綜合數字繼電器的製作方法
2023-04-24 02:48:36 1
專利名稱：綜合數字繼電器的製作方法
技術領域：
本實用新型所涉及的是一種綜合數字繼電器，屬繼電保護技術領域。
背景技術：
隨著電力系統的發展，綜合數字繼電器已成為繼電保護的發展方向，已逐步取代了傳統的電磁的繼電器保護。綜合數字繼電器的出現使電力系統保護的二次設計更簡單，可靠性更高，保護功能更完善，便於信息的管理與交換，維護調試工作量小。因我國電力系統的控制電路大多採用直流電源，斷開點的拉弧能力很重要。隨著綜合數字繼電器的體積日趨緊湊，對繼電器的拉弧能力就顯得更重要，更為迫切。但現有的這類綜合數字繼電器的拉弧能力普遍都較差，常出現接點燒壞現象。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種工作可靠，拉弧能力強，適合於我國應用的保護功能齊全的綜合數字繼電器。本綜合數字繼電器的組成是，電壓電流互感器連於電壓電流採樣電路再通過A/D轉換電路連於單片機，看門狗電路、開關量輸入電路、脈衝量輸入電路各自分別連於單片機，顯示器通過顯示控制器與單片機相連，分合閘電路及信號繼電器通過驅動接口與單片機相連，串行通訊接口、狀態信號電路、位置信號電路分別與單片機相連。
本綜合數字繼電器與現有技術相比，系統的運行情況一目了然，工作可靠。同時還有經光電隔離的串行通訊接口與單片機相連，可實現與遠方調度中心進行通信，可實現遙測、遙信、遙控、遙調功能，並可實現定值的遠方查詢及整定，遠方保護壓板投退等遠方控制功能。
圖1、綜合數字繼電器組成方框圖。
圖2、綜合數字繼電器的分合閘電路原理圖。
圖3-9為該綜合數字繼電器的實施例圖。
圖1中標號名稱1、電壓互感器PT，2、電流互感器CT，3、電壓電流採樣電路，4、脈衝量輸入電路，5、開關量輸入電路，6、看門狗電路，7、A/D轉換電路，8、單片機，9、顯示控制器，10、顯示器，11、驅動接口，12、分合閘電路及信號繼電器，13、串行通訊接口，14、狀態信號電路，15、位量信號電路。
圖2中符號名稱J1、控制繼電器，J2、自保持繼電器，D1、D2是二極體。
圖3是單片機(CPU)電路組成圖。圖中各方框圖名稱(A)是阻容濾波電路，(B)是上拉電阻，(C)是E2PROM存儲器，(D)是運放器，(E)是看門狗電路，U1是單片機(CPU)，U5是鎖存器，U15是RAM貯存器，U16是ROM貯存器。
圖4中各方框圖名稱(F)是串行通信接口電路，(G)是信號繼電器控制電路，(H)是可編程邏輯電路。
圖5是開關量輸入電路。
圖6是電壓電流採樣電路。
圖7中各方框圖名稱(I)是指示燈驅動電路，(J)是鍵盤控制電路。
圖8是電壓電流互感器。
圖9是電源電路。
具體實施方式
根據附圖敘述本綜合數字繼電器的具體實施方式
及工作原理。
由圖1的組成框圖可知，本綜合數字繼電器的組成是，電壓互感器1與電流互感器2連於電壓電流採樣電路3再通過A/D轉換器7連於單片機(CPU)8；脈衝量輸入電路4，並關量輸入電路5，看門狗電路6以及串行通信接口電路13，狀態信號電路14和位置信號電路15分別各自連於單片機8；顯示器10通過顯示控制器9連於單片機8；分合閘電路及信號繼電器12通過驅動接口11連於單片機。
分合閘電路如圖2所示。即在分合閘電路出口串聯一個控制繼電器J1，直接利用繼電器觸點作為分合閘控制接點，在分合閘迴路中還串聯一個自保持繼電器J2，控制繼電器常開觸點與自保持繼電器的常開觸點並聯，同時連於自保持繼電器的線圈一端。因自保持繼電器釋放電壓電流很小，必須是控制迴路有明顯斷開點才能釋放。如斷路器輔助接點未斷開，控制迴路中沒有斷開點，則保持繼電器一直吸合，其觸點與控制繼電器的觸點並聯，控制繼電器觸點不會拉弧，直到控制迴路有斷點後，自保持繼電器才釋放。這樣就使斷路器輔助接點未斷開時裝置的分閘出口就不會釋放，保證不會因為觸點燒壞而無法使用。為了使自保持繼電器有一個穩定的工作電壓，在繼電器上並聯兩個串聯的非線性二極體D1與D2，當正嚮導通時使二極體上的壓降正好可保證自保持繼電器正常工作。PA200綜合數字繼電器，控制繼電器可選用松下繼電器ST2-12V，觸頭容量為380VAC，8A。自保持繼電器可選用松下繼電器ST2-1.5V，啟動電壓約為0.9V，釋放電壓約0.35V。二極體可選用大功率二極體6A10。
圖3～9是以PA200為例的綜合數字繼電器實施圖，分述如下，圖3是單片機(CPU)電路組成圖，其中，單片機(CPU)U1，具有A/D轉換功能，採用16位80C196單片機。阻容濾波電路A共有8路，每路由電阻與電容並聯後分別連於單片機U1，阻容濾波電路A的輸入信號AINB1～AINB8來自於圖6所示的電壓電流採樣電路。上拉電阻B有6路，每路電阻的一端分別與之對應的運放器D的運放器相連後連於單片機，運放器D的輸出TXDEN1連於圖4中的串行通信接口電路F，SIG1～SIG4及SIGQD連於圖4中的信號繼電器控制電路G，6個上拉電阻的另一端均與電壓為+5V的電源相連。與單片機U1相連的看門狗電路E，定時產生復位信號，以防止單片機U1中程序亂跑時能自動復位，採用MAX705晶片(其中FIN接點連於圖6左下角運放器2262輸出端)。單片機外擴的程序貯存器ROM和數據貯存器RAM及鎖存器U5通過總線AD連於單片機，(ADSS總線連於液晶顯示電路屬現有技術)，程序貯存器ROM採用27512晶片，數據貯存器RAM採用62256晶片。為實現地址和數據線復用，鎖存器U5，採用74HC573晶片.與單片機相連的貯存器C是兩片E2PROM，採用25F016晶片。
圖4中三個電路分別是串行通信接口電路F，信號繼電器控制電路G和可編程邏輯電路H。其中串行通信接口電路F中的輸入信號TXD1、RXD、YXDEN1來自於單片機，各自經光電隔離晶片521-2、521-2、521-1實現光電隔離，發送至兩片專用通訊晶片MAX487輸入端，輸出端連至通訊接口，實現通訊功能。信號繼電器控制電路G的5個輸入信號來自於圖3中運放器D的輸出信號，經光電隔離晶片隔離後，再經驅動晶片MC1413驅動圖8中右邊各信號繼電器DSP2A。可編程邏輯電路H包括一片PAL22V10晶片和兩片74HC245晶片通過總線AD連於單片機，其中PAL22V10以擴展單片機的外圍接口，輸出ROM、RAM晶片的控制信號。兩片74HC245晶片分別用來引入來自於圖5開關量輸入電路的開關量信號和圖7中的鍵盤控制電路J的控制信號。
圖5是開關量輸入電路，其輸入端的XIN1～CIN8連於圖4中可編程邏輯電路H中U13這一晶片74HC245的輸出端，此各輸入信號經各自的光電隔離晶片分別連於二極體D2～D9正極，而這8個二極體的負極均與光電隔離晶片中的發光二極體正極COM1相連。電阻VR1A～VR1H的一端均連於電壓為+5V的電源，另一端分別連於各自的光電隔離晶片。電容C12～C25並聯後連於電壓+5V的電源與接地之間。即開關量信號經濾波和光電隔離後送入單片機中進行控制。
圖6是電壓電流採樣電路，其輸入端信號ADIN1～ADIN8來自於圖8的電壓電流互感電路的電壓電流信號，此電壓電流信號經各自的運放器放大後送入圖3單片機電路中的阻容濾波電路A的輸入端。
圖6中左下角的兩個運放器2262是用於連接測頻儀器，其中FIN接點連於圖3中看門狗電路E的FIN接點。
圖7中有指示燈驅動電路I和鍵盤控制電路J。鍵盤控制電路中的KEY1～KEY8鍵盤的晶片SN74LS245與指示燈驅動電路I中的驅動晶片SN74LS273對應相連，驅動晶片SN74LS273的輸出端與發光二極體D1～D6的負極相連接。鍵盤控制電路J中的鍵盤S1～S2連於圖3單片機電路中的上拉電阻B。
圖8是電壓互感器PT和電流互感器CT電路。電網中採樣的電壓信號一般為100V、電流信號一般為5A，保護電流最大可至100A，要讓單片機能進行A/D轉換，需將電壓電流信號經電壓電流變換器轉換成小電壓、小電流信號，經放大後送至單片機。
圖8右邊電路是信號繼電器DSP2A，連於圖4中信號繼電器控制電路G的MC1413晶片輸出端。
圖8中間的電路是控制迴路斷線監測電路，並聯在圖2TJ+與TJ之間。
圖9是電源電路，為提高電源的抗幹擾能力，該電源電路由市電經抗雷電路連於抗幹擾電路再連於專用電源模塊4NIC-KM10，其輸出經濾波電路獲得-12V、+5V和+12V的輸出電壓。
未提到的電路均為現有技術。
本綜合數字繼電器的基本工作原理是，從電網一次設備電流互感器CT及電壓互感器PT採樣來的電壓電流信號，經電壓電流採樣電路的精密電壓電流變換器採樣，經低通濾波後，再經8選1多路開關，高精度運算放大器放大，即幅保護，變換成一定幅度的交流電壓信號，經A/D轉換後的數字量通過單片機運算、處理，同時，單片機接收經光電隔離的脈衝信號和遙控輸入信號量以及通過鍵盤查詢，整定定值等候輸入信號，所有信號經單片機運算、處理後，發出相應的跳合閘信號和告警信號到驅動接口電路，驅動接口電路將這些信號送到出口繼電器板，出口繼電器板上的跳合閘繼電器觸點接通斷路器的跳合閘迴路，告警信號繼電器接通告警迴路。同時單片機發出相應的位置，狀態信號，所有信號測量，保護動作值，跳合閘變位記錄，整定過程，查詢過程，故障，遙控量，時間等均在顯示器上顯示。
權利要求1.一種綜合數字繼電器，其特徵在於，電壓電流互感器分別連於電壓電流採樣電路，再通過A/D轉換電路連於單片機；看門狗電路、開關量輸入電路、脈衝量輸入電路各自分別連於單片機，顯示器通過顯示控制器與單片機相連，分合閘電路及信號繼電器通過驅動接口與單片機相連，串行通訊接口、狀態信號電路、位置信號電路均各自分別連於單片機。
2.根據權利要求1所述的綜合數字繼電器，其特徵在於分合閘電路出口串聯一個控制繼電器，直接利用繼電器觸點作為分合閘控制接點，在分合閘迴路中串聯一個自保持繼電器，控制繼電器的常開觸點與自保持繼電器的常開觸點並聯，同時連於自保持繼電器線圈，自保持繼電器還並聯兩個串聯的二極體。
專利摘要一種綜合數字繼電器屬繼電保護技術領域，其組成是電壓、電流互感器(1)、(2)連於電壓電流採樣電路(3)，通過A/D轉換電路(7)連於單片機(8)，脈衝量輸入電路(4)、開關量輸入電路(5)、看門狗電路(6)分別連於單片機，顯示器(10)通過顯示控制器(9)與單片機相連，單片機通過驅動接口(11)連於分合閘電路及信號繼電器(12)，單片機還分別連於串行通訊接口(13)、狀態信號電路(14)及位置信號電路(15)。具有工作可靠，拉弧能力強，功能齊全的特點。
文檔編號H02H3/00GK2539274SQ01272780
公開日2003年3月5日 申請日期2001年12月12日 優先權日2001年12月12日
發明者雷沛, 王俊峰, 毛慶, 林川 申請人:南京因泰萊電器股份有限公司