一種抗幹擾開關量輸入電路的製作方法
2023-05-11 07:35:01
一種抗幹擾開關量輸入電路的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種抗幹擾開關量輸入電路，包括幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊，幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊依次連接。本發明具有抗幹擾脈衝能力強、電路結構簡單、不需要軟體針對幹擾脈衝方面做額外處理等優點，可以有效地消除幹擾脈衝對開關量輸入採集迴路的影響。
【專利說明】一種抗幹擾開關量輸入電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種抗幹擾開關量輸入電路，屬於電力系統繼電保護領域。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的發展，電力自動化裝置的應用日益廣泛。在電力裝置中，開關量採集的應用非常普遍。對於微機保護裝置來說，開關量的檢測是非常重要的，開關量檢測是指微處理器通過檢測電路獲得微機保護裝置所在開關櫃內一次設備的分合狀態，以及高溫瓦斯等變壓器、電動機設備的異常狀態。因此開關量的特點是二值信息，即開或合，O或1，並最終轉換成微處理器1引腳可讀取的高低電平輸入量。
[0003]目前一般的開關量輸入電路採用電阻分壓、電容濾波、光電隔離的方式。但是在遠距離開關量檢測時就存在問題:配電系統中存在一些直接作用於信號出口和跳閘的開關量，比如一次配電變壓器設備的溫度、瓦斯等非電量傳感器輸出的節點，這些節點分布在變壓器本體中，與配電櫃距離較遠(可達幾百米)，且電磁環境惡劣，由於分布電容的存在、控制電纜串擾的存在、驅動電源電壓尤其是使用交流驅動電源的時候存在交流混入的影響等因素，某條傳輸線電纜沒有開關量信號時傳輸電纜起到一個天線的作用，周圍其他電纜中的開關量信號或環境中的其他幹擾因素會對此電纜會通過分布電容耦合感應到臨近迴路的開關量檢測輸入端，產生可達幾十伏到上百伏的感應電壓，驅動光耦電路產生串擾脈衝信號，當幹擾達到一定強度時，採集迴路會將串擾脈衝誤認為開關量信號，造成開關量的判斷錯誤。同時這些節點一旦動作，就要啟動微機保護中的非電量保護元件，實現跳閘。因此遠距離開關量檢測要求可靠性高，否則容易引起誤動。
[0004]為了解決上述問題，現有如下幾種做法:
[0005]增加延時去抖確認功能，躲開幹擾的那段時間。中國專利文獻CN203056577是將中國專利文獻CN202586326中的單極性光耦改成了雙極性光耦，滿足了適用於交流開入的需求，並未完全解決長距離布線引起通道間幹擾的問題。真正的去抖方式歸結為軟體去抖，軟體程序中使用定時掃描光耦和微處理器的連接引腳，當檢測到低電平，微控制器開始計時，當計時到若干時間以後再次檢測到微控制器相應管腳為低電平則認為開入有效，否則認為是幹擾信號。很明顯的這個延遲時間直接影響了開入信號量的響應時間。
[0006]提高開關量採集迴路的驅動電流門檻，躲過幹擾的電流；或提高開關量採集迴路的驅動電壓門檻，躲過幹擾電壓。例如中國專利文獻CN101436343A中增加穩壓管來設置輸入電壓門檻的方式，只能濾除輸入門檻以下的幹擾量；而對於接近或超過正常輸入電壓的幹擾量沒有任何效果。
[0007]將幹接點換成轉換接點，沒有信號時將開關量採集迴路正向輸入端與DC-通過常閉接點連接。中國專利文獻CN102809680中，使用此方案需在每條開關量傳輸迴路中增加一條傳輸DC-信號的電纜，不但增加成本，尤其是長距離布線的時候成本增加效應更明顯；並且當採集迴路正端與開關量DC-相連，由於長距離的布線，以及線與線之間耦合電容的存在，採集迴路兩端電位並不能保證受到幹擾脈衝的時候一直保持相等，還是會產生電壓，從而造成誤判斷。
[0008]綜述以上做法都有局限性，都不能從根本上解決幹擾問題。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是提供一種抗幹擾開關量輸入電路，用以解決現有技術中開入量隔離電路不能有效避免或消除DC220V側由於長距離傳輸和其他電力線並行鋪設產生大量幹擾的問題。
[0010]為實現上述目的，本發明的方案包括一種抗幹擾開關量輸入電路，該輸入電路包括幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊，幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊依次連接。
[0011]分壓濾波模塊和光稱隔離傳輸模塊之間還設置有一個防反向保護模塊。
[0012]幹擾脈衝吸收模塊連接在兩條傳輸線路之間，幹擾脈衝吸收模塊為電阻R1、二極體D1、電容Cl的串聯電路，電阻R2至少與電容Cl並聯。
[0013]殘餘脈衝抑制模塊包括兩個鐵氧體磁珠，鐵氧體磁珠分別設置在兩條傳輸線路上。
[0014]本發明採用幹擾脈衝吸收模塊，通過該模塊能夠對幹擾脈衝進行可靠的吸收，另夕卜，通過後續的一系列模塊對傳輸的開關量進行再處理，有效保證了正常開關量信號的傳輸的可靠性。
[0015]本發明具有抗幹擾脈衝能力強、電路結構簡單、不需要軟體針對幹擾脈衝方面做額外處理等優點，可以有效地消除幹擾脈衝對開關量輸入採集迴路的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明系統框圖；
[0017]圖2是幹擾脈衝吸收模塊的實施方式一結構示意圖；
[0018]圖3是幹擾脈衝吸收模塊的實施方式二結構示意圖；
[0019]圖4是幹擾脈衝吸收模塊的實施方式三結構示意圖；
[0020]圖5是分壓濾波模塊的實施方式結構示意圖；
[0021]圖6是本發明整體電路圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0023]一種抗幹擾開關量輸入電路，包括幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊、分壓濾波模塊和光稱隔離傳輸模塊；幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊、分壓濾波模塊和光率禹隔離傳輸模塊依次連接。
[0024]基於以上技術方案，結合附圖，給出以下一個【具體實施方式】。
[0025]如圖1所示，本發明提供的抗幹擾開關量輸入電路包括依次連接的幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊，分壓濾波模塊、防反向保護模塊和光耦隔離傳輸模塊。
[0026]幹擾脈衝吸收模塊包括2個電阻、I個二極體和I個電容，殘餘脈衝抑制模塊包括2個鐵氧體磁珠，分壓濾波模塊包括3個電阻和I個電容，防反向保護模塊包括I個二極體，光率禹隔離傳輸模塊包括I個光率禹。
[0027]如圖2所示的幹擾脈衝吸收模塊實施方式一中，電阻R1、二極體D1、電容Cl依次串聯，電容Cl兩端並聯電阻R2，電阻Rl端連接傳輸電路上的KR端，電容Cl端連接傳輸電路上的KR-COM端。
[0028]如圖3所示的幹擾脈衝吸收模塊實施方式二中，二極體D1、電阻R1、電容Cl依次串聯，電容Cl兩端並聯電阻R2，二極體Dl的正極連接傳輸電路上的KR端，電容Cl端連接傳輸電路上的KR-COM端。
[0029]如圖4所示的幹擾脈衝吸收模塊實施方式三中，二極體D1、電阻R1、電容Cl依次串聯，電阻Rl與電容Cl的串聯支路兩端並聯電阻R2，二極體Dl的正極連接傳輸電路上的KR端，電容Cl端連接傳輸電路上的KR-COM端。
[0030]該幹擾脈衝吸收模塊的吸收幹擾的能力由Rl、D1、Cl、R2的參數決定。
[0031]如圖5所不的分壓濾波模塊實施方式中，電阻R3的一端為分壓濾波模塊的I號輸入端點，電阻R3的另一端與電阻R5的一端以及電容C2的一端連接，作為分壓濾波模塊的3號輸出端點，電阻R5的另一端以及電容C2的另一端與電阻R4的一端相連接，作為分壓濾波模塊的4號輸出端點，電阻R4的另一端為分壓濾波模塊的2號輸入端點。
[0032]本發明具體電路圖如圖6所示，幹擾脈衝吸收模塊連接在傳輸電路的KR端和KR-COM端之間，同時KR端和KR-COM端分別連接至殘餘脈衝抑制模塊內部的鐵氧體磁珠LI和L2的一端,鐵氧體磁珠LI的另一端連接分壓濾波模塊的I號輸入端點，L2的另一端連接分壓濾波模塊的2號輸入端點，分壓濾波模塊的3、4號輸出端點之間連接防反向保護模塊中的二極體D2,同時連接光電稱合傳輸模塊的光電稱合器OPl內部發光二極體的兩端，光電耦合器OPl的光敏三極體的兩端連接用戶微控制器的檢測電路。
[0033]該抗幹擾開關量輸入電路主要針對幹擾脈衝沒有連續的強驅動源(與正常開入的驅動源相比)，並且為簇狀出現的特徵設計。當該抗幹擾開關量輸入電路受到浪湧電壓或工頻幹擾信號幹擾時，幹擾脈衝進入到幹擾脈衝吸收模塊，幹擾脈衝將以電荷的方式通過電阻R1、二極體Dl向電容器Cl充電；當第一簇幹擾脈衝信號消失後，電容器Cl通過電阻器R2進行放電，為下一次吸收幹擾脈衝做準備。當正常開入信號施加到抗幹擾的開關量輸入電路時，由於信號源功率較強(相對於幹擾源來說)，能夠把幹擾脈衝吸收模塊內部的電容Cl充滿，開入信號通過殘餘脈衝抑制模塊對殘餘的幹擾脈衝進行處理後，經過分壓濾波模塊的分壓濾波，最終在光電耦合傳輸模塊的光電耦合器OPl中，經過光電耦合後，將正常的開入信號傳送至微處理器的輸入管腳。防反向保護模塊是在外部電路導致光電耦合器內部發光二極體端產生反向電壓的時候起保護光電耦合器內部發光二極體的作用。
[0034]本實施方式中:
[0035]鐵氧體磁珠L1、L2的最大工作電流為500毫安，在環境溫度20攝氏度和頻率I吉赫茲下的等效阻抗值為600歐姆。
[0036]電阻Rl的阻值為I千歐，功率為2瓦。
[0037]電阻R2的阻值為100千歐，功率為2瓦。
[0038]電阻R3和R4的阻值為68千歐，功率為2瓦。
[0039]電阻R5的阻值為I千歐，功率為0.5瓦。
[0040]電容Cl的額定電壓為交流630伏，額定容值為470納法。
[0041]電容C2的額定電壓為交流50伏，額定容值為100納法。
[0042]二極體Dl的型號為GP02-40。
[0043]二極體D2的型號為1N4007。
[0044]光耦OPl的型號為TLP185GB.
[0045]以上給出了具體的實施方式，但本發明不局限於所描述的實施方式。本發明的基本思路在於上述基本方案，對本領域普通技術人員而言，根據本發明的教導，設計出各種變形的模型、公式、參數並不需要花費創造性勞動。在不脫離本發明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種抗幹擾開關量輸入電路，其特徵在於，所述輸入電路包括幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊，所述幹擾脈衝吸收模塊、殘餘脈衝抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊依次連接。
2.根據權利要求1所述的抗幹擾開關量輸入電路，其特徵在於，所述分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊之間還設置有一個防反向保護模塊。
3.根據權利要求1或2所述的抗幹擾開關量輸入電路，其特徵在於，所述幹擾脈衝吸收模塊連接在兩條傳輸線路之間，幹擾脈衝吸收模塊為電阻R1、二極體D1、電容Cl的串聯電路，電阻R2至少與電容Cl並聯。
4.根據權利要求1或2所述的抗幹擾開關量輸入電路，其特徵在於，所述殘餘脈衝抑制模塊包括兩個鐵氧體磁珠，所述鐵氧體磁珠分別設置在兩條傳輸線路上。
【文檔編號】H03K19/14GK104467811SQ201410603339
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】曹昆, 賀淵明, 王全海, 王彩鳳, 郭震, 宋一丁 申請人:許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟體技術有限公司