专利名称：自供电数字过流继电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种继电器，尤其是涉及一种自供电数字过流继电器，其 适用于5kv/10kv开闭所，配电所、环网柜等无电源且需要保护功能的场合。二、 背景技术背景技术中，当配电网络扩展得越大，需要的大功率互感器就越多。这时就 不能使用高压保险丝，在这种情况下，自供电数字过流继电器保护系统就成为 最理想的选择，而目前国内外均没有这种设备。三、 实用新型内容本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种自供电数字过 流继电器，其集电量监测、继电保护、微机控制、通信为一体，真正解决了 5kv/10kv开闭所，配电所、环网柜等无电源且需要保护功能的问题，极大得提 高了配电网的安全。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种自供电数字过流继电器，包括单片机，其特征在于单片机输入端分 别接有多通道电流模拟信号、交流采样电路、自动增益放大电路和DIP拨码开 关，单片机输出端接有开出电路，单片机串行口接有通信接口，单片机所有硬件电路设置有"看门狗"复位和低电压监测电路和FALSH存贮器。 上述单片机为PIC24FJ128GA006。
上述多通道电流模拟信号通过电流互感器输出端接交流采样电路输入端， 所述交流采样电路输出端经自动增益放大电路转换后接单片机内部A/D采集接 □。
上述DIP拨码开关经滤波后接单片机的I/O 口，经单片机釆样后作为定值 存储到FALSH存贮器。
上所述串行通信接口经光电隔离器输入端接单片机的串行口，输出端的通 讯方式为RS485。
上述单片机通过I/O 口接开出电路驱动外部的低能量跳闸线圈。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下
1、 直接从CT取电，无需外部交直流电源。
2、 提供多种定时限及反时限过流保护功能。
3、 可配合断路器完全取代熔断器加负荷隔离开关的保护模式，可显著提高 配电网负载保护功能。
图i为本实用新型的原理框图； 图2为本实用新型的通信接口的电路原理图； 图3为本实用新型的DIP拨码开关电路原理图； 图4为本实用新型的开出电路原理图；图5为本实用新型的电流模拟信号输入的电路原理图6为本实用新型的"看门狗"复位和低电压监测的电路原理图。
其中l-单片机，2-FALSH存贮器，3- DIP拨码开关，4-多通道电流模拟 信号，5-交流采样电路，6-自动增益放大电路，7-开出电路，8-串行通信接口， 9-看门狗"复位和低电压监测电路。
五具体实施方式
本实用新型以16位单片机PIC24FJ128GA006为控制核心，采用高性能电流 互感器、同时对4路电流信号(Ia、 Ib、 Ic、 Io)监测。自供电过流继电器都 配有三个模拟测量输入(三相电流)。根据额定系统电流，自供电过流继电器保 护系统提供4个不同比率的CT。系统操作使用非常容易。用户只需要一个 "YZ410-Soft"软件，就可通过综合接口整定参数和读取跳闸值、跳闸时间。此外 还可选择通过其DIP开关调节。装有一个远方跳闸输入，接受IIO VAC或220 VAC 。自供电过流继电器通过LED灯来指示继电器的工作状态，LED在设备上 方的透明塑料盖下，增加系统的抗干扰能力。本实用新型包括单片机1和通过 12C接口之相接的FALSH存贮器2、 DIP拨码开关3，单片机1其输入端分别接 有多通道电流模拟信号4、交流采样电路5、自动增益放大电路6和DIP拨码开 关3，其输出端接有开出电路7，其串行口接有通信接口8，其所有硬件电路设 计有"看门狗"复位和低电压监测电路9和FALSH存lfc器2，单片机1为 PIC24FJ128GA006。多通道电流模拟信号4分别通过电流互感器输出端接交流采 样电路5输入端，交流采样电路5输出端经自动增益放大电路6转换后接单片 机1内部A/D采集接口 。 DIP拨码开关3经滤波后接单片机1的I/O 口，单片机 采样后作为定值存储到FALSH存贮器2，串行通信接口 8经光电隔离器输入端接单片机1的串行口，输出端的通讯方式是RS485。"看门狗"复位和低电压监 测电路9将单片机1和外围扩展电路在低电压及上电时复位；单片机1通过I/O 口接开出电路7驱动外部的低能量跳闸线圈，实现对断路器的跳闸操作。
参见图l,本实用新型的单片机l，其输入端、输出端分别接有FALSH存贮 器2、 DIP拨码开关3、电流模拟信号4、交流采样电路5、自动增益放大电路6 和开出电路7和"看门狗"复位和低电压监测电路9，其串行口接有通信接口 8。 本实用新型的单片机1采用16位MICROCHIP公司的PIC24FJ128GA006单片机， 其内部包含了多种传统的外部电路，如时钟发生器、1/0口、 A/D转换器、PWM、 串行口、定时/计数器、监视定时器、高速输入/输出、外设事务服务器PTS、波 形发生器等。该单片机最大特点是RALU没有采用常规的累加器结构，其操作直 接面向256字节寄存器空间，同时通过窗口切换映射获得另一个256字节寄存 器空间，消除了累加器的瓶颈效应，加速了数据交换和更改的能力，提高了单 片机CPU的吞吐力，非常适合于多通道数据的实时采集、处理、存贮和传送收 发。
参见图2，本实用新型通信接口 8采用的方式是RS-485半双工总线方式。 总线方式简单方便，采用多总线挂接方式实现多点总线结构。通过外扩通讯模 块，可与EtherNet、 CAN等各种通讯网络连接；为了减少线路干扰，每一种通 讯方式均采用光隔芯片TLP521进行隔离。总线方式采用MAXIAM公司的全双工 RS485驱动接收器MAX1487E模块，驱动能力强，通讯距离可达1200米，最多可 255台装置组网，与上位机串行通信，实现遥测、遥信、遥控功能。提高了配电 系统的自动化。参见图3，本实用新型DIP拨码开关3是为了方便用户整定设定值采用的， 拨码开关信号通过RC滤波后接入单片机1，单片机1通过采样得到用户设定的 定值。
参见图4，本实用新型开出电路7是通过4个大的电解电容来驱动低能量跳 闸线圈，通过低能量跳闸线圈的动作来控制断路器的动作，还通过比较器来闭 锁当单片机l复位，或低电压时误出口，增加了系统的可靠性。
参见图5，本实用新型多通道电流模拟信号4将一次侧电流互感器CT信号 转换成电压信号，经整流、滤波输出到交流采样电路5，在经过自动增益放大电 路6把信号调理后输入到单片机1内部A/D采样接口。
参见图6，本实用新型"看门狗"复位和低电压监测电路9选用RAMTR0N公司 FM31L278芯片，通过I2C总线与单片机1相连，其具有实时时钟、低电压复位、 看门狗记数器、早期电压失效告警功能，该芯片的高度集成性即节约了成本， 也极大的提高了系统的可靠性。
工作时，自供电数字过流继电器将一次侧CT系统信号转换成电压信号，经 整流、滤波输出到交流采样电路5，在经过自动增益放大电路6把信号调理后输 入到单片机l内部A/D采样接口。实用新型工作状态如下所述
1. 实用新型上电正常工作，与上位机软件通讯后，显示面板上的通讯指示 灯闪烁显示，通过操作DIP拨码开关3进行系统参数设置、保护投退、系统自 检等， 一切正常，则一次侧电流值。
2. 实用新型正常工作时，实时监测一次侧三相电流信号，经单片机l处理 后通过串行口接有通信接口 8送至上位机显示。3. 实用新型正常工作时，通过上位机软件查询一次侧电流的状态，保护投 退状态，保护装置的型号，选用CT型号，保护定值源，保护设定定值，通讯地 址编号等。
4. 当检测到一次侧三相电流信号有异常时，如果保护是投入的，则系统将 当前检测值与保存在FALSH存贮器2中设定的定时限定值、反时限定值、定时 限时间整定值等参数进行分析比较，超过设定的参数时通过开出电路7发出跳 闸信号。
权利要求1、一种自供电数字过流继电器，包括单片机(1)，其特征在于单片机(1)输入端分别接有多通道电流模拟信号(4)、交流采样电路(5)、自动增益放大电路(6)和DIP拨码开关(3)，单片机(1)输出端接有开出电路(7)，单片机(1)串行口接有通信接口(8)，单片机(1)所有硬件电路设置有“看门狗”复位和低电压监测电路(9)和FALSH存贮器(2)。
2、 根据权利要求l所述的自供电数字过流继电器，其特征在于所述单片 机(1)为PIC24FJ128GA006。
3、 根据权利要求1或2所述的自供电数字过流继电器，其特征在于所述 多通道电流模拟信号(4)通过电流互感器输出端接交流采样电路(5)输入端， 所述交流采样电路(5)输出端经自动增益放大电路(6)转换后接单片机(1) 内部A/D采集接口。
4、 根据权利要求3所述的自供电数字过流继电器，其特征在于所述DIP 拨码开关(3)经滤波后接单片机(1)的I/O 口，经单片机采样后作为定值存 储到FALSH存贮器(2)。
5、 根据权利要求4所述的自供电数字过流继电器，其特征在于所述串行 通信接口 (8)经光电隔离器输入端接单片机(1)的串行口，输出端的通讯方 式为RS485。
6、 根据权利要求5所述的自供电数字过流继电器，其特征在于所述单片 机(1)通过I/0口接开出电路(7)驱动外部的低能量跳闸线圈。
专利摘要本实用新型涉及一种自供电数字过流继电器，其集电量监测、继电保护、微机控制、通信为一体，真正解决了5kv/10kv开闭所，配电所、环网柜等无电源且需要保护功能的问题，极大得提高了配电网的安全。本实用新型包括单片机，单片机输入端分别接有多通道电流模拟信号、交流采样电路、自动增益放大电路和DIP拨码开关，单片机输出端接有开出电路，单片机串行口接有通信接口，单片机所有硬件电路设置有“看门狗”复位和低电压监测电路和FALSH存贮器。单片机为PIC24FJ128GA006。多通道电流模拟信号通过电流互感器输出端接交流采样电路输入端，交流采样电路输出端经自动增益放大电路转换后接单片机内部A/D采集接口。
文档编号H02H3/08GK201332256SQ20082022845
公开日2009年10月21日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者张建虎, 淮春霞, 王正虎, 石文生 申请人:西安远征智能软件有限公司