电源的综合保护设计

摘　要：提出一种三相电源保护电路，叙述了电路的基本构成和工作原理，给出了具体电路原理图，阐明了电路具体工作过程，介绍了电路的具体调试方法，提供了一种结构简单、安全可靠、应用灵活、可对电源过流、过压和缺相故障实现快速综合保护方案。增加少量元器件还可实现欠压保护。

关键词：电源；过压；过流；缺相；综合保护

引 言

　　对电源进行有效地综合保护，是保证电源供电安全和设备用电安全的重要措施。电源的应用是极其广泛的，电源的安全保护也是经常会遇到的问题，并且是人们一直关心和不断探索研究的课题，其保护措施层出不穷，保护电路形式和方案更是多种多样。随着半导体技术、微电子技术的发展，电源安全保护技术也在不断发展，保护电路趋向智能化、自动化、小型化方向发展。根据工作的实际需要，设计一种新型三相电源过流、过压、缺相故障快速综合保护电路，经过实践验证，获得了较理想的应用效果。

保护电路的基本工作原理

保护电路框图如图1所示。

(1) 信号检测电路

　　由电压互感器和电流互感器，从低压电网取得的电压信号和电流信号，经整流滤波处理后，转变为直流低压信号，供识别电路进行故障识别。

(2) 信号识别与处理电路

由信号检测电路传递过来的检测信号，经与基准值相比较，识别电路将输出“0”或“1”两种状态。“0”状态表示供电网络(或电气设备) 正常；“1”状态表示供电网络(或电气设备) 出现故障此时故障显示电路开始工作，指示灯将故障显示出来，报警装置发出报警声音。

(3) 执行与报警电路

当识别电路输出“1”状态时，执行电路经延时等待数秒后开始动作，切断系统电源，同时发声报警。

实际应用电路及其工作过程

实际电路如图2所示。电压互感器与电流互感器从A、B、C三相取得电压和电流信号，分别经二极管D1～D6半波整流后，再经电阻R1～R12各自分压，获得4～5V的直流电压信号，分别送入电压识别电路和电流识别电路。电压信号分成两路，一路送入与非门缺相识别电路IC7。正常情况下，IC7输入端均为高电平，发光二极管D14、D15和D16均应发光，作为电压指示使用。当电路缺相时，IC7输入端出现低电平，输出端则转变为高电平，或门IC10输出高电平，V10由截止转为导通，继电器J 吸合，其常闭触点释放，切断供电电源，同时蜂鸣器将发出报警声音。当出现缺相故障时，指示灯D14～D16将出现熄灭现象，那只指示灯熄灭，则表明那一相缺相。

电压信号的另一路送入过压识别电路IC1、IC2和IC3比较器的同相输入端。电路正常时，比较器均输出低电平，IC8、IC10也输出低电平，V10截止；当电路出现过压故障时，IC1-IC3将输出一路或三路高电平，IC8、IC10则输出高电平，V10导通，重复缺相时的保护动作当出现过压故障时，与三相电源相对应的指示灯D7～D9将发光，那一只指示灯发光则表明与之相对应的电源过压，三只指示灯都发光，则表明三相电源均过压。

直流电流信号分别送入电流识别电路IC4、IC5和IC6。正常时IC4、IC5和IC6均输出低电平，过电流时，IC4～IC6只要有一路输出为高电平，或门IC9、IC10则输出高电平，V10导通报警。

电路的调试方法

只要电压信号和电流信号的整流与分压电路工作正常，缺相保护电路一般不需调试即可工作，调试时可人为地造成缺相故障，观察声光报警情况是否正常即可。过压保护电路的调试可以通过调试RP1、RP2和RP3来实现。按供电标准规定当电源电压高出额定电压的10%即认为是过压。调试时可用三相调压器将电源电压升高10% ，即418V左右，此时a、b、c三点的电位也将比正常时升高10% ，以此电位值作为调试RP1、RP2和RP3的依据。调试时将RP1、RP2和RP3滑动端的电位值调至略低于a、b、c三点的正常电位值即可。

过流保护电路的调试与过压保护电路的调试方法类似，通过调试RP4、RP5、RP6来确定过流保护点。

整个电路调试好以后，应将调试过程重复一


次，确认保护点是否精确，报警是否正常，无误后即可使用。

结束语

该电路曾用于专利产品200KvaR静止补偿装置的自动保护。实践表明，电路结构简单、调试方便，可以实现对电气设备的快速保护，是一种简单实用的保护装置。实际应用中，保护电路的工作电源应接在负载开关的输入端，使保护电路切断负载电源后，保护电路仍处于带电状态。在此电路的基础上再增加三只电压比较器和少量元件即可实现欠压保护。整个电路可以装在一个体积很小的机箱内，作为独立元件使用，因而使用十分方便。