一种具有故障检测功能的电子式同步检查继电器的制作方法

1.本实用新型涉及继电器技术领域，具体为一种具有故障检测功能的电子式同步检查继电器。


背景技术：

2.水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出，是水电站生产电能的主要动力设备。水轮发电机组在开机并网的过程中需要通过机组隔离变压器实时测量发电机组的电压信号，并通过电网隔离变压器实时跟踪电网的电压信号，以实现发电机组与电网的同步及并网。而同步检查继电器是用于对发电机组和电网的电压信号进行分析比较，以输出一个较为准确的并网合闸信号。
3.现有的同步检查继电器，当得到的发电机组的电压信号与电网的电压信号相比电压相位超前或滞后在30
°
以下时判定为动作条件，其他为非动作条件。但是，当隔离变压器中的一个或两个出现故障时，该同步检查继电器输出的并网合闸信号是不准确的。例如，当两个隔离变压器都出现故障时（应该判定为非动作条件），但是两隔离变压器因故障无输出，所以两者的电压相位差为0
°
，符合发电机组的电压信号与电网的电压信号相比电压相位超前或滞后在30
°
以下的情况（实际判定为动作条件），会输出并网合闸信号，导致合闸误动作，进而会对发电机组和电网产生冲击。
4.即现有的同步检查继电器不具有对隔离变压器的故障检测功能，只有当两个隔离变压器都没有故障时，其输出的并网合闸信号才是准确的，而当隔离变压器中的一个或两个出现故障时，其输出的并网合闸信号会有误。因此，需要对现有的电子式同步检查继电器进行改进，使得当隔离变压器出现故障时，也能保证同步检查继电器输出的并网合闸信号准确无误。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种具有故障检测功能的电子式同步检查继电器，能够判定隔离变压器是全损坏、单损坏还是全无损，从而提高了同步检查继电器输出的并网合闸信号的准确性。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有故障检测功能的电子式同步检查继电器，包括全损坏条件检测电路和单损坏条件检测电路；
7.所述全损坏条件检测电路包括锁存器rs1，锁存器rs2，电阻r57，电阻r58和电阻r52；所述锁存器rs1的输入引脚3与所述锁存器rs2的输出引脚4连接，所述锁存器rs2的输入引脚5与所述锁存器rs1的输出引脚1连接；所述电阻r57的第一端输入检测电压ck+，所述电阻r58的第一端输入检测电压ck-，所述电阻r57的第二端及所述电阻r58的第二端均与所述电阻r52的第一端连接，所述电阻r52的第二端与所述锁存器rs2的输入引脚6连接；
8.所述单损坏条件检测电路包括比较器s，电阻r53，电阻r54，电阻r51，电阻r55，电
阻r56，电阻r50，可调电阻rt2，反向器u2，电阻r60和电阻r59；所述电阻r53的第一端输入检测电压ck+，所述电阻r54的第一端输入检测电压ck-，所述电阻r53的第二端及所述电阻r54的第二端均与所述电阻r51的第一端连接，所述电阻r51的第二端与所述比较器s的正输入引脚5连接；所述可调电阻rt2的第一不变端与所述电阻r55的第一端连接，所述电阻r55的第二端接电源，所述可调电阻rt2的第二不变端与所述电阻r56的第一端连接，所述电阻r56的第二端接地，所述可调电阻rt2的第三调节端与所述电阻r50的第一端连接，所述电阻r50的第二端与所述比较器s的负输入引脚6连接；所述比较器s的输出引脚7与所述反向器u2的输入引脚4连接，所述反向器u2的输出引脚13与所述电阻r60的第一端连接，所述电阻r60的第二端接电源，所述电阻r59的第一端与所述反向器u2的输入引脚4连接，所述电阻r59的第二端与所述电阻r60的第二端连接。
9.作为优选，所述电子式同步检查继电器还包括并网合闸电路，具体包括发布器b，反向器u3和继电器k；所述发布器b的输入引脚1与所述锁存器rs1的输出引脚1连接，所述发布器b的输入引脚2与所述反向器u2的输出引脚13连接，所述发布器b的输出引脚4与所述反向器u3的输入引脚1连接，所述反向器u3的输出引脚16与所述继电器k的常开触点脚14连接，所述继电器k的常开触点脚13与电源连接。
10.作为优选，所述并网合闸电路还包括二极管d，所述二极管d的正极与所述继电器k的常开触点脚14连接，所述二极管d的负极与所述继电器k的常开触点脚13连接。
11.作为优选，所述电子式同步检查继电器还包括合闸指示灯电路，具体包括反向器u4，电阻r62和指示灯l；所述反向器u4的输入引脚2与所述发布器b的输出引脚4连接，所述反向器u4的输出引脚15与电阻r62的第一端连接，所述电阻r62的第二端与所述指示灯l的负极连接，所述指示灯l的正极接电源。
12.作为优选，所述电阻r62的阻值为2.5kω。
13.作为优选，所述电子式同步检查继电器还包括合闸信号输出电路，具体包括反向器u5；所述反向器u5的输入引脚4与所述发布器b的输出引脚4连接，所述反向器u5的输出引脚13输出并网合闸信号tjj_1h。
14.作为优选，所述电子式同步检查继电器还包括锁存器复位电路，具体包括反向器u1，可调电阻rt1和电容c；所述反向器u1的输入引脚6输入的合闸信号tjj_1a，所述反向器u1的输出引脚11与所述锁存器rs1的输入引脚2连接；所述可调电阻rt1的第一不变端与电源连接，所述可调电阻rt1的第二不变端与所述电容c的正极连接，所述电容c的负极接地，所述可调电阻rt1的第三调节端与所述反向器u1的输出引脚11连接，所述电容c的正极与所述反向器u1的输出引脚11连接。
15.作为优选，所述可调电阻rt1的阻值为1mω。
16.作为优选，所述电阻r57的阻值为39kω，所述电阻r58的阻值为20kω，所述电阻r52的阻值为10kω。
17.作为优选，所述电阻r53的阻值为20kω，所述电阻r54的阻值为20kω，所述电阻r51的阻值为10kω，所述电阻r55的阻值为4.7kω，所述电阻r56的阻值为18kω，所述电阻r50的阻值为10kω，所述可调电阻rt2的阻值为10kω，所述电阻r60的阻值为20kω，所述电阻r59的阻值为20kω。
18.有益效果
19.本技术的电子式同步检查继电器能够通过全损坏条件检测电路判定隔离变压器是全损坏条件还是单损坏条件/全无损条件，当隔离变压器不是全损坏条件时还能够通过单损坏条件检测电路判定隔离变压器是单损坏条件还是全无损条件，从而能够提高同步检查继电器输出的并网合闸信号的准确性。
附图说明
20.图1为申请具有故障检测功能的电子式同步检查继电器的电路图。
具体实施方式
21.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
22.实施例：如图1所示，一种具有故障检测功能的电子式同步检查继电器，包括全损坏条件检测电路和单损坏条件检测电路，全损坏条件检测电路用于确定两个隔离变压器都出现故障的情况，单损坏条件检测电路用于确定其中一个隔离变压器出现故障的情况。
23.第一步，进行全损坏条件检测：所述全损坏条件检测电路包括锁存器rs1，锁存器rs2，电阻r57，电阻r58和电阻r52；所述锁存器rs1的输入引脚3与所述锁存器rs2的输出引脚4连接，所述锁存器rs2的输入引脚5与所述锁存器rs1的输出引脚1连接；所述电阻r57的第一端输入检测电压ck+，所述电阻r58的第一端输入检测电压ck-，所述电阻r57的第二端及所述电阻r58的第二端均与所述电阻r52的第一端连接，所述电阻r52的第二端与所述锁存器rs2的输入引脚6连接。
24.其中，所述电阻r57的阻值为39kω，所述电阻r58的阻值为20kω，所述电阻r52的阻值为10kω。所述锁存器rs1是型号为74ls022的两输入或非门，锁存器rs2是型号为74ls022的两输入或非门。
25.发电机组隔离变压器及电网隔离变压器检测得到的电压ck+和ck-，通过电阻r57、电阻r58分压后，再由电阻r52连接锁存器rs2的输入引脚6。rs锁存器的工作原理，当锁存器rs2的输入引脚6的电压小于2.2v时，锁存器rs1的输出引脚1为低电平；当锁存器rs2的输入引脚6的电压大于2.2v时，锁存器rs1的输出引脚1为高电平。
26.当发电机组隔离变压器与电网隔离变压器都故障的情况下，发电机组电压超前或滞后电网电压的相位差一直保持在0
°
，两者检测得到的电压通过电阻r57、电阻r58和电阻r52后在锁存器rs2的输入引脚6处的值约为0v，小于2.2v，使得锁存器rs1的输出引脚1为低电平。当发电机组隔离变压器与电网隔离变压器中任意一变压器损坏情况下，发电机组电压超前或滞后电网电压的相位差一直保持在31
°
以上，两者检测得到的电压通过电阻r57、电阻r58和电阻r52后在锁存器rs2的输入引脚6处的值大于2.2v，使得锁存器rs1的输出引脚1为高电平。当发电机组隔离变压器与电网隔离变压器都正常的情况下，发电机组电压超前或滞后电网电压的相位差一直保持在30
°
以内，两者检测得到的电压通过电阻r57、电阻r58和电阻r52后在锁存器rs2的输入引脚6处的值大于2.2v，使得锁存器rs1的输出引脚1为高电平。
27.因此，当锁存器rs1的输出引脚1为低电平时，可以判定隔离变压器为全损坏条件；当锁存器rs1的输出引脚1为高电平时，隔离变压器可能是单损坏条件，也有可能是全无损条件，需要做进一步判断。
28.第二步，进行单损坏条件检测：所述单损坏条件检测电路包括比较器s，电阻r53，电阻r54，电阻r51，电阻r55，电阻r56，电阻r50，可调电阻rt2，反向器u2，电阻r60和电阻r59；所述电阻r53的第一端输入检测电压ck+，所述电阻r54的第一端输入检测电压ck-，所述电阻r53的第二端及所述电阻r54的第二端均与所述电阻r51的第一端连接，所述电阻r51的第二端与所述比较器s的正输入引脚5连接；所述可调电阻rt2的第一不变端与所述电阻r55的第一端连接，所述电阻r55的第二端接电源，所述可调电阻rt2的第二不变端与所述电阻r56的第一端连接，所述电阻r56的第二端接地，所述可调电阻rt2的第三调节端与所述电阻r50的第一端连接，所述电阻r50的第二端与所述比较器s的负输入引脚6连接；所述比较器s的输出引脚7与所述反向器u2的输入引脚4连接，所述反向器u2的输出引脚13与所述电阻r60的第一端连接，所述电阻r60的第二端接电源，所述电阻r59的第一端与所述反向器u2的输入引脚4连接，所述电阻r59的第二端与所述电阻r60的第二端连接。
29.其中，所述电阻r53的阻值为20kω，所述电阻r54的阻值为20kω，所述电阻r51的阻值为10kω，所述电阻r55的阻值为4.7kω，所述电阻r56的阻值为18kω，所述电阻r50的阻值为10kω，所述可调电阻rt2的阻值为10kω，所述电阻r60的阻值为20kω，所述电阻r59的阻值为20kω。比较器s的型号为lm393a，反向器u2的型号为uln2003。
30.与电阻r55连接的电源为24v，使用时需要调节可调电阻rt2使得比较器s输入引脚6处的输入电压大约为11.5v。发电机组隔离变压器及电网隔离变压器检测得到的电压ck+和ck-，通过电阻r53、电阻r54分压后，再由电阻r51连接比较器s的输入引脚5。比较器s的工作原理，当比较器s的输入引脚5的电压小于11.5v时，比较器s的输出引脚7为低电平；当比较器s的输入引脚5的电压大于11.5v时，比较器s的输出引脚7为高电平。
31.当发电机组隔离变压器与电网隔离变压器中任意一变压器损坏情况下，发电机组隔离变压器及电网隔离变压器检测得到的电压通过电阻r53、电阻r54和电阻r51后在比较器s的输入引脚5处的电压值约为12v，大于11.5v，使得比较器s的输出引脚7为高电平。当发电机组隔离变压器与电网隔离变压器全部无损坏情况下，发电机组隔离变压器及电网隔离变压器检测得到的电压通过电阻r53、电阻r54和电阻r51后在比较器s的输入引脚5处的电压值约为10v，小于11.5v，使得比较器s的输出引脚7为低电平。
32.因此，在锁存器rs1的输出引脚1为高电平的前提下，当比较器s的输出引脚7为高电平时，可以判定隔离变压器是单损坏条件；当比较器s的输出引脚7为低电平时，可以判定隔离变压器是全无损条件。
33.本技术的电子式同步检查继电器能够通过全损坏条件检测电路判定隔离变压器是全损坏条件还是单损坏条件/全无损条件，当隔离变压器不是全损坏条件时还能够通过单损坏条件检测电路判定隔离变压器是单损坏条件还是全无损条件，从而能够提高同步检查继电器输出的并网合闸信号的准确性。
34.进一步的，所述电子式同步检查继电器还包括并网合闸电路，具体包括发布器b，反向器u3和继电器k；所述发布器b的输入引脚1与所述锁存器rs1的输出引脚1连接，所述发布器b的输入引脚2与所述反向器u2的输出引脚13连接，所述发布器b的输出引脚4与所述反向器u3的输入引脚1连接，所述反向器u3的输出引脚16与所述继电器k的常开触点脚14连接，所述继电器k的常开触点脚13与电源连接。
35.其中，发布器b的型号为b002，反向器u3的型号为uln2003。
36.当不是全损坏条件时，锁存器rs1的输出引脚1为高电平，使得发布器b的输入引脚1为高电平。当不是单损坏条件时，即在全无损条件下，比较器s的输出引脚7为低电平，使得反相器u2的输出引脚13为高电平，进而使发布器b的输入引脚2为高电平。当发布器b的输入引脚1和输入引脚2都为高电平时，发布器b的输出引脚4为高电平，使得反相器u3的输出引脚16为低电平，进而使继电器k的常开触点脚14为低电平，此时继电器k动作，继电器k的常开触点脚13和常开触点脚14接通，最后使并网合闸操作回路接通。
37.所述并网合闸电路还包括二极管d，所述二极管d的正极与所述继电器k的常开触点脚14连接，所述二极管d的负极与所述继电器k的常开触点脚13连接。二极管d用于消除线圈断电产生的过电压。
38.进一步的，所述电子式同步检查继电器还包括合闸指示灯电路，具体包括反向器u4，电阻r62和指示灯l；所述反向器u4的输入引脚2与所述发布器b的输出引脚4连接，所述反向器u4的输出引脚15与电阻r62的第一端连接，所述电阻r62的第二端与所述指示灯l的负极连接，所述指示灯l的正极接电源。
39.其中，所述电阻r62的阻值为2.5kω，反向器u4的型号为uln2003。
40.当发布器b的输出引脚4为高电平，反相器u4的输出引脚15为低电平，此时，指示灯l点亮，不过在并网合闸过程中指示灯l处于闪烁状态，直到并网合闸操作完成，指示灯l才进入常量状态。
41.进一步的，所述电子式同步检查继电器还包括合闸信号输出电路，具体包括反向器u5；所述反向器u5的输入引脚4与所述发布器b的输出引脚4连接，所述反向器u5的输出引脚13输出并网合闸信号tjj_1h。
42.其中，反向器u5的型号为uln2003。
43.当发布器b的输出引脚4为高电平，反相器u5的输出引脚13输出一个低电平的并网合闸信号tjj_1h，该信号用于帮助锁存器rs1的输入引脚2复位使用。
44.进一步的，所述电子式同步检查继电器还包括锁存器复位电路，具体包括反向器u1，可调电阻rt1和电容c；所述反向器u1的输入引脚6输入的合闸信号tjj_1a，所述反向器u1的输出引脚11与所述锁存器rs1的输入引脚2连接；所述可调电阻rt1的第一不变端与电源连接，所述可调电阻rt1的第二不变端与所述电容c的正极连接，所述电容c的负极接地，所述可调电阻rt1的第三调节端与所述反向器u1的输出引脚11连接，所述电容c的正极与所述反向器u1的输出引脚11连接。
45.其中，所述可调电阻rt1的阻值为1mω，与可调电阻rt1的第一不变端连接的电源为+5v，反相器u1的型号为uln2003。
46.锁存器rs1的输入引脚2为复位端，为了避免锁存器rs1在再次合闸时全损坏条件检测失效，需要在锁存器rs1的输入引脚2端连接一个复位器，该复位器设有上述锁存器复位电路。初始状态下，合闸信号tjj_1a为一个高电平，由反相器的输入引脚6输入，再由反相器u1的输出引脚11输出至锁存器rs1的输入引脚2端。当同步检查继电器完成一次并网合闸操作后，需要在下一次并网合闸操作前对锁存器rs1的输入引脚2进行复位，具体过程为先获取反向器u5的输出引脚13输出的并网合闸信号tjj_1h，然后使该并网合闸信号tjj_1h作为合闸信号tjj_1a输入反相器u1的输入引脚6，由于该并网合闸信号tjj_1h是低电平，使得反相器u1的输出引脚11输出高电平，此时电容c进行充能操作直至充能溢出以完成锁存器
rs1的输入引脚2的复位。另外，通过调节可调电阻rt1的阻值可实现对电容c充能时间的调节，即可实现锁存器rs1输入引脚2的复位时间的调节。
47.上面所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。