有多重保护的复合开关的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种有多重保护的复合开关，包括：信号采集装置、信号调理电路、复合开关，所述信号采集装置的输入端连接电容器，其输出端连接所述信号调理电路的输入端，所述信号调理电路得输出端连接所述复合开关，所述复合开关输出端连接电容器。本实用新型的添加了信号采集装置和信号调理电路，对电容器的温度、电流、电压进行采样，再由信号调理电路进行放大处理，如果电容器温度、电压、电流异常，则由微处理器控制驱动执行机构对电容器进行投切，对电容器的温度、过流、过压时进行保护。这样更有效的延长复合开关及电容的使用寿命，从而使得无功补偿系统运行更经济可靠。
【专利说明】
有多重保护的复合开关
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种有多重保护的复合开关。
【背景技术】
[0002]随着国民经济发展，用电量也在急剧增加，从而使得与电能质量密切相关的无功补偿装置得到了长足发展;现有无功补偿装置主要是以开关投切电容器为主，而这里投切开关主要有接触器、晶闸管开关、复合开关等;复合开关以其优异的性价比用量逐年增加。但是现在大部分的复合开关只是简单的做了过零投切，而没有对开关及投切的电容做必要的保护，使得现场开关、电容故障频发，严重影响开关及电容的使用寿命。
[0003]如中国专利公开号为CN104333018 A的发明专利，该发明提供了一种低压无功补偿复合开关装置，具有投切涌流小、投切效率高的特点，然而，这种复合开关，只是简单的做了过零投切，而没有对开关及投切的电容做必要的保护，使得现场开关、电容故障频发。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0005]为此，本实用新型的目的在于提出一种有多重保护的复合开关。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种有多重保护的复合开关，包括:信号采集装置、信号调理电路、复合开关，所述信号采集装置的输入端连接电容器，其输出端连接所述信号调理电路的输入端，所述信号调理电路得输出端连接所述复合开关，所述复合开关输出端连接电容器；
[0007]所述信号采集装置包括电压采样电路、电流采样电路、电容温度采样电路，所述电压采样电路、所述电流采样电路、所述电容温度采样电路的输入端都与电容器连接，所述电压采样电路、所述电流采样电路、所述电容温度采样电路的输出端都与所述信号调理电路连接；
[0008]所述复合开关包括微处理器、驱动执行机构，所述微处理器与所述信号调理电路的输出端连接，其控制端连接无功补偿控制器，所述驱动执行机构的控制端与所述微处理器连接，其输出端连接电容器。
[0009]优选的，所述电压采样电路包括第一电阻至第四电阻、第一电容、第二电容、电压互感器，所述第一电阻的一端接第一相输入电压，其另一端接电压互感器的第一输入端，所述第二电阻的一端接第二相输入电压，其另一端接电压互感器的第二输入端，所述电压互感器的输出端接第三电阻的一端、第一电容的一端、第四电阻的一端，其接地端接第三电阻的另一端、第一电容的另一端且都接地，所述第四电阻的另一端接第二电容的一端且为电压采样电路的输出端，所述第二电容的另一端接地。
[0010]优选的，所述电流采样电路包括第一电流互感器、第二电流互感器、第一稳压管、第二稳压管、第三电容、第四电容、第五电阻至第八电阻，所述第一电流互感器的输入端接第一相电流，其接地端接地，其输出端接第一稳压管的阴极、第三电容的一端、第五电阻的一端、第六电阻的一端，所述第一稳压管的阳极、第三电容的另一端、第五电阻的另一端都接地，所述第六电阻的另一端为电流采样电路的第一相输出端，所述第二电流互感器的输入端接第二相电流，其接地端接地，其输出端接第二稳压管的阴极、第四电容的一端、第七电阻的一端、第八电阻的一端，所述第二稳压管的阳极、第四电容的另一端、第七电阻的另一端都接地，所述第八电阻的一端为电流采样电路的第二相输出端。
[0011]优选的，所述电容温度采样电路包括热敏电阻、上拉电阻，所述热敏电阻的一端接地，另一端为电容温度采样电路的输出端且接上拉电阻的一端，所述上拉电阻的另一端接2.5V电压。
[0012]优选的，所述信号调理电路包括放大器、第一二极管、第二二极管、第九电阻至第十二电阻，所述放大器的同相输入端接第十一电阻的一端、第十二电阻的一端，其反相输入端接第九电阻的一端、第十电阻的一端，其输出端为信号调理电路的输出端且接第一二极管的阴极、第二二极管的阳极、第十电阻的另一端，所述第一二极管的阳极接地，所述第二二极管的阴极接电源电压，所述第九电阻的另一端接地，所述第十一电阻的另一端为信号调理电路的采样信号输入端，所述第十二电阻的另一端接2.5V电压。
[0013]优选的，所述放大器选用运算放大器。
[0014]本实用新型的一种有多重保护的复合开关，具有的有益效果如下:
[0015]1、本实用新型的添加了信号采集装置，对电容器的温度、电流、电压进行采样，再由信号调理电路进行放大处理，如果电容器温度、电压、电流异常，则由微处理器控制驱动执行机构对电容器进行投切，对电容器的温度、过流、过压时进行保护。这样更有效的延长复合开关及电容的使用寿命，从而使得无功补偿系统运行更经济可靠。
[0016]2、本实用新型的信号采集装置采用了电压互感器、电流互感器的设计，对电容器内的电压和电流进行隔离采集，其采集精度高、稳定性好。
[0017]3、本实用新型对复合开关的电路进行改造，增加电流、电压、温度采集信号，实时采集电容器的电压、电流及温度信号，通过微处理器计算比较做出相应的保护动作，大大提高了复合开关的可靠性、稳定性。
[0018]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0019]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0020]图1为本实用新型的结构框图；
[0021 ]图2为本实用新型的电压采样电路原理图；
[0022]图3为本实用新型的电流采样电路原理图；
[0023]图4为本实用新型的电容温度采样电路原理图；
[0024]图5为本实用新型的信号调理电路原理图。
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0026]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0027]本实用新型提供一种有多重保护的复合开关，参考附图1，包括:信号采集装置1、信号调理电路2、复合开关3，信号采集装置I的输入端连接电容器，其输出端连接信号调理电路2的输入端，信号调理电路2得输出端连接复合开关3，复合开关3输出端连接电容器。
[0028]S卩，信号采集装置I采集电容器内的温度、电压、电流信号，并将采集到的信号传递给信号调理电路2处理，再由信号调理电路2将处理后的信号传递给复合开关3，由复合开关3控制电容器的投切。
[0029]具体的，信号采集装置I包括电压采样电路、电流采样电路、电容温度采样电路，电压采样电路、电流采样电路、电容温度采样电路的输入端都与电容器连接，电压采样电路、电流采样电路、电容温度采样电路的输出端都与信号调理电路2连接。
[0030]信号调理电路2用于将采集来的电压、电流、温度信号经过运算放大器LM324跟踪放大处理后连接到复合开关3的微处理器的AD端口。
[0031]此外，复合开关3用于将信号调理电路2转换过来的信号，交由微处理器STM8S207R8进行运算处理，从而来对投切电容做出相应的保护动作。
[0032]其中，复合开关3包括微处理器31、驱动执行机构32，微处理器31与信号调理电路2的输出端连接，其控制端连接无功补偿控制器33，驱动执行机构32的控制端与微处理器31连接，其输出端连接电容器。
[0033]下面对电压采样电路进行具体的描述，参考附图2:
[0034]电压采样电路包括第一电阻R50至第四电阻R30、第一电容C12、第二电容C26、电压互感器PTl，第一电阻R50的一端接第一相输入电压，其另一端接电压互感器PTl的第一输入端，第二电阻R27的一端接第二相输入电压，其另一端接电压互感器PTl的第二输入端，电压互感器PT I的输出端接第三电阻R33的一端、第一电容Cl 2的一端、第四电阻R30的一端，其接地端接第三电阻R33的另一端、第一电容C12的另一端且都接地，第四电阻R30的另一端接第二电容C26的一端且为电压采样电路的输出端，第二电容C26的另一端接地。
[0035]其中，电压互感器选用ZMPT107型号，将现场电压信号隔离采集出来。
[0036]下面对电流采样电路进行具体的描述，参考附图3:
[0037]电流采样电路包括第一电流互感器CTl、第二电流互感器CT2、第一稳压管D13、第二稳压管D14、第三电容C6、第四电容C7、第五电阻R16至第八电阻R20，第一电流互感器CTl的输入端接第一相电流，其接地端接地，其输出端接第一稳压管D13的阴极、第三电容C6的一端、第五电阻R16的一端、第六电阻Rl 3的一端，第一稳压管D13的阳极、第三电容C6的另一端、第五电阻R16的另一端都接地，第六电阻R13的另一端为电流采样电路的第一相输出端，第二电流互感器CT2的输入端接第二相电流，其接地端接地，其输出端接第二稳压管D14的阴极、第四电容C7的一端、第七电阻R21的一端、第八电阻R20的一端，第二稳压管D14的阳极、第四电容C7的另一端、第七电阻R21的另一端都接地，第八电阻R20的一端为电流采样电路的第二相输出端。
[0038]其中，电流互感器选用ZMCT314的型号，将现场电流信号隔离采集出来。
[0039]下面对电容温度采样电路进行具体的描述，参考附图4:
[0040]电容温度采样电路包括热敏电阻Rt、上拉电阻R23，热敏电阻Rt的一端接地，另一端为电容温度采样电路的输出端且接上拉电阻R23的一端，上拉电阻R23的另一端接2.5V电压，即温度由热敏电阻Rt将现场的温度信号转换为电阻值，完成电容器温度的采集。
[0041]下面对电容温度采样电路进行具体的描述，参考附图5:
[0042]信号调理电路包括放大器U7A、第一二极管D6、第二二极管D12、第九电阻Rll至第十二电阻R22，放大器U7A的同相输入端接第^ 电阻R19的一端、第十二电阻R22的一端，其反相输入端接第九电阻Rll的一端、第十电阻R12的一端，其输出端为信号调理电路的输出端且接第一二极管D6的阴极、第二二极管D12的阳极、第十电阻R12的另一端，第一二极管D6的阳极接地，第二二极管D12的阴极接电源电压Vcc，第九电阻Rl I的另一端接地，第^^一电阻R19的另一端为信号调理电路的采样信号输入端，第十二电阻R22的另一端接2.5V电压。
[0043]其中，放大器U7A选用运算放大器，且选用LM324型号。
[0044]工作原理:由信号采集装置将电容器的电压、电流、温度信号采集好后，经过信号调理电路，将这些信号转换为复合开关中微处理器中可以接受的模拟信号，进行数据处理，若电压计算值高于设定的过压值市，微处理器发出切除信号，强制切除电容;若电流计算值高于设定的电容保护值，也强行切除已投入电容，若此值大于复合开关额定电流时也需要强制切除电容以保护开关的可靠性;若温度计算值大于电容温度保护值，此时强行切除投入电容，以降低电容损坏概率。
[0045]本实用新型的添加了信号采集装置，对电容器的温度、电流、电压进行采样，再由信号调理电路进行放大处理，如果电容器温度、电压、电流异常，则由微处理器控制驱动执行机构对电容器进行投切，对电容器的温度、过流、过压时进行保护。这样更有效的延长复合开关及电容的使用寿命，从而使得无功补偿系统运行更经济可靠。
[0046]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0047]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。
【主权项】
1.一种有多重保护的复合开关，其特征在于，包括:信号采集装置、信号调理电路、复合开关，所述信号采集装置的输入端连接电容器，其输出端连接所述信号调理电路的输入端，所述信号调理电路得输出端连接所述复合开关，所述复合开关输出端连接电容器； 所述信号采集装置包括电压采样电路、电流采样电路、电容温度采样电路，所述电压采样电路、所述电流采样电路、所述电容温度采样电路的输入端都与电容器连接，所述电压采样电路、所述电流采样电路、所述电容温度采样电路的输出端都与所述信号调理电路连接； 所述复合开关包括微处理器、驱动执行机构，所述微处理器与所述信号调理电路的输出端连接，其控制端连接无功补偿控制器，所述驱动执行机构的控制端与所述微处理器连接，其输出端连接电容器。2.如权利要求1所述的一种有多重保护的复合开关，其特征在于，所述电压采样电路包括第一电阻至第四电阻、第一电容、第二电容、电压互感器，所述第一电阻的一端接第一相输入电压，其另一端接电压互感器的第一输入端，所述第二电阻的一端接第二相输入电压，其另一端接电压互感器的第二输入端，所述电压互感器的输出端接第三电阻的一端、第一电容的一端、第四电阻的一端，其接地端接第三电阻的另一端、第一电容的另一端且都接地，所述第四电阻的另一端接第二电容的一端且为电压采样电路的输出端，所述第二电容的另一端接地。3.如权利要求1所述的一种有多重保护的复合开关，其特征在于，所述电流采样电路包括第一电流互感器、第二电流互感器、第一稳压管、第二稳压管、第三电容、第四电容、第五电阻至第八电阻，所述第一电流互感器的输入端接第一相电流，其接地端接地，其输出端接第一稳压管的阴极、第三电容的一端、第五电阻的一端、第六电阻的一端，所述第一稳压管的阳极、第三电容的另一端、第五电阻的另一端都接地，所述第六电阻的另一端为电流采样电路的第一相输出端，所述第二电流互感器的输入端接第二相电流，其接地端接地，其输出端接第二稳压管的阴极、第四电容的一端、第七电阻的一端、第八电阻的一端，所述第二稳压管的阳极、第四电容的另一端、第七电阻的另一端都接地，所述第八电阻的一端为电流采样电路的第二相输出端。4.如权利要求1所述的一种有多重保护的复合开关，其特征在于，所述电容温度采样电路包括热敏电阻、上拉电阻，所述热敏电阻的一端接地，另一端为电容温度采样电路的输出端且接上拉电阻的一端，所述上拉电阻的另一端接2.5V电压。5.如权利要求1所述的一种有多重保护的复合开关，其特征在于，所述信号调理电路包括放大器、第一二极管、第二二极管、第九电阻至第十二电阻，所述放大器的同相输入端接第^ 电阻的一端、第十二电阻的一端，其反相输入端接第九电阻的一端、第十电阻的一端，其输出端为信号调理电路的输出端且接第一二极管的阴极、第二二极管的阳极、第十电阻的另一端，所述第一二极管的阳极接地，所述第二二极管的阴极接电源电压，所述第九电阻的另一端接地，所述第十一电阻的另一端为信号调理电路的采样信号输入端，所述第十二电阻的另一端接2.5V电压。6.如权利要求5所述的一种有多重保护的复合开关，其特征在于，所述放大器选用运算放大器。
【文档编号】H02J3/18GK205489549SQ201620270286
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】严胜
【申请人】南京鼎瑞智能电力科技有限公司