一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，包含采样电路、软件保护电路、硬件过流判断电路、脱扣动作电路和故障类型判断电路，采样电路与软件保护电路输入端连接，软件保护电路和硬件过流判断电路的输出端与脱扣动作电路和故障类型判断电路的输入端连接，硬件过流判断电路的输入端与电力系统中电流互感器连接，故障类型判断电路输出端与CPU模块连接。本实用新型具有性能优异、可靠性高、维护方便的特点。
【专利说明】
一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种保护电路，特别是一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路。
【背景技术】
[0002]无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统电压波动，谐波增大等诸多因素。
[0003]受电力系统谐波以及电网故障的影响，低压无功模块的故障率居高不下，所以需要增加过流保护措施。为解决此问题一般治理措施有:I)使用高可靠性的塑壳开关，成本高，维护不方便;2)软件过流检测，受控制模块反应速度限制，具有一定的延迟，可靠性不高;3 )在塑壳开关前侧串接熔丝，成本高，不方便安装。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，它性能优异、可靠性高、维护方便。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，其特征在于:包含采样电路、软件保护电路、硬件过流判断电路、脱扣动作电路和故障类型判断电路，采样电路与软件保护电路输入端连接，软件保护电路和硬件过流判断电路的输出端与脱扣动作电路和故障类型判断电路的输入端连接，硬件过流判断电路的输入端与电力系统中电流互感器连接，故障类型判断电路输出端与CPU模块连接。
[0007]进一步地，所述硬件过流判断电路结构为，稳压二极管Zl正极连接电流互感器输出IAIN，稳压二极管Zl负极与稳压二极管Z2负极连接，稳压二极管Z2正极与电阻Rl—端连接，电阻Rl另一端与电阻R4—端、电容Cl 一端和双向导通光耦OCl的I脚连接，电阻R4另一端、电容Cl另一端和双向导通光耦OCl的2脚与公共接地VSS连接;稳压二极管Z3正极连接电流互感器输出IBIN，稳压二极管Z3负极与稳压二极管Z4负极连接，稳压二极管Z4正极与电阻R2—端连接，电阻R2另一端与电阻R5—端、电容C2—端和双向导通光耦0C2的I脚连接，电阻R5另一端、电容C2另一端和双向导通光耦0C2的2脚与公共接地VSS连接;稳压二极管Z5正极连接电流互感器输出ICIN，稳压二极管Z5负极与稳压二极管Z6负极连接，稳压二极管Z6正极与电阻R3—端连接，电阻R3另一端与电阻R6—端、电容C3—端和双向导通光耦0C3的I脚连接，电阻R6另一端、电容C3另一端和双向导通光耦0C3的2脚与公共接地VSS连接;双向导通光耦OCl、双向导通光耦0C2和双向导通光耦0C3的3脚相互连接作为电路输出端TK，双向导通光耦OCl、双向导通光耦0C2和双向导通光耦0C3的4脚与稳压二极管Z7正极连接，稳压二极管Z7负极与电阻R8—端连接，电阻R8另一端连接30V直流电源。
[0008]进一步地，所述软件保护电路结构为，双向导通光耦0C4的I脚为电路输入端，双向导通光耦0C4的2脚与电阻R9—端连接，电阻R9另一端连接公共接地VSS，双向导通光耦0C4的3脚为电路输出端，双向导通光耦0C4的4脚与稳压二极管Z7正极连接，稳压二极管Z7负极与电阻R8—端连接，电阻R8另一端连接30V直流电源。
[0009]进一步地，所述脱扣动作电路结构为，电阻Rll—端为电路输入端，电阻Rll另一端与稳压二极管Z8负极、电阻R12—端和N沟道场效应管Ql栅极连接，稳压二极管Z8正极、电阻R12另一端和N沟道场效应管Ql源极接地VGB，N沟道场效应管Ql漏极与稳压二极管Z9正极和分励脱扣器接线端子的I脚连接，稳压二极管Z9负极和分励脱扣器接线端子的2脚连接30V直流电源。
[0010]进一步地，所述故障类型判断电路结构为，电阻R7—端与电解电容C4正极连接作为电路输入端，电解电容C4负极接地VGB，电阻R7另一端与双向导通光耦0C5的I脚连接，双向导通光耦0C5的2脚接地VGB，双向导通光耦0C5的4脚接直流3.3V电压，双向导通光耦0C5的3脚作为输出端并且与电阻RlO—端连接，电阻RlO另一端连接公共接地VSS。
[0011]进一步地，所述智能集成低压无功模块内设置有锂电池，当脱扣动作电路将380V电源切除后，CPU模块由锂电池供电。
[0012]进一步地，所述采样电路包含电流采集模块、电压采集模块和温度采集模块并且与CPU模块通信连接。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果:通过CPU模块对采集到的无功模块的电流、电压、温度信息进行分析，数值分正常区A，报警区B和异常区C。数据在报警区B时，CPU发出分闸命令，使投切开关分闸;数值在异常区C时，CPU发出命令使得光耦0C4导通，再通过脱扣动作电路将塑壳开关分开来实现故障的切除；同时，硬件过流判断电路也能检测无功模块的过流故障，再通过脱扣动作电路将塑壳开关分开来实现故障的切除，由于硬件电路不需要CHJ参与，所以故障切除更快。因此，无论是系统谐波过大或者电力系统短路等故障，都能够快速切除模块，防止事故的扩大化，具有性能优异、可靠性高、维护方便的特点。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路的示意图。
[0015]图2是本实用新型的硬件过流判断电路的示意图。
[0016]图3是本实用新型的软件保护电路的示意图。
[0017]图4是本实用新型的脱扣动作电路的示意图。
[0018]图5是本实用新型的脱扣动作电路的故障类型判断电路的示意图。
[0019]图6是本实用新型的硬件过流判断电路原理波形图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0021]如图1所示，本实用新型的一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，包含采样电路、软件保护电路、硬件过流判断电路、脱扣动作电路和故障类型判断电路，采样电路与软件保护电路输入端连接，软件保护电路和硬件过流判断电路的输出端与脱扣动作电路和故障类型判断电路的输入端连接，硬件过流判断电路的输入端与电力系统中电流互感器连接，故障类型判断电路输出端与CPU模块连接。
[0022]如图2所示，硬件过流判断电路结构为，稳压二极管Zl正极连接电流互感器输出IAIN，稳压二极管Zl负极与稳压二极管Z2负极连接，稳压二极管Z2正极与电阻Rl—端连接，电阻Rl另一端与电阻R4—端、电容Cl 一端和双向导通光親OCl的I脚连接，电阻R4另一端、电容Cl另一端和双向导通光耦OCl的2脚与公共接地VSS连接;稳压二极管Z3正极连接电流互感器输出IBIN，稳压二极管Z3负极与稳压二极管Z4负极连接，稳压二极管Z4正极与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与电阻R5—端、电容C2—端和双向导通光耦0C2的I脚连接，电阻R5另一端、电容C2另一端和双向导通光耦0C2的2脚与公共接地VSS连接;稳压二极管Z5正极连接电流互感器输出ICIN，稳压二极管Z5负极与稳压二极管Z6负极连接，稳压二极管Z6正极与电阻R3—端连接，电阻R3另一端与电阻R6—端、电容C3—端和双向导通光耦0C3的I脚连接，电阻R6另一端、电容C3另一端和双向导通光耦0C3的2脚与公共接地VSS连接;双向导通光耦OCl、双向导通光耦0C2和双向导通光耦0C3的3脚相互连接作为电路输出端TK，双向导通光耦OCl、双向导通光耦0C2和双向导通光耦0C3的4脚与稳压二极管Z7正极连接，稳压二极管Z7负极与电阻R8—端连接，电阻R8另一端连接30V直流电源。
[0023]该电路的输出接脱扣动作电路，实现无功模块的故障切除。IAINIBIN ICIN接低压无功模块的电流互感器输出，由于电流互感器自身已将电流信号转换成电压信号，所以IAIN、IBIN、ICIN实际上是电压信号。
[0024]具体工作原理可借助于下图的波形图来说明(以A相为例):
[0025]图6中，L3为硬件过流保护的阈值，L4为无功模块正常工作时的电流波形，L1、L2为发生过流故障时的两个波形。正常工作时，由于L4的峰值达不到L3，所以硬件保护电路不动作，发生过流故障时，LI，L2的峰值超过了L4，所以双向光耦能够导通，后面的脱扣动作电路工作。Tl、T2为两种过流故障的动作时间，电流越大时，动作时间越短。通过Zl、Ζ2稳压管稳压值的选取，来调节硬件过流的保护阈值，实现不同规格产品的硬件过流保护。
[0026]如图3所示，软件保护电路结构为，双向导通光耦0C4的I脚为电路输入端，双向导通光耦0C4的2脚与电阻R9—端连接，电阻R9另一端连接公共接地VSS，双向导通光耦0C4的3脚为电路输出端，双向导通光耦0C4的4脚与稳压二极管Ζ7正极连接，稳压二极管Ζ7负极与电阻R8—端连接，电阻R8另一端连接30V直流电源。CPU实时采集无功模块的电流、电压、温度等数据，数值分正常区Α，报警区B和异常区C。数据在报警区B时，CPU发出分闸命令，使投切开关分闸；数值在异常区C时，CPU发出命令使得光耦0C4导通，再通过脱扣动作电路将塑壳开关分开来实现故障的切除。
[0027]如图4所示，脱扣动作电路结构为，电阻Rll—端为电路输入端，电阻Rll另一端与稳压二极管Ζ8负极、电阻R12—端和N沟道场效应管Ql栅极连接，稳压二极管Ζ8正极、电阻R12另一端和N沟道场效应管Ql源极接地VGB，N沟道场效应管Ql漏极与稳压二极管Ζ9正极和分励脱扣器接线端子的I脚连接，稳压二极管Z9负极和分励脱扣器接线端子的2脚连接30V直流电源。分离脱扣器线圈电压为24V，当无功模块发生软硬件故障时，“TK”变成高电平，Ql导通，分励脱扣器得电，动作，带动塑壳开关脱扣。
[0028]如图5所示，故障类型判断电路结构为，电阻R7—端与电解电容C4正极连接作为电路输入端，电解电容C4负极接地VGB，电阻R7另一端与双向导通光耦0C5的I脚连接，双向导通光耦0C5的2脚接地VGB，双向导通光耦0C5的4脚接直流3.3V电压，双向导通光耦0C5的3脚作为输出端并且与电阻Rl O—端连接，电阻Rl O另一端连接公共接地VSS。
[0029]软硬件保护电路的输出同时和脱扣动作电路和故障类型判断电路连接，当无功模块发生软硬件故障时，“TK”为高电平，0C5光耦导通，“FIN”为高电平，和CPU连接。该无功模块内置了锂电池，脱扣动作电路将380V电源切除后，CPU模块由锂电池供电，CPU接收到“FIN”信号后，将响应的故障类型显示在液晶上，延时一段时间后液晶熄屏。按下液晶屏按键后，可点亮液晶查看故障类型。
[0030]智能集成低压无功模块内设置有锂电池，当脱扣动作电路将380V电源切除后，CPU模块由锂电池供电。采样电路包含电流采集模块、电压采集模块和温度采集模块并且与CPU模块通信连接。
[0031]本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，其特征在于:包含采样电路、软件保护电路、硬件过流判断电路、脱扣动作电路和故障类型判断电路，采样电路与软件保护电路输入端连接，软件保护电路和硬件过流判断电路的输出端与脱扣动作电路和故障类型判断电路的输入端连接，硬件过流判断电路的输入端与电力系统中电流互感器连接，故障类型判断电路输出端与(PU模块连接。2.按照权利要求1所述的一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，其特征在于:所述硬件过流判断电路结构为，稳压二极管Zl正极连接电流互感器输出IAIN，稳压二极管Zl负极与稳压二极管Z2负极连接，稳压二极管Z2正极与电阻Rl—端连接，电阻Rl另一端与电阻R4—端、电容Cl 一端和双向导通光耦OCl的I脚连接，电阻R4另一端、电容Cl另一端和双向导通光耦OCl的2脚与公共接地VSS连接;稳压二极管Z3正极连接电流互感器输出IBIN，稳压二极管Z3负极与稳压二极管Z4负极连接，稳压二极管Z4正极与电阻R2—端连接，电阻R2另一端与电阻R5—端、电容C2—端和双向导通光耦0C2的I脚连接，电阻R5另一端、电容C2另一端和双向导通光耦0C2的2脚与公共接地VSS连接;稳压二极管Z5正极连接电流互感器输出ICIN，稳压二极管Z5负极与稳压二极管Z6负极连接，稳压二极管Z6正极与电阻R3—端连接，电阻R3另一端与电阻R6—端、电容C3—端和双向导通光耦0C3的I脚连接，电阻R6另一端、电容C3另一端和双向导通光耦0C3的2脚与公共接地VSS连接;双向导通光耦OCl、双向导通光耦0C2和双向导通光耦0C3的3脚相互连接作为电路输出端TK，双向导通光耦OCl、双向导通光耦0C2和双向导通光耦0C3的4脚与稳压二极管Z7正极连接，稳压二极管Z7负极与电阻R8—端连接，电阻R8另一端连接30V直流电源。3.按照权利要求1所述的一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，其特征在于:所述软件保护电路结构为，双向导通光耦0C4的I脚为电路输入端，双向导通光耦0C4的2脚与电阻R9—端连接，电阻R9另一端连接公共接地VSS，双向导通光耦0C4的3脚为电路输出端，双向导通光耦0C4的4脚与稳压二极管Z7正极连接，稳压二极管Z7负极与电阻R8—端连接，电阻R8另一端连接30V直流电源。4.按照权利要求1所述的一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，其特征在于:所述脱扣动作电路结构为，电阻Rll—端为电路输入端，电阻Rll另一端与稳压二极管Z8负极、电阻R12—端和N沟道场效应管Ql栅极连接，稳压二极管Z8正极、电阻R12另一端和N沟道场效应管Ql源极接地VGB，N沟道场效应管Ql漏极与稳压二极管Z9正极和分励脱扣器接线端子的I脚连接，稳压二极管Z9负极和分励脱扣器接线端子的2脚连接30V直流电源。5.按照权利要求1所述的一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，其特征在于:所述故障类型判断电路结构为，电阻R7—端与电解电容C4正极连接作为电路输入端，电解电容C4负极接地VGB，电阻R7另一端与双向导通光耦0C5的I脚连接，双向导通光耦0C5的2脚接地VGB，双向导通光耦0C5的4脚接直流3.3V电压，双向导通光耦0C5的3脚作为输出端并且与电阻RlO—端连接，电阻RlO另一端连接公共接地VSS。6.按照权利要求1所述的一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，其特征在于:所述智能集成低压无功模块内设置有锂电池，当脱扣动作电路将380V电源切除后，CPU模块由锂电池供电。7.按照权利要求1所述的一种智能集成低压无功模块软硬件综合保护电路，其特征在于:所述采样电路包含电流采集模块、电压采集模块和温度采集模块并且与(PU模块通信连 bo VTf
【文档编号】H02J13/00GK205725166SQ201620662467
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】王春生, 王新明, 杨建 , 夏文, 夏武, 冯国伟, 钱培泉, 王宗臣
【申请人】江苏现代电力科技股份有限公司