合閘線圈保護裝置的製作方法
2023-10-17 16:58:54
專利名稱：合閘線圈保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統保護裝置，具體涉及一種合閘線圈保護裝置。
背景技術：
目前，無人值班變電站都已經得到普及，開關的分、合閘操作多從遠方或者監控裝置上進行。但由於35kV及以下變電站的開關質量並不能很嚴格的滿足現場惡劣運行環境的要求，運行一段時間後，合閘線圈經常燒毀。日常的缺陷處理工作中，更換合閘線圈佔了相當的工作量。當開關需由分狀態變為合狀態時，發出合閘信號以後，由於合閘保持迴路的存在，合閘線圈會一直帶電，直到開關成功合閘。在實際過程中，主要容易出現3種故障導致不能成功合閘並燒毀合閘線圈的1、電機未儲能，2、儲能電機輔助接點燒毀，3、開關合閘過程中的機械卡塞，如五防機械閉鎖等。操作迴路必須有帶電保持迴路是已有條文規定的，所以當開關合閘不成功時，由於合閘線圈一直帶電，當帶電時間大約8秒後，合閘線圈開始急劇發熱，大約20秒後，最終將導致合閘線圈的燒毀。如果在合閘不成功之後，能夠及時斷開控制電源，就可以避免合閘線圈的燒毀，但現在大部分操作都在遠方完成，當出現開關合閘不成功時，操作人員不可能及時的斷開控制電源，合閘線圈的燒毀變得不可避免。另外，合閘線圈往往處於開關機構的中間部位，隨著開關的一體化設計逐漸增多，開關體積更小，結構更為精巧，更換拆除處於中間部位燒壞的合閘線圈很困難，檢修停電時間也被延長，嚴重影響供電可靠性。操作迴路必須有帶電保持迴路是已有條文規定的，所以帶電保持功能是不能改變的。此前，也有人提出過關於分合閘迴路保護器的問題。但基本原理是通過分合閘時突變的電流來啟動保護裝置。但該保護器也有以下不足之處1、就是同一型號的開關，由於生產廠家、合閘線圈型號的不同，合閘電流也不同，啟動判定並不非常準確，不具有普遍適用性；
2、若要檢測電流必須將電流檢測元件串入迴路，這樣對原有迴路的線圈上的電壓分配造成影響。操作迴路的電阻是有嚴格要求的，如果檢測元件分壓過高，將造成線圈兩端的電壓降低，進而造成開關不能合閘；3、原有的電子元件可靠性差，在操作迴路中串入可靠性不高的器件，反而增加了操作迴路的不穩定性。如果器件燒毀，必然造成控制迴路斷線。出現事故時不能分合閘，引起事故進一步擴大；4、原有器件體積大，結構複雜，不便於安裝使用。所以，時至今日，新安裝設備中也沒有出現對合閘迴路的保護，反倒是五防裝置越來越多，機械閉鎖越來越多，這樣的現狀就更易造成合閘線圈的燒毀。
發明內容
本發明的目的在於提供一種合閘線圈保護裝置，解決目前合閘開關控制不穩定不可靠，容易出現合閘不成功導致線圈被燒毀的問題。為解決上述的技術問題，本發明採用以下技術方案一種合閘線圈保護裝置，包括與開關的分合閘電路中的合閘線圈HQ串聯的繼電器JDl的常閉接點，以及依次串接的用於控制繼電器JDl常閉接點通斷的分壓取樣電路、反向電路和控制保護電路，其中
所述分壓取樣電路有兩個，一個與分合閘電路中的合閘線圈HQ連接，另一個和合閘電路中分閘線圈TQ連接，用於將合閘線圈HQ和分閘線圈TQ處的電壓分壓輸出；
所述反向電路有兩個，分別與兩個分壓取樣電路串接，用於將分壓取樣電路輸出的電壓轉換成控制保護電路可接收的電壓；
控制保護電路，用於根據兩個分壓取樣電路採集到的電壓和預定時間，控制繼電器JDl的通斷。更進一步的技術方案是上述連接至合閘線圈HQ的分壓取樣電路主要是由53kQ的電阻Rl、2kQ的電阻R2和27kQ的電阻R8構成，其中Rl連接分合閘電路中的合閘線圈HQ，所述電阻R2 —端和電阻Rl串接，另一端接地，電阻R8 —端連接於電阻Rl和電阻R2之 間，另一端連接反向電路；所述連接至分閘線圈TQ的分壓取樣電路主要是由53kQ的電阻R3、2kQ的電阻R4和27kQ的電阻RlO構成，其中R3連接分合閘電路中的合閘線圈HQ，所述電阻R4 —端和電阻R3串接，另一端接地，電阻RlO —端連接於電阻R3和電阻R4之間，另一端連接反向電路。更進一步的技術方案是上述與合閘線圈HQ串接的反向電路主要由LM358AM運算放大器和27k Ω的電阻R7構成，其中所述電阻R7並接與LM358AM運算放大器的負極輸入端和輸出端，分壓取樣電路與LM358AM運算放大器的負極輸入端相連接；所述與分閘線圈TQ串接的反向電路主要由LM358AM運算放大器和27kQ的電阻R9構成，其中所述電阻R9並接與LM358AM運算放大器的負極輸入端和輸出端，分壓取樣電路與LM358AM運算放大器的負極輸入端相連接。更進一步的技術方案是上述控制保護電路主要是由LCP915型單片機、8050型三極體Ql構成，合閘線圈HQ轉換的電壓從LCP915單片機的6腳接入，分閘線圈TQ轉換的電壓從LCP915單片機的7腳接入，8050型三極體Ql的基極連接於LCP915型單片機的I腳，8050型三極體Ql的發射極接地，集電極連接繼電器JD1。更進一步的技術方案是上述控制保護電路還連接有LED發光二極體Dl構成的報警提示電路和LED發光二極體D2構成的工作提示電路。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明是基於採集開關控制迴路合閘前後採集點電壓變化的原理，不僅能夠在合閘不成功時及時的控制合閘線圈的電路的斷開，可靠的避免了合閘線圈被燒毀的現象，有以下優點不需要將檢測迴路串入合閘迴路中，減少了對合閘迴路的影響，即便出現故障，也不會影響合閘迴路；外部迴路設計簡潔，便於排查迴路故障；便於安裝，體積小巧，可以直接安裝在保護屏或者保護裝置旁，即便出現故障，也可以輕易更換；無需打開斷路器櫃門，也不用停電掛接地線，提高了工作安全性，減少了停電檢修時間。
圖1為現有的合閘電路連接示意圖。圖2為本發明合閘線圈保護裝置中繼電器常閉接點在合閘電路中的安裝位置示意圖。
圖3為本發明合閘線圈保護裝置一個實施例的電路連接圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。現有的合閘電路如圖1所示，操作KK開關，常開接點9、10接點變位為接通，或者採用遠控合閘方式接點YH接通之後，合閘保持繼電器HBJ帶電，HBJ輔助接點閉合。之後，即便KK開關9、10接點或者遠控合閘接點YH斷開之後，合閘線圈HQ依然帶電，直至合閘成功，這個過程正常約需O. 2秒。由於開關的輔助接點DLl變位約需O. 2秒時間，所以在這過程中5、6號接線端子電壓均為0V。合閘成功後合閘線圈HQ前的開關的輔助常閉接點DLl變位為斷開，5號接線端子電壓為0V。跳閘線圈TQ前的開關的輔助常開接點DL2變位為閉合，6號接線端子電壓為-110V。開關合閘正常狀態序列下5、6點電位序列表見表I。
正常合閘狀態序列|5號接點電壓(V) |6號接點電壓(V) j保持狀態
分位__110_O_保持
合閘瞬間_O_O_小於O. 2秒
合閘成功_O_-110_保持_如果開關因為各種原因不能合閘成功，開關的輔助接點DL1、DL2均不變位，合閘不成功狀態序列下5、6點電位序列表見表2。可見5、6號接線端子電壓均為0V。可見，如果開關因為各種原因不能合閘成功，開關的輔助接點DLl就不能斷開。合閘線圈HQ—直帶電的情況下，20秒後會導致合閘線圈燒毀。
合閘異常狀態序列|5號接點電壓(V) |6號接點電壓(V) j保持狀態
分位_^llO_O_保持
合閘瞬間_O_O_小於O. 2秒
合閘不成功|θ|θI保持圖2和圖3示出了本發明合閘線圈保護裝置的一個實施例包括與開關的分合閘電路中的合閘線圈HQ串聯的繼電器JDl的常閉接點，以及依次串接的用於控制繼電器JDl常閉接點通斷的分壓取樣電路、反向電路和控制保護電路，其中，
所述分壓取樣電路有兩個，一個與分合閘電路中的合閘線圈HQ連接，另一個和合閘電路中分閘線圈TQ連接，用於將合閘線圈HQ和分閘線圈TQ處的電壓分壓輸出，即可以將合閘線圈HQ和分閘線圈TQ處的-110V電壓分壓成-4V輸出；
所述反向電路有兩個，分別與兩個分壓取樣電路串接，用於將分壓取樣電路輸出的電壓轉換成控制保護電路可接收的電壓，即分壓成-4V的電源轉換成+4V ；
控制保護電路，用於根據兩個分壓取樣電路採集到的電壓和預定時間，控制繼電器JDl的通斷。根據本發明合閘線圈保護裝置的另一個實施例，連接至合閘線圈HQ的分壓取樣電路主要是由53kQ的電阻Rl、2kQ的電阻R2和27kQ的電阻R8構成，其中Rl連接分合閘電路中的合閘線圈HQ，所述電阻R2 —端和電阻Rl串接，另一端接地，電阻R8 —端連接於電阻Rl和電阻R2之間，另一端連接反向電路；所述連接至分閘線圈TQ的分壓取樣電路主要是由53k Ω的電阻R3、2kQ的電阻R4和27kQ的電阻RlO構成，其中R3連接分合閘電路中的合閘線圈HQ，所述電阻R4 —端和電阻R3串接，另一端接地，電阻RlO —端連接於電阻R3和電阻R4之間，另一端連接反向電路。因為單片機能夠識別的電壓在(T5V，而5、6點電壓為-110V，所以先將-110降壓為-4V，即圖2中的V1、V2點，這樣，即使在輸入電壓波動的情況下，單片機也能可靠的識別輸入的信號。分壓採用電阻分壓，圖2中5、6點的輸入信號-110V由電阻Rl、R2，R3、R4組成，分壓為-4V。因為5、6點的兩個分壓電路的工作原理及狀態完全一樣，現用5點的分壓電路來說明電路的設計原理；根據分壓公式UK1 / UE2 = R1/R2，因為UK2 = -4V，Um =-110V-(-4V)=-106Vj；fW:R/R3 = 106/4 = 26.5。為了減小分壓電阻耗散功率對迴路的影響，分壓電阻上的最大電流為2mA，據I總=U總/R總，則有R總=U總/I總=110V/0. 002 =55000 Ω , R2= Ue2 / I 總=-4V/0. 002 = 2KΩ，貝Ij Rl = 55KΩ - 2ΚΩ = 53 ΚΩ。這樣，在接點3和接點4就得到分壓後的電壓-4V。根據取樣電路計算可知，電路中電阻的最大耗散功率為P= I2R =(0. 002)2 X 55ΚΩ = O. 22W，為減少取樣電阻的發熱量，增大電路工作的可靠性，電阻選擇2W的電阻，為提高取樣精度，減少溫漂，選用2W的5色環金屬膜高精度電阻。因為控制保護電路中採用的單片機能夠識別的電壓在(T5V，而經電阻分壓後接點Vl和接點V2的電壓為-4V，因此需將它反向，將接點Vl和接點V2的電壓輸入到運放LM358的 反相輸入端，LM358應用為1:1的反相比例放大器，則-4V的取樣電壓經LM358的反相比例放大變換為+4V，可被單片機LPC915識別的電壓信號。單片機程序根據6、7腳I/O輸入口輸入電壓的狀態，去控制相應的電路。LM358為雙運算放大器，接點V1、V2各用1/2。根據本發明合閘線圈保護裝置的另一個實施例，與合閘線圈HQ串接的反向電路主要由LM358AM運算放大器和27k Ω的電阻R7構成，其中所述電阻R7並接與LM358AM運算放大器的負極輸入端和輸出端，分壓取樣電路與LM358AM運算放大器的負極輸入端相連接；所述與分閘線圈TQ串接的反向電路主要由LM358AM運算放大器和27k Ω的電阻R9構成，其中所述電阻R9並接與LM358AM運算放大器的負極輸入端和輸出端，分壓取樣電路與LM358AM運算放大器的負極輸入端相連接。控制電路選用8BIT的LCP915單片機，該單片機是飛利浦半導體公司推出的低功耗工業級單片機，內部集成振蕩器，工作時不需外接任何輔助電路，電路結構簡單，可靠性高；內部還有4Kbyte的程序空間,可供用戶編程使用。利用單片機內部的可編程定時器，根據合閘狀態序列表表1、表2，編制相應程序來控制合閘線圈保護裝置的工作。當接點5、6點電壓變為0V，由取樣分壓、反向電路輸出到單片機6、7腳，程序啟動定時器，如果接點5、6點電壓一直為0V，定時2s到後，繼電器JDl常閉接點
3、4斷開跳閘迴路，常開接點7、8閉合，可接入遠動信號裝置發出合閘不成功警報，同時報警燈點亮。不管當前接點5、6點電壓如何，程序定時器繼續計時，再過IOs後，，則單片機程序輸出復位控制信號，電路回到原來狀態。LPC915的3腳為上電復位功能腳，3腳連接電阻Rll接到電源+5V，單片機上電復位後即可正常工作，10腳為工作電源+5v，Cl為電源濾波電容。根據本發明合閘線圈保護裝置的另一個實施例，控制保護電路主要是由LCP915型單片機、8050型三極體Ql構成，合閘線圈HQ轉換的電壓從LCP915單片機的6腳接入，分閘線圈TQ轉換的電壓從LCP915單片機的7腳接入，8050型三極體Ql的基極連接於LCP915型單片機的I腳，8050型三極體Ql的發射極接地，集電極連接繼電器JD1。根據本發明合閘線圈保護裝置的另一個實施例，控制保護電路還連接有LED發光二極體Dl構成的報警提示電路和LED發光二極體D2構成的工作提示電路。單片機程序判斷採集的合閘狀態序列設定值為不成功2秒後，LPC915第I腳輸出控制執行信號，高電平；驅動三極體Ql導通，驅動繼電器JDl動作，常閉接點3、4斷開跳閘迴路，常開接點7、8閉合，可接入遠動信號裝置發出合閘不成功警報。同時單片機第14腳輸出低電平，報警燈點亮。二極體D15是繼電器JDl的續流二極體，防止JDl工作時自激。三極體Ql型號為8050、二極體D15型號為1N4148，繼電器JDl的型號為RELAY. D，要求繼電器工作電壓為5v、觸點工作電流為5A。報警指示燈為發光二極體D1，單片機第14腳輸出低電平，報警指示燈亮，提醒用戶。報警指示燈的聯接為電源+5V連接電阻R13後與二極體Dl正極串聯後負極連接LPC915第14腳。工作指示燈，電源+5V連結電阻R33後與二極體D2正極串聯後負極直接接地，設備接入工作電源後，工作指示燈發光，表明設備開始工作。開關處於分斷位置時，合閘線圈HQ前的開關輔助常閉接點DL1，串入的保護裝置的JDl常閉接點處於閉合位置，5號接線端子電壓為-110V。6號接線端子電壓為0V。當開關需由分狀態變為合狀態時，如採用本地合閘方式操作KK開關，常開接點9、10接點變位為接通。或者採用遠控合閘方式接點YH接通之後，合閘保持繼電器HBJ帶電，HBJ輔助接點閉合。之後，即便KK開關9、10接點或者遠控合閘接點YH斷開之後，合閘線圈HQ依然帶電。如果開關因為各種原因不能合閘成功，合閘保護裝置開始啟動內部保護迴路，定時2s到後，繼電器JDl動作，常閉接點斷開跳閘迴路，常開接點7、8閉合，(用來接入遠動信號裝置發出合閘不成功報警，)同時報警燈點亮。此時不管當前接點5、6點電壓如何，則定時器繼續計時，再過IOs後，，則單片機輸出復位控制信號，電路回到原來狀態。此時可以重新嘗試合閘。如果數次嘗試合閘不成功，就需讓檢修人員檢查故障原因了。儘管這裡參照本發明的多個解釋性實施例對本發明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則範圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開、附圖和權利要求的範圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對於本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。
權利要求
1.一種合閘線圈保護裝置，其特徵在於包括與開關的分合閘電路中的合閘線圈HQ串聯的繼電器JDl的常閉接點，以及依次串接的用於控制繼電器JDl常閉接點通斷的分壓取樣電路、反向電路和控制保護電路，其中 所述分壓取樣電路有兩個，一個與分合閘電路中的合閘線圈HQ連接，另一個和合閘電路中分閘線圈TQ連接，用於將合閘線圈HQ和分閘線圈TQ處的電壓分壓輸出； 所述反向電路有兩個，分別與兩個分壓取樣電路串接，用於將分壓取樣電路輸出的電壓轉換成控制保護電路可接收的電壓； 控制保護電路，用於根據兩個分壓取樣電路採集到的電壓和預定時間，控制繼電器JDl的通斷。
2.根據權利要求1所述的合閘線圈保護裝置，其特徵在於所述連接至合閘線圈HQ的分壓取樣電路主要是由53kΩ的電阻Rl、2kQ的電阻R2和27kQ的電阻R8構成，其中Rl連接分合閘電路中的合閘線圈HQ，所述電阻R2 —端和電阻Rl串接，另一端接地，電阻R8 —端連接於電阻Rl和電阻R2之間，另一端連接反向電路；所述連接至分閘線圈TQ的分壓取樣電路主要是由53kQ的電阻R3、2kQ的電阻R4和27kQ的電阻RlO構成，其中R3連接分合閘電路中的合閘線圈HQ，所述電阻R4 —端和電阻R3串接，另一端接地，電阻RlO —端連接於電阻R3和電阻R4之間，另一端連接反向電路。
3.根據權利要求1所述的合閘線圈保護裝置，其特徵在於所述與合閘線圈HQ串接的反向電路主要由LM358AM運算放大器和27k Ω的電阻R7構成，其中所述電阻R7並接與LM358AM運算放大器的負極輸入端和輸出端，分壓取樣電路與LM358AM運算放大器的負極輸入端相連接；所述與分閘線圈TQ串接的反向電路主要由LM358AM運算放大器和27kQ的電阻R9構成，其中所述電阻R9並接與LM358AM運算放大器的負極輸入端和輸出端，分壓取樣電路與LM358AM運算放大器的負極輸入端相連接。
4.根據權利要求1所述的合閘線圈保護裝置，其特徵在於所述控制保護電路主要是由LCP915型單片機、8050型三極體Ql構成，合閘線圈HQ轉換的電壓從LCP915單片機的6腳接入，分閘線圈TQ轉換的電壓從LCP915單片機的7腳接入，8050型三極體Ql的基極連接於LCP915型單片機的I腳，8050型三極體Ql的發射極接地，集電極連接繼電器JD1。
5.根據權利要求1所述的合閘線圈保護裝置，其特徵在於所述控制保護電路還連接有LED發光二極體Dl構成的報警提示電路和LED發光二極體D2構成的工作提示電路。
全文摘要
本發明公開了一種合閘線圈保護裝置，包括與開關的分合閘電路中的合閘線圈HQ串聯的繼電器JD1的常閉接點，以及依次串接的用於控制繼電器JD1常閉接點通斷的分壓取樣電路、反向電路和控制保護電路，其中所述分壓取樣電路有兩個，一個與分合閘電路中的合閘線圈HQ連接，另一個和合閘電路中分閘線圈TQ連接；所述反向電路有兩個，分別與兩個分壓取樣電路串接，用於將分壓取樣電路輸出的電壓轉換成控制保護電路可接收的電壓；控制保護電路，用於根據兩個分壓取樣電路採集到的電壓和預定時間，控制繼電器JD1的通斷。本發明是基於採集開關控制迴路合閘前後採集點電壓變化的原理，不僅能夠在合閘不成功時及時的控制合閘線圈的電路的斷開，可靠的避免了合閘線圈被燒毀的現象。
文檔編號H02H7/22GK103022985SQ20121051989
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者朱銳, 魏建川, 伍強 申請人:四川省電力公司內江電業局, 國家電網公司