確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源的製作方法

2023-11-03 13:04:32

專利名稱：確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是直流電源，特別涉及的是確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源。
背景技術：
斷路器和負荷開關是輸配電的關鍵設備之一。斷路器或負荷開關合閘，電能通過斷路器或負荷開關向外輸送；斷路器或負荷開關分閘，電能停止輸送，可以檢修斷路器或負荷開關及線路。10_35kV的斷路器或負荷開關一般採用電磁操作機構或彈簧操作機構。近年來，10-35kV具有彈簧操作機構的斷路器或負荷開關越來越普及。彈簧機構的工作原理是依靠儲能電機將合閘彈簧拉開或壓縮——給合閘彈簧儲能，利用合閘彈簧的能量釋放帶動斷路器或負荷開關合閘，同時給分閘彈簧儲能，分閘彈簧能量釋放時帶動斷路器分閘。即彈簧操作機構是需要電源給儲能電機提供足夠的能量才能夠動作的。現有技術中，經常出現供電電源能量不足，電源的能量不足以維持儲能電機對彈簧的完整儲能而造成儲能不到位的現象，即儲能彈簧沒有被完全拉開或壓縮。這樣不但當時的操作不能完成，當電源恢復再次儲能時，合閘彈簧是從已拉開或壓縮一部分這時的位置開始繼續拉開或壓縮，因衝擊電流過大會導致電機迴路的過載保護元件——熔斷器動作而斷開電機迴路電源，停止電能供應。
發明內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種在供電電源電量不足的情況下確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源。解決上述技術問題的技術方案一種確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源，所述直流電源包括連接220V交流電源的交流輸入濾波電路依次串聯恆流充電電路和儲能電路；儲能電路輸出端分兩條如下線路連接一條線路依次串聯有DC/DC 變換器、採樣電阻R1、開關按鈕K1、彈簧操作機構；另一條線路連接檢測及控制電路的第一輸入端Al，檢測及控制電路的第二輸入端A2連接輸出電流採樣電路的輸出端，輸出電流採樣電路並聯在採樣電阻Rl兩端，檢測及控制電路的第一輸出端Bl連接DC/DC變換器，檢測及控制電路的第二輸出端B2連接監控裝置。本實用新型的有益效果是本實用新型通過檢測及控制電路以及輸出電流採樣電路來控制DC/DC變換器工作，從而抑制當出現電源能量不足時導致斷路器或負荷開關中彈簧操作機構儲能不到位的現象，降低了事故發生率，滿足彈簧操作機構的工作需要。

圖1是本實用新型電路方框圖；圖2是圖1中檢測及控制電路和輸出電流採樣電路的連接示意圖。[0010]附圖中序號說明1 交流輸入濾波電路；2 恆流充電電路；3 儲能電路；4 :DC/DC變換器；7 檢測及控制電路；9 輸出電流採樣電路；10 監控裝置；12 彈簧操作機構；13 第一比較器；14 第二比較器；A、B 節點；Al 第一輸入端、A2 第二輸入端；Bl 第一輸出端、B2 第二輸出端；Kl 開關按鈕；VREF 基準電壓；D3 二極體；D4 兩個共陰極二極體；IN+、IN-差分放大器IC4的輸入端；Rl 採樣電阻；VCC 供電電壓；VDD 電源端；GND 接地端；C13、ClU C23、C24、C26、C29 電容；R6、R7、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R24 電阻。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例進一步詳述。圖1是本實用新型電路方框圖；圖2是圖1中檢測及控制電路和輸出電流採樣電路的連接示意圖。如圖1、圖2所示，本實用新型提供一種確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源，所述直流電源包括連接220V交流電源的交流輸入濾波電路1依次串聯恆流充電電路2和儲能電路3 ；儲能電路3輸出端分兩條如下線路連接一條線路依次串聯有DC/DC變換器4、採樣電阻R1、開關按鈕K1、彈簧操作機構12 ；另一條線路連接檢測及控制電路7的第一輸入端Al，檢測及控制電路7的第二輸入端A2連接輸出電流採樣電路9的輸出端，輸出電流採樣電路9並聯在採樣電阻Rl兩端，檢測及控制電路7的第一輸出端Bl 連接DC/DC變換器4，檢測及控制電路7的第二輸出端B2連接監控裝置10。所述儲能電路3包括多個電容串聯構成電容組，再由多個電容組並聯構成超級電容器組儲能電路。所述檢測及控制電路7包括檢測及控制電路7的第一輸入端Al分兩條線路其中一條線路串聯電阻RM後通過第二輸出端B2連接監控裝置10 ；另一條線路依次串聯電阻R6和電阻R7後接地，電阻R6和電阻R7的節點A連接第一比較器13的正向輸入端，在節點A和接地之間並聯電容Cll ；第一比較器13的反向輸入端連接電阻R14和基準電壓VREF ； 第一比較器13的反向輸入端串聯電容C13後接地；第一比較器13的輸出端和其正向輸入端之間連接電阻R16後再連接兩個共陰極二極體D4，兩個共陰極二極體D4中的一個二極體經第一輸出端Bl連接DC/DC變換器4的遙控端REM ；兩個共陰極二極體D4中的另一個二極體連接第二比較器14的反向輸入端後串聯電容以9後接地。第一比較器13上端管腳分兩條線路，一條線路連接供電電壓VCC(8. Ov)，另一條線路串聯電容C23後接地；第一比較器13下端管腳接地。第二比較器14正向輸入端連接電阻R19和電阻R15之間節點B，電阻R15另一端接地，電阻R19另一端連接基準電壓VREF，基準電壓VREF串聯電容CM後接地；第二比較器14輸出端和第一比較器13反向輸入端之間連接二極體D3，第二比較器14輸出端和其正向輸入端之間連接電阻R21 ；第二比較器14反向輸入端連接電阻R20 —端，電阻R20另連接第二輸入端A2，第二輸入端A2連接輸出電流採樣電路9。所述輸出電流採樣電路9包括差分放大器IC4、電阻R18、電阻R17、電容C26 ；差分放大器IC4的兩個輸入端IN+和IN-之間連接電容C26，差分放大器IC4的輸入端IN+ 串聯電阻R17後接在採樣電阻Rl和開關按鈕Kl之間節點上；差分放大器IC4的輸入端IN-串聯電阻R18後接在採樣電阻Rl另一端；差分放大器IC4的輸出端OUT連接檢測及控制電路7的第二輸入端A2，差分放大器IC4的電源端VDD連接檢測及控制電路7的基準電壓VREF，差分放大器IC4的接地端GND接地。所述監控裝置10是可視顯示屏，顯示儲能模塊3工作狀態、DC/DC變換器4輸出是否正常以及可以提供交流輸入、直流輸出的失電及欠壓報警信號。更具體地說，如圖1所示，本實用新型的是交流輸入220V電壓經交流輸入濾波電路1連接到恆流充電電路2的輸入端，恆流充電電路2輸出直流電流為儲能電路3充電，儲能電路3的電壓逐漸上升。當儲能電路3電壓達到DC/DC變換器4設置的(啟動/關斷) 閥值時，此時若按動開關按鈕K1，彈簧操作機構12運轉，採樣電阻Rl有電流通過，並通過輸出電流採樣電路9、檢測及控制電路7發出控制信號，強制DC/DC4變換器工作，儲能電路3 電壓隨能量的消耗開始下降，其儲存的剩餘能量能夠保證彈簧操作機構進行一次完整的彈簧儲能操作。操作完成後強制DC/DC變換器4工作的控制信號消失，DC/DC變換器4停止輸出，等待儲能電路3電壓回升到DC/DC變換器4設置的(啟動/關斷)閥值時才能再次啟動。如此時不按動開關按鈕Kl，DC/DC變換器4處於空載狀態，消耗能量十分微小，儲能電路3的電壓隨充電時間逐漸上升，到充滿電時停止。如圖2所示，檢測及控制電路7是兩個輸入端第一輸入端Al、第二輸入端A2 ；有兩個輸出端第一輸出端Bi、第二輸出端B2。儲能電路3電壓採樣信號通過第一輸入端Al有兩條線路，一條由電阻RM接第二輸出端B2至監控電路10 ；另一條由電阻R6，電阻R7分壓後連接到第一比較器13的正向輸入端。第一比較器13的反向輸入端由電阻R14連接至基準電壓VREF。電阻R16是正反饋電阻，連接在第一比較器13的輸出端和正向輸入端之間，能夠形成類似於施密特觸發器的滯回特性，防止誤動作。兩個共陰極二極體D4其中一個二極體經第一輸出端Bl連接到DC/ DC變換器4的遙控端REM ；兩個共陰極二極體D4中另一個二極體連接到第二比較器14的反向輸入端。在第一比較器13輸出低電平時，將DC/DC變換器4的遙控端REM拉低使其停止輸出，同時還將接收輸出電流採樣信號的輸入端(第二比較器14的反向輸入端)拉低， 防止幹擾信號引起誤動作。電阻R20經第二輸入端A2連接到輸出電流採樣電路9，將電流採樣信號信號傳遞到第二比較器14的反向輸入端。第二比較器14的正向輸入端的電壓由基準電壓VREF經電阻R19和R15分壓得到。這個電壓同連接到第二比較器14反向輸入端的輸出電流採樣信號相比較。R21是防止誤動作的正反饋電阻。第二比較器14在儲能電機運轉時輸出低電平通過二極體D3將第一比較器13的反向輸入端拉低，第一比較器13因正向輸入端電壓高於反向輸入端而輸出高電平，強制DC/DC變換器4處於工作狀態，直到完成彈簧操作機構12儲能。輸出電流採樣電路9由差分放大器IC4及電阻R18、電阻R17、電容以6組成。為了不影響輸出電路阻抗，採樣電阻Rl選用一個阻值很小的電阻器，當有電流流過時它兩端會產生微小的電壓差，這個微小的電壓差就是初始的電流採樣信號。但由於這個初始的信號電壓幅值太低需要先進行放大後才能送到檢測及控制電路進行處理。差分放大器IC4能夠將微小的電壓信號放大20倍。採樣電阻Rl上得到的初始信號經電阻R17，R18和電容以6 進行RC濾波後輸送到差分放大器IC4的兩個輸入端IN+和IN-。差分放大器IC4把IN+和 IN-之間的電壓差放大20倍後從輸出端OUT輸出。[0024] 本實用新型與現有技術相比，優點在於交流電源停電時隨著待機時間的延長和操作次數的增加，儲能電路3的電壓逐漸下降，下降到DC/DC變換器4設置的(啟動/關斷) 閥值時，檢測及控制電路7使DC/DC變換器4停止工作。如果在DC/DC變換器4即將停止工作前按動了開關按鈕Kl，檢測及控制電路7會強制DC/DC變換器4完成這次彈簧儲能操作，保證斷路器或負荷開關完整的動作一次。
權利要求1.一種確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源，其特徵在於，所述直流電源包括連接220V交流電源的交流輸入濾波電路(1)依次串聯恆流充電電路(2)和儲能電路(3)；儲能電路C3)輸出端分兩條如下線路連接一條線路依次串聯有DC/DC變換器G)、採樣電阻R1、開關按鈕K1、彈簧操作機構(12)；另一條線路連接檢測及控制電路 (7)的第一輸入端Al，檢測及控制電路(7)的第二輸入端A2連接輸出電流採樣電路(9)的輸出端，輸出電流採樣電路(9)並聯在採樣電阻Rl兩端，檢測及控制電路(7)的第一輸出端Bl連接DC/DC變換器G)，檢測及控制電路(7)的第二輸出端B2連接監控裝置(10)。
2.根據權利要求1中所述的確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源， 其特徵在於，所述儲能電路(3)包括多個電容串聯構成電容組，再由多個電容組並聯構成超級電容器組儲能電路。
3.根據權利要求1中所述的確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源， 其特徵在於，所述檢測及控制電路(7)包括檢測及控制電路(7)的第一輸入端Al分兩條線路其中一條線路串聯電阻RM後通過第二輸出端B2連接監控裝置(10)；另一條線路依次串聯電阻R6和電阻R7後接地，電阻R6和電阻R7的節點A連接第一比較器(13)的正向輸入端，在節點A和接地之間並聯電容Cll ；第一比較器(13)的反向輸入端連接電阻R14和基準電壓VREF，第一比較器(1 的反向輸入端串聯電容C13後接地；第一比較器(13)的輸出端和其正向輸入端之間連接電阻R16後再連接兩個共陰極二極體D4，兩個共陰極二極體D4中的一個二極體經第一輸出端Bl連接DC/DC變換器(4)的遙控端REM ；兩個共陰極二極體D4中的另一個二極體連接第二比較器(14)的反向輸入端後串聯電容以9後接地；第一比較器(1 上端管腳分兩條線路，一條線路連接供電電壓VCC，另一條線路串聯電容C23 後接地；第一比較器(1 下端管腳接地；第二比較器(14)正向輸入端連接電阻R19和電阻R15之間節點B，電阻R15另一端接地，電阻R19另一端連接基準電壓VREF，基準電壓VREF串聯電容CM後接地；第二比較器 (14)輸出端和第一比較器(1 反向輸入端之間連接二極體D3，第二比較器(14)輸出端和其正向輸入端之間連接電阻R21 ；第二比較器(14)反向輸入端連接電阻R20—端，電阻R20 另連接第二輸入端A2，第二輸入端A2連接輸出電流採樣電路(9)。
4.根據權利要求1中所述的確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源， 其特徵在於，所述輸出電流採樣電路(9)包括差分放大器IC4、電阻R18、電阻R17、電容 C26 ；差分放大器IC4的兩個輸入端IN+和IN-之間連接電容C26，差分放大器IC4的輸入端IN+串聯電阻R17後接在採樣電阻Rl和開關按鈕Kl之間節點上；差分放大器IC4的輸入端IN-串聯電阻R18後接在採樣電阻Rl另一端；差分放大器IC4的輸出端OUT連接檢測及控制電路(7)的第二輸入端A2，差分放大器IC4的電源端VDD連接檢測及控制電路(7) 的基準電壓VREF，差分放大器IC4的接地端GND接地。
5.根據權利要求1中所述的確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源， 其特徵在於，所述監控裝置(10)是可視顯示屏。
專利摘要本實用新型公開一種確保斷路器和負荷開關的儲能電機儲能到位的直流電源，所述直流電源包括交流輸入濾波電路串聯恆流充電電路和儲能電路；儲能電路輸出端一條線路依次串聯有DC/DC變換器、採樣電阻R1、開關按鈕K1、彈簧操作機構；另一條線路連接檢測及控制電路第一輸入端A1，檢測及控制電路第二輸入端A2連接輸出電流採樣電路輸出端，輸出電流採樣電路並聯採樣電阻R1兩端，檢測及控制電路第一輸出端B1連接DC/DC變換器，檢測及控制電路的第二輸出端B2連接監控裝置。本實用新型有益效果是檢測及控制電路和輸出電流採樣電路控制DC/DC變換器，抑制電源能量不足時導致斷路器或負荷開關中彈簧操作機構儲能不到位，降低事故發生，滿足彈簧操作機構工作需要。
文檔編號H02M1/36GK201956900SQ201120088430
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者張婕, 杜洋, 王僑舉, 甄雪靈, 顧德明 申請人:天津市三源電力設備製造有限公司