具有数据采集与分析功能的断路断相保护器

刘浩雍 宣子旺 张雍斌

(上海恒能泰企业管理有限公司 上海 200002)

摘要：为了进一步提高断路断相保护器的性能，本次设计提出了一种在断路断相保护器断开前过欠压电压和电流的数据存储方法，其数据可以供故障分析使用，与此同时本设计也提出一种LED故障状态显示方法，可以直观的显示过压和欠压。

关键词：三相四线制；互感器；数据采集；电能计算芯片

0. 引言

随着工农业生产的发展得到了广泛的应用，三相电保护器在生产机械的电气控制线路中，采取了对电动机的各种保护措施。供电线路中可能会因大型负载的变化而产生过压或欠压，造成其它用电设备的损坏，为了维护供电线路的安全。

目前国内已经出现了智能过欠压保护器，但是无法存储电压和电流的数据，本次设计一方面可以存储和导出断路前电压、电流的数据，为电路的故障分析提供相关数据。另一方面设有LED灯，在电路故障过压或是欠压有直观显示。

0. 发明内容

本发明专利提供一种过欠压或过欠流断路断相保护器的分相LED状态灯显示方法，解决无法显示断路断相保护器工作状态的问题。

为了解决上述问题能实时显示断路断相保护器工作状态，为不同的电路故障显示方法

本次发明的断路断相保护器在运行的过程中每20毫秒分别采集A、B、C三相线路的电压、电流数据，并将采集到的数据进行分析。在此过程中：

（1）当某一相的电压或电流未达到预设定值时，当前相的LED显示为绿色；

（2）当某一相的电压或电流超过预设定值，但是在120%以内，当前相的LED显示为黄色；

（3）当某一相的电压或电流超过预设定值120%，当前相LED的显示为红色并切断负载电路。

当某一相的电压等于0V时，当前相的LED显示为红色并切断负载电路。

0. 数据采集

本次发明通过电压互感器和电流互感器组成的采集电路来采样数据通过模数转换芯片ATT7022EU^[1]进行模数转换，为了提升了抗干扰能力和稳定性，通过差分输入的方式将采集的数据传输给模数转换芯片ATT7022EU，ATT7022EU是一颗高精度三相电能专用计量芯片，采集精度为19位。适用于三相三线和三相四线应用。将采集后的数据读入微控制器，通过微控制器将采集结果分析判断并改变LED灯的显示状态。

0. 电压和电流采集

电压和电流有效值的测量具体通过高通滤波、对电压采样值进行平方、开方以及数字滤波等一系列运算得到。模拟通道输入有效值500mV到1mV的信号时电压有效值的误差小于0.2%。将转换后的数据传送到微控制器，由微控制器计算出实际的有效值，并进行超额判断，微控制器将计算后的结果显示在LED上。

系统硬件上电复位后主程序开始执行，具体见图1所示，首先进行初始化。初始化后进入程序主循环，先通过ATT7022对三相电压进行采集，采集数据后对有效值进行数据转换，微控制器对有效值和额定设置的数据进行比较， 若超出额定值的上限值，则进入超限额处理程序具体见图1所示。若未超出额定值的上限值，则返回主程序循环。

图1 程序总体框图

0. 试验结果及分析

上电后调试电压和电流，LED和继电器会产生相应动作，上位机不实时显示三相电压和电流数据，只在出现故障时跳闸后，把存储在断路器跳闸前四秒钟和跳闸后一秒钟的数据上传给上位机，上位机屏幕上进行显示。

当每相电压值超过额定电压上限时，保护器会断电，电压值则会趋于平缓状态，如图2所示，当每相电流值超过额定电流上限时，保护器会断电，电流值会迅速下降，如图2所示。

图2 电压、电流显示

0. 结论与展望

与现有技术相比，本次发明的断路断相保护器采用电压数据储存的方法：可以更好的提高用户的感受，因为本技术方案的断路断相保护器采用智能模块数据转换及实时LED灯显示，达到数据存储和状态显示的效果，进而可以在使用过程中，实现无论是断相还是过压、过流的状态下让工作人员一目了然，提高工作效率的功能。

同时还可以根据LED显示用电设备的瞬时功耗，用户可以根据这样的信息对用电设备进行功耗调整，调节电网负载均衡，更大程度的减少了负载设备的损害，为用户减少损失。

参考文献

1. 韩忠杰,王玲芝,鲁曼君.基于ATT7022的智能表设计[A].陕西省计量科学研究院,2019.

作者简介：

刘浩雍（1987-），男，汉族，籍贯：北京，本科，单位：上海恒能泰企业管理有限公司，研究方向：电子控制器