一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置及檢測方法

2023-06-17 22:11:21 1

一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發明涉及一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置及檢測方法，其成本低、空間利用率高、信息上傳便捷，能夠實現故障預警，包括斷路器、分流器、斷路器電流檢測電路、斷路器過載檢測電路、斷路器短路檢測電路、斷路器位置檢測電路、處理器電路和通信接口電路；斷路器電流檢測電路檢測斷路器的工作電流信號並放大；斷路器過載檢測電路將放大後的工作電流信號與過載限定值進行比較，得到過載電平信號；斷路器短路檢測電路將工作電流信號與短路限定值進行比較，得到短路脈衝信號；斷路器位置檢測電路檢測斷路器的位置電平信號；處理器電路讀取位置電平信號、過載電平信號和捕捉短路脈衝信號進行處理，獲得斷路器的位置信息、過載信息和短路跳閘信息。
【專利說明】一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置及檢測方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及直流饋線系統的監控【技術領域】，尤其是一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置及檢測方法。

【背景技術】
[0002]在電力、軌道交通、石化等行業的供電系統中，直流饋線屏為各種控制、保護、操作設備提供可靠的直流供電電源，各用電設備通過直流饋線斷路器連接到直流電源母線。由於供電電源是各種用電設備正常工作的基礎，因此，用戶均要求對饋線斷路器位置和跳閘信息進行監測，以便於實時了解饋線屏工作信息，及時發現和排除故障。如果能檢測斷路器的過載信息，用戶可以在斷路器故障跳閘之前採取處理措施，避免設備異常斷電造成損失。
[0003]目前直流饋線斷路器的位置信息監測一般是通過給斷路器增加一個輔助觸頭實現，無論斷路器的位置改變是人為操作或系統過載、短路、故障所引起，輔助觸頭均隨著斷路器的閉合而閉合，隨著斷路器的斷開而斷開，用於指示斷路器所處的分斷或閉合位置信息。輔助觸頭提供一對無源幹接點接入後級開關量監測模塊。
[0004]直流饋線斷路器的脫扣信息監測是通過給斷路器增加一個報警觸頭實現，報警觸頭用於指示斷路器由於過載、短路等故障引起的跳閘信息，對於人為操作引起斷路器斷開或閉合位置的改變，斷路器報警觸頭不發生動作。後級開關量監測模塊檢測報警觸頭的幹接點閉合動作，監測斷路器跳閘故障。
[0005]採用機械觸頭方式的斷路器位置和跳閘信息監測方案存在如下缺陷，一是輔助觸頭和報警觸頭均是專用配套的機械裝置組件，採購價格昂貴，會導致系統成本較高；二是由於輔助觸頭和報警觸頭需要與斷路器配套安裝在饋線屏面板上，佔用饋線屏面板空間，降低了饋電屏面板利用率；三是機械觸頭信號需要在後級配置饋線監控模塊才能完成信號採集和上傳到後臺監控系統；四是由於過載導致的饋線斷路器的故障，只能在斷路器跳閘後通過報警觸頭作出指示，而不能提前給出警示以便用戶提前採取處理措施，避免損失。


【發明內容】

[0006]本發明提供一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置及檢測方法，所要解決的技術問題是現有技術採用機械觸頭方式的斷路器位置和跳閘信息監測方案中存在的成本高、佔空間、信號採集及上傳過程複雜、不能做出故障預警等問題。
[0007]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置，包括斷路器、分流器、斷路器電流檢測電路、斷路器過載檢測電路、斷路器短路檢測電路、斷路器位置檢測電路、處理器電路和通信接口電路。
[0008]所述斷路器的正極輸入端連接直流電源的正母線端，所述斷路器的負極輸入端連接所述分流器的一端，所述分流器的另一端連接直流電源的負母線端，所述斷路器的正極輸出端和負極輸出端為直流負載端。
[0009]所述斷路器電流檢測電路用於通過所述分流器檢測經過所述斷路器的工作電流信號，並進行放大處理，將經過放大處理後的所述工作電流信號分別輸入到所述斷路器過載檢測電路和斷路器短路檢測電路中；
[0010]所述斷路器過載檢測電路用於將所述斷路器當前的工作電流信號與預先設定過載限定值進行比較並判斷，得到過載電平信號，並將所述過載電平信號輸入到所述處理器電路的電平檢測埠。所述斷路器過載檢測電路具有過載電流門限值設置功能，過載電流門限值可通過斷路器過載檢測電路內部的電阻分壓電路或電位器進行設置，也可通過處理器電路中的處理器給出的PWM信號設置。所述斷路器過載檢測電路通過其內部的電阻分壓電路進行幅值變換和穩壓管進行限幅處理後，將過載信號傳輸給處理器電路，可防止過載信號的電平電壓過高損害處理器的輸入接口。
[0011]所述斷路器短路檢測電路用於將所述斷路器當前的工作電流信號與預先設定的短路限定值進行比較並判斷，得到短路脈衝信號，並將所述短路脈衝信號輸入到所述處理器電路的脈衝捕捉埠。所述斷路器短路檢測電路具有短路電流門限值設置功能，短路電流門限值可通過斷路器短路檢測電路內部的電阻分壓電路或電位器進行設置，也可通過處理器電路中的處理器給出的PWM信號進行設置。所述斷路器短路檢測電路通過其內部的電阻分壓電路進行幅值變換和穩壓管進行限幅處理後，將短路信號傳輸給處理器電路，可防止短路信號的電平電壓過高損害處理器的輸入接口。
[0012]所述斷路器位置檢測電路用於檢測所述斷路器的位置電平信號，並將所述位置電平信號輸入到所述處理器電路的位置信號輸入埠。所述斷路器位置檢測電路包含從斷路器的輸出端連接直流電壓信號時防止正、負電壓接反的防反二極體。
[0013]所述處理器電路用於讀取所述斷路器的位置電平信號和過載電平信號，並對所述位置電平信號和過載電平信號進行處理，分別獲得所述斷路器的位置信息和過載信息；捕捉所述短路脈衝信號，根據所述位置信息對所述短路脈衝信號並進行處理，獲得所述斷路器的短路跳閘信息；將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給所述通信接口電路；
[0014]所述通信接口電路，用於將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給外部監控設備。
[0015]本發明的工作原理為通過檢測斷路器的工作電流信號，將該工作電流信號與斷路器的過載限定值和短路限定值進行實時比較，獲得斷路器的過載信號和短路信號，並將這兩個信號輸入到處理器電路中；同時通過斷路器位置檢測電路檢測斷路器斷開和閉合時的位置信息，將該位置信息也輸入到處理器電路中；處理器電路對斷路器的位置信息、過載信號或短路信號進行綜合判斷，並完成直流饋線系統中斷路器的位置信息、過載和短路脫扣信息的監測。
[0016]本發明的有益效果是:通過本發明進行斷路器的信息檢測，能夠及時檢測到斷路器的過載狀態信息、短路引起的脫扣跳閘信息和斷路器手動開合引起的位置變化信息，並可通過串行總線實現信息上傳，方便快捷；檢測時無需使用輔助觸頭和報警觸頭，極大地降低了檢測成本；檢測信息通過串行總線上傳，顯著的減少了機櫃接線和電纜用量，增加空間利用率，有效提高產品市場競爭力。並且，本發明可及時檢測斷路器過載信息，用戶可在斷路器故障之前收到預警並採取處理措施避免設備停電。
[0017]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0018]進一步，所述斷路器電流檢測電路包括模擬調試信號電路、輸入端保護電路、差分濾波電路、差分放大電路和分壓電路。
[0019]所述模擬調試信號電路包括第一電阻、第二電阻、第一開關和第二開關；所述第一電阻的一端接12V電源，另一端通過所述第一開關連接所述斷路器電流檢測電路的第一輸入端；所述第二電阻的一端接12V電源，另一端通過所述第二開關連接所述斷路器電流檢測電路的第一輸入端。
[0020]所述輸入端保護電路包括第三電阻、第四電阻、第一雙向穩壓管、第二雙向穩壓管和第一電容；所述第三電阻與所述第一電容並聯連接，兩個並聯公共端分別連接所述斷路器電流檢測電路的第一輸入端和所述斷路器電流檢測電路的第二輸入端；所述第四電阻與所述第二雙向穩壓管並聯連接，其中一個並聯公共端連接所述斷路器電流檢測電路的第二輸入端，另一併聯公共端接信號地；所述第一雙向穩壓管的一端連接所述斷路器電流檢測電路的第一輸入端，所述第一雙向穩壓管的另一端接信號地；第一雙向穩壓管、第二雙向穩壓管為差分放大電路輸入端的保護器件，用於防止靜電放電或輸入電壓過高而損壞運算放大器。
[0021]所述差分濾波電路包括第五電阻、第六電阻、第二電容、第三電容和第四電容；所述第五電阻的一端連接所述斷路器電流檢測電路的第一輸入端，所述第五電阻的另一端連接所述第二電容與所述第三電容的公共連接端，所述第三電容的另一端連接所述第四電容的一端並接信號地，所述第四電容的另一端連接所述第二電容與所述第六電阻的公共連接端，所述第六電阻的另一端連接所述斷路器電流檢測電路的第二輸入端。
[0022]所述差分放大電路包括第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第五電容、第六電容和第一運算放大器；所述第七電阻的一端連接所述第五電阻、第二電容與第三電容三者的公共連接端，所述第七電阻的另一端連接所述第一運算放大器的同相輸入端；所述第五電容與所述第九電阻並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一運算放大器的同相輸入端，另一併聯公共端接信號地；所述第八電阻的一端連接所述第六電阻、第二電容與第四電容三者的公共連接端，所述第八電阻的另一端連接所述第一運算放大器的反相輸入端；所述第六電容與所述第十電阻並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一運算放大器的反相輸入端，另一併聯公共端連接所述第一運算放大器的輸出端。通過差分放大電路將分流器的mV級電壓小信號變換為適合於後級電路的V級電壓信號，放大倍數由第五電阻、第七電阻、第九電阻的阻值確定，第五電容和第六電容分別與第九電阻和第十電阻組成一階低通濾波，抑制第一運算放大器的噪聲。
[0023]所述分壓電路包括第十一電阻和第十二電阻；所述第十一電阻的一端連接所述第一運算放大器的輸出端，所述第十一電阻的另一端連接所述第十二電阻的一端，所述第十二電阻的另一端接信號地，所述第十一電阻與所述第十二電阻連接的公共端為所述斷路器電流檢測電路的輸出端。第十一電阻和第十二電阻完成分壓處理，形成斷路器的工作電流信號送至下級電路。
[0024]進一步，所述斷路器過載檢測電路包括第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第二運算放大器和第一穩壓二極體；所述第十三電阻的一端接+5V電源，另一端通過所述第十四電阻接信號地，所述第十三電阻與所述第十四電阻連接的公共端連接所述第二運算放大器的反相輸入端；所述第二運算放大器的同相輸入端為所述斷路器過載檢測電路的輸入端，所述第二運算放大器的正電源輸入端接+12V電源，所述第二運算放大器的負電源輸入端接-12V電源，所述第二運算放大器的輸出端連接所述第十五電阻的一端，所述第十五電阻的另一端為所述斷路器過載檢測電路的輸出端；所述第十六電阻與所述第一穩壓二極體並聯，其中一個並聯公共端連接所述斷路器過載檢測電路的輸出端，另一併聯公共端接信號地。
[0025]進一步，所述斷路器短路檢測電路包括第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第三運算放大器、第二穩壓二極體和第一二極體；所述第十七電阻的一端接+5V電源，另一端通過所述第十八電阻接信號地，所述第十七電阻與所述第十八電阻連接的公共端連接所述第三運算放大器的同相輸入端，所述第三運算放大器的反相輸入端為所述斷路器短路檢測電路的輸入端，所述第三運算放大器的正電源輸入端接+12V電源，所述第三運算放大器的負電源輸入端接-12V電源，所述第三運算放大器的輸出端連接所述第十九電阻的一端，所述第十九電阻的一端連接所述第一二極體的負極，所述第一二極體的正極為所述斷路器短路檢測電路的輸出端，所述第二十電阻與所述第二穩壓二極體並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一二極體的負極，另一併聯公共端接信號地。
[0026]進一步，所述斷路器位置檢測電路第二i^一電阻、第二十二電阻、第二二極體和光電耦合器；所述第二十一電阻的一端為所述斷路器位置檢測電路的第一輸入端，所述第二十一電阻的另一端連接所述光電耦合器的正極輸入端；所述第二二極體的負極為所述斷路器位置檢測電路的第二輸入端，所述第二二極體的正極連接所述光電耦合器的負極輸入端，所述光電耦合器的發射電極輸出端接信號地，所述光電耦合器的發射電極輸出端為所述斷路器位置檢測電路的輸出端；所述第二十二電阻電阻的一端接+5V電源，另一端接所述光電I禹合器的發射電極輸出端。
[0027]本發明還提供一種直流饋線斷路器的信息檢測方法，包括以下步驟:
[0028]步驟1:檢測經過斷路器的工作電流信號，對所述工作電流信號進行放大處理。
[0029]步驟2:將步驟I中經過處理放大後的所述工作電流信號與預先設定的過載限定值進行比較並判斷，得到過載電平信號。
[0030]步驟3:將步驟I中經過處理放大後的所述工作電流信號與預先設定的短路限定值進行比較並判斷，得到短路脈衝信號。
[0031]步驟4:檢測所述斷路器的位置電平信號。
[0032]步驟5:讀取所述位置電平信號和過載電平信號，並對所述位置電平信號和過載電平信號進行處理，分別獲得所述斷路器的位置信息和過載信息；捕捉所述短路脈衝信號，根據所述位置信息對所述短路脈衝信號進行處理，獲得所述斷路器的短路跳閘信息。
[0033]步驟6:將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給外部監控設備。
[0034]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0035]進一步，所述步驟5中讀取所述位置電平信號並進行處理，獲得所述斷路器的位置信息的具體實現步驟為:
[0036]步驟SAl:定時讀取所述位置電平信號。
[0037]步驟SA2:根據預先設定的處理器輸入埠的高低電平與斷路器的開合位置信息的對應關係，修改所述斷路器的位置信息的變量數值。
[0038]步驟SA3:將修改後的所述位置信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區。
[0039]步驟SA4:將所述位置信息的變量數值傳送給外部監控設備。
[0040]進一步，所述步驟5中讀取所述過載電平信號並進行處理，獲得所述斷路器的過載信息的具體實現步驟為:
[0041]步驟SBl:定時讀取所述過載電平信號。
[0042]步驟SB2:根據所述過載電平信號判斷所述斷路器是否工作在過載狀態，若所述斷路器工作在過載狀態，則時間計數器的數值加1，進一步判斷所述時間計數器的計數值是否等於過載限定值，是則判定所述斷路器發生過載故障，發出所述斷路器的過載告警信號，否則執行步驟SBl ;若所述斷路器沒有工作在過載狀態，則時間計數器的計數值清零。
[0043]步驟SB3:發出所述斷路器的過載告警信號後，修改所述斷路器的過載信息的變量數值，並將修改後的所述過載信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區。
[0044]步驟SB4:將所述過載信息的變量數值傳送給外部監控設備。
[0045]進一步，所述步驟5中捕捉所述短路脈衝信號，並根據所述位置信息對所述短路脈衝信號進行處理，獲得所述斷路器的短路跳閘信息的具體實現步驟為:
[0046]步驟SCl:實時捕捉所述短路脈衝信號。
[0047]步驟SC2:當捕捉到所述短路脈衝信號時，進行延遲處理，然後讀取所述斷路器的位置信息，根據所述斷路器的位置信息判斷所述斷路器是否處於斷開位置，是則判斷所述斷路器發生短路跳閘，並發出跳閘告警信號，否則結束。
[0048]步驟SC3:若所述斷路器發生短路跳閘，則修改所述斷路器的短路跳閘信息的變量數值，並將修改後的所述短路跳閘信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區。
[0049]步驟SC4:將所述短路跳閘信息的變量數值傳送給外部監控設備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1為本發明的電路原理框圖；
[0051]圖2為本發明的斷路器電流檢測電路圖；
[0052]圖3為本發明的斷路器過載檢測電路圖；
[0053]圖4為本發明的斷路器短路檢測電路圖；
[0054]圖5為本發明的斷路器位置檢測電路圖；
[0055]圖6為本發明的方法流程圖；
[0056]圖7為本發明讀取位置電平信號並進行處理，獲得斷路器QFl的位置信息的具體實現方法流程圖；
[0057]圖8為本發明讀取過載電平信號並進行處理，獲得斷路器QFl的過載信息的具體實現方法流程圖；
[0058]圖9為本發明捕捉短路脈衝信號，並根據位置信息對短路脈衝信號進行處理，獲得斷路器QFl的短路跳閘信息的具體實現方法流程圖。
[0059]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0060]QF1、斷路器，RS1、分流器，1、斷路器電流檢測電路，2、斷路器過載檢測電路，3、斷路器短路檢測電路，4、斷路器位置檢測電路，5、處理器電路，6、通信接口電路，101、模擬調試信號電路，102、輸入端保護電路，103、差分濾波電路，104、差分放大電路，105、分壓電路，in1、斷路器電流檢測電路的第一輸入端，in2、斷路器電流檢測電路的第二輸入端，in3、斷路器過載檢測電路的輸入端，in4、斷路器短路檢測電路的輸入端，in5、斷路器位置檢測電路的第一輸入端，in6、斷路器位置檢測電路的第二輸入端，outl、斷路器電流檢測電路的輸出端，out2、斷路器過載檢測電路的輸出端，out3、斷路器短路檢測電路3的輸出端，out4、斷路器位置檢測電路的輸出端，R1、第一電阻，R2、第二電阻，R3、第三電阻，R4、第四電阻，R5、第五電阻，R6、第六電阻，R7、第七電阻，R8、第八電阻，R9、第九電阻，R10、第十電阻，R11、第i^一電阻，R12、第十二電阻，R13、第十三電阻，R14、第十四電阻，R15、第十五電阻，R16、第十六電阻，Cl、R17、第十七電阻，R18、第十八電阻，R19、第十九電阻，R20、第二十電阻，R21、第二i^一電阻，R22、第二十二電阻，第一電容，C2、第二電容，C3、第三電容，C4、第四電容，C5、第五電容,C6、第六電容，SA1、第一開關,SA2、第二開關,VW1、第一雙向穩壓管，VW2、第二雙向穩壓管，V1、第一穩壓二極體，V2、第二穩壓二極體，VD1、第一二極體，VD2、第二二極體，Al、第一運算放大器，A2、第二運算放大器，A3、第三運算放大器，ED1、光電耦合器。

【具體實施方式】
[0061]以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
[0062]在一【具體實施方式】中，如圖1所示，一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置，包括斷路器QFl、分流器RS1、斷路器電流檢測電路1、斷路器過載檢測電路2、斷路器短路檢測電路3、斷路器位置檢測電路4、處理器電路5和通信接口電路6。
[0063]所述斷路器QFl的正極輸入端連接直流電源的正母線端HM+，所述斷路器QFl的負極輸入端連接所述分流器RSl的一端，所述分流器RSl的另一端連接直流電源的負母線端HM-，所述斷路器QFl的正極輸出端和負極輸出端為直流負載端。
[0064]所述斷路器電流檢測電路I用於通過所述分流器RSl檢測經過所述斷路器QFl的工作電流信號，並進行放大處理，將經過放大處理後的所述工作電流信號分別輸入到所述斷路器過載檢測電路2和斷路器短路檢測電路3中。
[0065]所述斷路器過載檢測電路2用於將所述斷路器QFl當前的工作電流信號與預先設定過載限定值進行比較並判斷，得到過載電平信號，並將所述過載電平信號輸入到所述處理器電路5的電平檢測埠。所述斷路器過載檢測電路2具有過載電流門限值設置功能，過載電流門限值可通過斷路器過載檢測電路2內部的電阻分壓電路或電位器進行設置，也可通過處理器電路5中的處理器給出的PWM信號設置。所述斷路器過載檢測電路2通過其內部的電阻分壓電路進行幅值變換和穩壓管進行限幅處理後，將過載信號傳輸給處理器電路5，可防止過載信號的電平電壓過高損害處理器的輸入接口。
[0066]所述斷路器短路檢測電路3用於將所述斷路器QFl當前的工作電流信號與預先設定的短路限定值進行比較並判斷，得到短路脈衝信號，並將所述短路脈衝信號輸入到所述處理器電路5的脈衝捕捉埠。所述斷路器短路檢測電路3具有短路電流門限值設置功能，短路電流門限值可通過斷路器短路檢測電路3內部的電阻分壓電路或電位器進行設置，也可通過處理器電路5中的處理器給出的PWM信號進行設置。所述斷路器短路檢測電路3通過其內部的電阻分壓電路進行幅值變換和穩壓管進行限幅處理後，將短路信號傳輸給處理器電路5，可防止短路信號的電平電壓過高損害處理器的輸入接口。
[0067]所述斷路器位置檢測電路4用於檢測所述斷路器QFl的位置電平信號，並將所述位置電平信號輸入到所述處理器電路5的位置信號輸入埠。所述斷路器位置檢測電路4包含從斷路器QFl的輸出端連接直流電壓信號時防止正、負電壓接反的防反二極體。
[0068]所述處理器電路5用於讀取所述斷路器QFl的位置電平信號和過載電平信號，並對所述位置電平信號和過載電平信號進行處理，分別獲得所述斷路器QFl的位置信息和過載信息；捕捉所述短路脈衝信號，根據所述位置信息對所述短路脈衝信號並進行處理，獲得所述斷路器QFl的短路跳閘信息；將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給所述通信接口電路；
[0069]所述通信接口電路6，用於將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給外部監控設備。
[0070]如圖2所示，所述斷路器電流檢測電路I包括模擬調試信號電路101、輸入端保護電路102、差分濾波電路103、差分放大電路104和分壓電路105。
[0071]所述模擬調試信號電路101包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一開關SAl和第二開關SA2 ;所述第一電阻Rl的一端接12V電源，另一端通過所述第一開關SAl連接所述斷路器電流檢測電路I的第一輸入端ini ;所述第二電阻R2的一端接12V電源，另一端通過所述第二開關SA2連接所述斷路器電流檢測電路I的第一輸入端ini。
[0072]所述輸入端保護電路102包括第三電阻R3、第四電阻R4、第一雙向穩壓管VW1、第二雙向穩壓管VW2和第一電容Cl ;所述第三電阻R3與所述第一電容Cl並聯連接，兩個並聯公共端分別連接所述斷路器電流檢測電路I的第一輸入端ini和所述斷路器電流檢測電路I的第二輸入端in2 ;所述第四電阻R4與所述第二雙向穩壓管VW2並聯連接，其中一個並聯公共端連接所述斷路器電流檢測電路I的第二輸入端in2，另一併聯公共端接信號地；所述第一雙向穩壓管VWl的一端連接所述斷路器電流檢測電路I的第一輸入端inl，所述第一雙向穩壓管VWl的另一端接信號地；第一雙向穩壓管VW1、第二雙向穩壓管VW2為差分放大電路104輸入端的保護器件，用於防止靜電放電或輸入電壓過高而損壞運算放大器。
[0073]所述差分濾波電路103包括第五電阻R5、第六電阻R6、第二電容C2、第三電容C3和第四電容C4 ;所述第五電阻R5的一端連接所述斷路器電流檢測電路I的第一輸入端inl，所述第五電阻R5的另一端連接所述第二電容C2與所述第三電容C3的公共連接端，所述第三電容C3的另一端連接所述第四電容C4的一端並接檢測信號地，所述第四電容C4的另一端連接所述第二電容C2與所述第六電阻R6的公共連接端，所述第六電阻R6的另一端連接所述斷路器電流檢測電路I的第二輸入端in2。
[0074]所述差分放大電路104包括第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第五電容C5、第六電容C6和第一運算放大器Al ;所述第七電阻R7的一端連接所述第五電阻R5、第二電容C2與第三電容C3三者的公共連接端，所述第七電阻R7的另一端連接所述第一運算放大器Al的同相輸入端；所述第五電容C5與所述第九電阻R9並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一運算放大器Al的同相輸入端，另一併聯公共端接信號地；所述第八電阻R8的一端連接所述第六電阻R6、第二電容C2與第四電容C4三者的公共連接端，所述第八電阻R8的另一端連接所述第一運算放大器Al的反相輸入端；所述第六電容C6與所述第十電阻RlO並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一運算放大器Al的反相輸入端，另一併聯公共端連接所述第一運算放大器Al的輸出端；通過差分放大電路104將分流器RSl的mV級電壓小信號變換為適合於後級電路的V級電壓信號，放大倍數由第五電阻R5、第七電阻R7、第九電阻R9的阻值確定，第五電容C5和第六電容C6分別與第九電阻R9和第十電阻RlO組成一階低通濾波，抑制第一運算放大器Al的噪聲。
[0075]所述分壓電路105包括第i^一電阻Rl I和第十二電阻R12 ;所述第i^一電阻Rl I的一端連接所述第一運算放大器Al的輸出端，所述第十一電阻Rll的另一端連接所述第十二電阻R12的一端，所述第十二電阻R12的另一端接信號地，所述第十一電阻Rll與所述第十二電阻R12連接的公共端為所述斷路器電流檢測電路I的輸出端outl。第十一電阻Rll和第十二電阻R12完成分壓處理，形成斷路器QFl的工作電流信號送至下級電路。
[0076]如圖3所示，所述斷路器過載檢測電路2包括第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第二運算放大器A2和第一穩壓二極體Vl ;所述第十三電阻R13的一端接+5V電源，另一端通過所述第十四電阻R14接信號地，所述第十三電阻R13與所述第十四電阻R14連接的公共端連接所述第二運算放大器A2的反相輸入端；所述第二運算放大器A2的同相輸入端為所述斷路器過載檢測電路2的輸入端in3，所述第二運算放大器A2的正電源輸入端接+12V電源，所述第二運算放大器A2的負電源輸入端接-12V電源，所述第二運算放大器A2的輸出端連接所述第十五電阻R15的一端，所述第十五電阻R15的另一端為所述斷路器過載檢測電路2的輸出端out2 ;所述第十六電阻R16與所述第一穩壓二極體Vl並聯，其中一個並聯公共端連接所述斷路器過載檢測電路2的輸出端out2，另一併聯公共端接信號地。斷路器QFl的工作電流信號輸送至第二運算放大器A2的同相端，過載限定值設置電路即由第十三電阻R13和第十四電阻R14組成的電路的輸出端接第二運算放大器A2的反相端，斷路器QFl的工作電流信號與過載限定值信號進行比較，當斷路器QFl的工作電流信號大於過載整定值時，第二運算放大器A2輸出高電平信號，經過第十五電阻R15、第十六電阻R16和第一穩壓二極體Vl組成的電路進行分壓和限壓處理後送至處理器電路5，處理器電路5通過檢測輸入埠電平的高低判斷斷路器QFl是否過載工作。
[0077]如圖4所示，所述斷路器短路檢測電路3包括第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第三運算放大器A3、第二穩壓二極體V2和第一二極體VDl ；所述第十七電阻R17的一端接+5V電源，另一端通過所述第十八電阻R18接信號地，所述第十七電阻R17與所述第十八電阻R18連接的公共端連接所述第三運算放大器A3的同相輸入端，所述第三運算放大器A3的反相輸入端為所述斷路器短路檢測電路3的輸入端in4，所述第三運算放大器A3的正電源輸入端接+12V電源，所述第三運算放大器A3的負電源輸入端接-12V電源，所述第三運算放大器A3的輸出端連接所述第十九電阻R19的一端，所述第十九電阻R19的一端連接所述第一二極體VDl的負極，所述第一二極體VDl的正極為所述斷路器短路檢測電路3的輸出端out3，所述第二十電阻R20與所述第二穩壓二極體V2並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一二極體VDl的負極，另一併聯公共端接信號地。斷路器QFl的工作電流信號傳輸至第三運算放大器A3的反相端，短路限定值接第三運算放大器A3的同相端，斷路器QFl的工作電流信號與短路限定值信號進行比較，當斷路器QFl的工作電流信號大於短路限定值時，第三運算放大器A3輸出低電平信號，經過第十九電阻R19、第二十電阻R20和第二穩壓二極體V2組成的電路進行分壓和限壓處理，再通過第一二極體VDl送至處理器電路5，將處理器電路5中的處理器埠的電平拉至低電平，處理器電路5通過實時檢測輸入埠電平的下降沿判斷斷路器QFl是否發生短路故障。
[0078]如圖5所示，所述斷路器位置檢測電路4第二i^一電阻R21、第二十二電阻R22、第二二極體VD2和光電耦合器EDl ;所述第二十一電阻R21的一端為所述斷路器位置檢測電路4的第一輸入端in5,所述第二^ 電阻R21的另一端連接所述光電稱合器EDl的正極輸入端；所述第二二極體VD2的負極為所述斷路器位置檢測電路4的第二輸入端in6，所述第二二極體VD2的正極連接所述光電耦合器EDl的負極輸入端，所述光電耦合器EDl的發射電極輸出端接信號地，所述光電耦合器EDl的發射電極輸出端為所述斷路器位置檢測電路4的輸出端out4;所述第二十二電阻R22電阻的一端接+5V電源，另一端接所述光電耦合器EDl的發射電極輸出端。第二十一電阻R21為限流電阻，第二二極體VD2為防止反接二極體，當斷路器QFl閉合時，斷路器QFl輸出端電壓導致光電耦合器EDl原邊發光管工作，光電耦合器EDI輸出隔離的低電平信號送至處理器電路5，處理器電路5通過檢測輸入埠電平的高低確定斷路器QFl的斷開、閉合位置。
[0079]如圖6所示，一種直流饋線斷路器的信息檢測方法，包括以下步驟:
[0080]步驟1:檢測經過斷路器QFl的工作電流信號，對所述工作電流信號進行放大處理。
[0081]步驟2:將步驟I中經過處理放大後的所述工作電流信號與預先設定的過載限定值進行比較並判斷，得到過載電平信號。
[0082]步驟3:將步驟I中經過處理放大後的所述工作電流信號與預先設定的短路限定值進行比較並判斷，得到短路脈衝信號。
[0083]步驟4:檢測電路檢測所述斷路器QFl的位置電平信號。
[0084]步驟5:讀取所述位置電平信號和過載電平信號，並對所述位置電平信號和過載電平信號進行處理，分別獲得所述斷路器QFl的位置信息和過載信息；捕捉所述短路脈衝信號，根據所述位置信息對所述短路脈衝信號進行處理，獲得所述斷路器QFl的短路跳閘信息。
[0085]步驟6:將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給外部監控設備。
[0086]如圖7所示，所述步驟5中讀取所述位置電平信號並進行處理，獲得所述斷路器QFl的位置信息的具體實現步驟為:
[0087]步驟SAl:定時讀取所述位置電平信號。
[0088]步驟SA2:根據預先設定的處理器輸入埠的高低電平與斷路器QFl的開合位置信息的對應關係，修改所述斷路器QFl的位置信息的變量數值。
[0089]步驟SA3:將修改後的所述位置信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區。
[0090]步驟SA4:將所述位置信息的變量數值傳送給外部監控設備。
[0091]如圖8所示，所述步驟5中讀取所述過載電平信號並進行處理，獲得所述斷路器QFl的過載信息的具體實現步驟為:
[0092]步驟SBl:定時讀取所述過載電平信號。
[0093]步驟SB2:根據所述過載電平信號判斷所述斷路器QFl是否工作在過載狀態，若所述斷路器QFl工作在過載狀態，則時間計數器的數值加1，進一步判斷所述時間計數器的計數值是否等於過載限定值，是則判定所述斷路器QFl發生過載故障，發出所述斷路器QFl的過載告警信號，否則執行步驟SBl ;若所述斷路器QFl沒有工作在過載狀態，則時間計數器的計數值清零。
[0094]步驟SB3:發出所述斷路器QFl的過載告警信號後，修改所述斷路器QFl的過載信息的變量數值，並將修改後的所述過載信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區。
[0095]步驟SB4:將所述過載信息的變量數值傳送給外部監控設備。
[0096]如圖9所示，所述步驟5中捕捉所述短路脈衝信號，並根據所述位置信息對所述短路脈衝信號進行處理，獲得所述斷路器QFl的短路跳閘信息的具體實現步驟為:
[0097]步驟SCl:實時捕捉所述短路脈衝信號。
[0098]步驟SC2:當捕捉到所述短路脈衝信號時，進行延遲處理，然後讀取所述斷路器QFl的位置信息，根據所述斷路器QFl的位置信息判斷所述斷路器QFl是否處於斷開位置，是則判斷所述斷路器QFl發生短路跳閘，並發出跳閘告警信號，否則結束。
[0099]步驟SC3:若所述斷路器QFl發生短路跳閘，則修改所述斷路器QFl的短路跳閘信息的變量數值，並將修改後的所述短路跳閘信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區。
[0100]步驟SC4:將所述短路跳閘信息的變量數值傳送給外部監控設備。
[0101]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置，其特徵在於，包括斷路器(QFl)、分流器(RSl)、斷路器電流檢測電路(I)、斷路器過載檢測電路(2)、斷路器短路檢測電路(3)、斷路器位置檢測電路(4)、處理器電路(5)和通信接口電路(6)； 所述斷路器(QFl)的正極輸入端連接直流電源的正母線端(HM+)，所述斷路器(QFl)的負極輸入端連接所述分流器(RSl)的一端，所述分流器(RSl)的另一端連接直流電源的負母線端(HM-)，所述斷路器(QFl)的正極輸出端和負極輸出端為直流負載端； 所述斷路器電流檢測電路(I)用於通過所述分流器(RSl)檢測經過所述斷路器(QFl)的工作電流信號，並進行放大處理，將經過放大處理後的所述工作電流信號分別輸入到所述斷路器過載檢測電路(2)和斷路器短路檢測電路(3)中； 所述斷路器過載檢測電路(2)用於將所述斷路器(QFl)當前的工作電流信號與預先設定過載限定值進行比較並判斷，得到過載電平信號，並將所述過載電平信號輸入到所述處理器電路(5)的電平檢測埠 ； 所述斷路器短路檢測電路(3)用於將所述斷路器(QFl)當前的工作電流信號與預先設定的短路限定值進行比較並判斷，得到短路脈衝信號，並將所述短路脈衝信號輸入到所述處理器電路(5)的脈衝捕捉埠 ； 所述斷路器位置檢測電路(4)用於檢測所述斷路器(QFl)的位置電平信號，並將所述位置電平信號輸入到所述處理器電路(5)的位置信號輸入埠 ； 所述處理器電路(5)用於讀取所述斷路器(QFl)的位置電平信號和過載電平信號，並對所述位置電平信號和過載電平信號進行處理，分別獲得所述斷路器(QFl)的位置信息和過載信息；捕捉所述短路脈衝信號，根據所述位置信息對所述短路脈衝信號並進行處理，獲得所述斷路器(QFl)的短路跳閘信息；將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給所述通信接口電路； 所述通信接口電路(6)，用於將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給外部監控設備。
2.根據權利要求1所述一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置，其特徵在於，所述斷路器電流檢測電路(I)包括模擬調試信號電路(101)、輸入端保護電路(102)、差分濾波電路(103)、差分放大電路(104)和分壓電路(105)； 所述模擬調試信號電路(101)包括第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第一開關(SAl)和第二開關(SA2);所述第一電阻(Rl)的一端接12V電源，另一端通過所述第一開關(SAl)連接所述斷路器電流檢測電路(I)的第一輸入端(ini);所述第二電阻(R2)的一端接12V電源，另一端通過所述第二開關(SA2)連接所述斷路器電流檢測電路(I)的第一輸入端(ini)； 所述輸入端保護電路(102)包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第一雙向穩壓管(VWl)、第二雙向穩壓管(VW2)和第一電容(Cl);所述第三電阻(R3)與所述第一電容(Cl)並聯連接，兩個並聯公共端分別連接所述斷路器電流檢測電路(I)的第一輸入端(ini)和所述斷路器電流檢測電路(I)的第二輸入端(in2);所述第四電阻(R4)與所述第二雙向穩壓管(VW2)並聯連接，其中一個並聯公共端連接所述斷路器電流檢測電路(I)的第二輸入端(in2)，另一併聯公共端接信號地；所述第一雙向穩壓管(VWl)的一端連接所述斷路器電流檢測電路(I)的第一輸入端(ini)，所述第一雙向穩壓管(VWl)的另一端接信號地； 所述差分濾波電路(103)包括第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第二電容(C2)、第三電容(C3)和第四電容(C4);所述第五電阻(R5)的一端連接所述斷路器電流檢測電路⑴的第一輸入端(ini)，所述第五電阻(R5)的另一端連接所述第二電容(C2)與所述第三電容(C3)的公共連接端，所述第三電容(C3)的另一端連接所述第四電容(C4)的一端並接信號地，所述第四電容(C4)的另一端連接所述第二電容(C2)與所述第六電阻(R6)的公共連接端，所述第六電阻(R6)的另一端連接所述斷路器電流檢測電路(1)的第二輸入端(in2)； 所述差分放大電路(104)包括第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻(R9)、第十電阻(R10)、第五電容(C5)、第六電容(C6)和第一運算放大器(A1);所述第七電阻(R7)的一端連接所述第五電阻(R5)、第二電容(C2)與第三電容(C3)三者的公共連接端，所述第七電阻(R7)的另一端連接所述第一運算放大器(A1)的同相輸入端；所述第五電容(C5)與所述第九電阻(R9)並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一運算放大器(A1)的同相輸入端，另一併聯公共端接信號地；所述第八電阻(R8)的一端連接所述第六電阻(R6)、第二電容(C2)與第四電容(C4)三者的公共連接端，所述第八電阻(R8)的另一端連接所述第一運算放大器(A1)的反相輸入端；所述第六電容(C6)與所述第十電阻(R10)並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一運算放大器(A1)的反相輸入端，另一併聯公共端連接所述第一運算放大器(A1)的輸出端； 所述分壓電路(105)包括第十一電阻(R11)和第十二電阻(R12);所述第十一電阻(R11)的一端連接所述第一運算放大器(A1)的輸出端，所述第十一電阻(R11)的另一端連接所述第十二電阻(R12)的一端，所述第十二電阻(R12)的另一端接信號地，所述第十一電阻(R11)與所述第十二電阻(R12)連接的公共端為所述斷路器電流檢測電路(1)的輸出端(outl)ο
3.根據權利要求1所述一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置，其特徵在於，所述斷路器過載檢測電路(2)包括第十三電阻(R13)、第十四電阻(R14)、第十五電阻(R15)、第十六電阻(R16)、第二運算放大器(Α2)和第一穩壓二極體(VI);所述第十三電阻(R13)的一端接+5V電源，另一端通過所述第十四電阻(R14)接信號地，所述第十三電阻(R13)與所述第十四電阻(R14)連接的公共端連接所述第二運算放大器(Α2)的反相輸入端；所述第二運算放大器(Α2)的同相輸入端為所述斷路器過載檢測電路(2)的輸入端(in3)，所述第二運算放大器(A2)的正電源輸入端接+12V電源，所述第二運算放大器(A2)的負電源輸入端接-12V電源，所述第二運算放大器(A2)的輸出端連接所述第十五電阻(R15)的一端，所述第十五電阻(R15)的另一端為所述斷路器過載檢測電路(2)的輸出端(out2);所述第十六電阻(R16)與所述第一穩壓二極體(VI)並聯，其中一個並聯公共端連接所述斷路器過載檢測電路(2)的輸出端(out2)，另一併聯公共端接信號地。
4.根據權利要求1所述一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置，其特徵在於，所述斷路器短路檢測電路(3)包括第十七電阻(R17)、第十八電阻(R18)、第十九電阻(R19)、第二十電阻(R20)、第三運算放大器(A3)、第二穩壓二極體(V2)和第一二極體(VD1);所述第十七電阻(R17)的一端接+5V電源，另一端通過所述第十八電阻(R18)接信號地，所述第十七電阻(R17)與所述第十八電阻(R18)連接的公共端連接所述第三運算放大器(A3)的同相輸入端，所述第三運算放大器(A3)的反相輸入端為所述斷路器短路檢測電路(3)的輸入端(in4)，所述第三運算放大器(A3)的正電源輸入端接+12V電源，所述第三運算放大器(A3)的負電源輸入端接-12V電源，所述第三運算放大器(A3)的輸出端連接所述第十九電阻(R19)的一端，所述第十九電阻(R19)的一端連接所述第一二極體(VD1)的負極，所述第一二極體(VD1)的正極為所述斷路器短路檢測電路(3)的輸出端(out3)，所述第二十電阻(R20)與所述第二穩壓二極體(V2)並聯，其中一個並聯公共端連接所述第一二極體(VD1)的負極，另一併聯公共端接信號地。
5.根據權利要求1所述一種直流饋線斷路器的信息檢測裝置，其特徵在於，所述斷路器位置檢測電路(4)第二十一電阻(R21)、第二十二電阻(R22)、第二二極體(VD2)和光電耦合器(EDI);所述第二十一電阻(R21)的一端為所述斷路器位置檢測電路(4)的第一輸入端(in5)，所述第二十一電阻(R21)的另一端連接所述光電耦合器(EDI)的正極輸入端；所述第二二極體(VD2)的負極為所述斷路器位置檢測電路(4)的第二輸入端(in6)，所述第二二極體(VD2)的正極連接所述光電耦合器(EDI)的負極輸入端，所述光電耦合器(EDI)的發射電極輸出端接信號地，所述光電耦合器(EDI)的發射電極輸出端為所述斷路器位置檢測電路(4)的輸出端(out4);所述第二十二電阻(R22)電阻的一端接+5V電源，另一端接所述光電f禹合器(EDI)的發射電極輸出端。
6.一種直流饋線斷路器的信息檢測方法，其特徵在於:包括以下步驟: 步驟1:檢測經過斷路器(QF1)的工作電流信號，對所述工作電流信號進行放大處理； 步驟2:將步驟1中經過處理放大後的所述工作電流信號與預先設定的過載限定值進行比較並判斷，得到過載電平信號； 步驟3:將步驟1中經過處理放大後的所述工作電流信號與預先設定的短路限定值進行比較並判斷，得到短路脈衝信號； 步驟4:檢測所述斷路器(QF1)的位置電平信號； 步驟5:讀取所述位置電平信號和過載電平信號，並對所述位置電平信號和過載電平信號進行處理，分別獲得所述斷路器(QF1)的位置信息和過載信息；捕捉所述短路脈衝信號，根據所述位置信息對所述短路脈衝信號進行處理，獲得所述斷路器(QF1)的短路跳閘信息； 步驟6:將所述位置信息、過載信息和短路跳閘信息傳送給外部監控設備。
7.根據權利要求6所述一種直流饋線斷路器的信息檢測方法，其特徵在於，所述步驟5中讀取所述位置電平信號並進行處理，獲得所述斷路器(QF1)的位置信息的具體實現步驟為: 步驟SA1:定時讀取所述位置電平信號； 步驟SA2:根據預先設定的處理器輸入埠的高低電平與斷路器(QF1)的開合位置信息的對應關係，修改所述斷路器(QF1)的位置信息的變量數值； 步驟SA3:將修改後的所述位置信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區； 步驟SA4:將所述位置信息的變量數值傳送給外部監控設備。
8.根據權利要求6所述一種直流饋線斷路器的信息檢測方法，其特徵在於，所述步驟5中讀取所述過載電平信號並進行處理，獲得所述斷路器(QF1)的過載信息的具體實現步驟為: 步驟SB1:定時讀取所述過載電平信號； 步驟SB2:根據所述過載電平信號判斷所述斷路器(QF1)是否工作在過載狀態，若所述斷路器(QF1)工作在過載狀態，則時間計數器的計數值加1，進一步判斷所述時間計數器的計數值是否等於過載限定值，是則判定所述斷路器(QF1)發生過載故障，發出所述斷路器(QF1)的過載告警信號，否則執行步驟SB1 ;若所述斷路器(QF1)沒有工作在過載狀態，則時間計數器的計數值清零； 步驟SB3:發出所述斷路器(QF1)的過載告警信號後，修改所述斷路器(QF1)的過載信息的變量數值，並將修改後的所述過載信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區； 步驟SB4:將所述過載信息的變量數值傳送給外部監控設備。
9.根據權利要求6所述一種直流饋線斷路器的信息檢測方法，其特徵在於，所述步驟5中捕捉所述短路脈衝信號，並根據所述位置信息對所述短路脈衝信號進行處理，獲得所述斷路器(QF1)的短路跳閘信息的具體實現步驟為: 步驟SC1:實時捕捉所述短路脈衝信號； 步驟SC2:當捕捉到所述短路脈衝信號時，進行延遲處理，然後讀取所述斷路器(QF1)的位置信息，根據所述斷路器(QF1)的位置信息判斷所述斷路器(QF1)是否處於斷開位置，是則判斷所述斷路器(QF1)發生短路跳閘，並發出跳閘告警信號，否則結束； 步驟SC3:若所述斷路器(QF1)發生短路跳閘，則修改所述斷路器(QF1)的短路跳閘信息的變量數值，並將修改後的所述短路跳閘信息的變量數值放入處理器的發送緩衝區；步驟SC4:將所述短路跳閘信息的變量數值傳送給外部監控設備。
【文檔編號】G01R31/327GK104267340SQ201410522081
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】張國君, 李曉偉, 紀濤, 馬曉濤, 薛安忠, 楊寧 申請人:煙臺東方電子玉麟電氣有限公司