据端与主控制器模块的多个LCD数据输出端连接。具体的：LCD芯片的LCD_RS引脚、LCD_R_W引脚、LCD_E引脚、LCD_DB0引脚、LCD_DB1引脚、LCD_DB2引脚、LCD_DB3引脚、LCD_DB4引脚、LCD_DB5引脚、LCD_DB6引脚、LCD_DB7引脚分别与单片机的19号引脚、31号引脚、32号引脚、18号引脚、17号引脚、16号引脚、15号引脚、14号引脚、13号引脚、10号引脚、9号引脚连接。引脚的具体数据传输已经在单片机中进行阐述，此处不再赘述。