高压阀组过零检测装置制造方法
【专利摘要】高压阀组过零检测装置，属于高压阀组过零检测【技术领域】。本实用新型是为了解决现有过零检测技术由于不能准确的检测到高压阀组交流电的过零点，使可控桂不能可靠的过零触发的问题。它包括过零检测及相位监测电路、故障判断电路、工作状态指示电路和光纤驱动及输出电路，过零检测及相位监测电路包括电阻R1、电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一运算放大器、第二运算放大器、第一施密特触发器、第二施密特触发器和相位比较器。本实用新型用于高压阀组的过零检测。
【专利说明】高压阀组过零检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高压阀组过零检测装置，属于高压阀组过零检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]高压TSC用的开关器件是由若干只可控硅串联组成的，可控硅的具体只数需要满足耐压条件。可控硅在满足均压的条件下，控制要点有两条:
[0003]其一是过零触发，其二是同步触发。
[0004]要想可靠的过零触发，关键是要检测到交流电的过零点。由阀组的结构可知，在可控硅不导通时，均压回路相当于一个个的阻抗，经验证，当元件精度在1%内时，每个可控硅上电压的相位与阀组两端的电压相位相同，一致性非常好。
[0005]现有过零检测技术由于不能准确的检测到高压阀组交流电的过零点，使可控硅不能可靠的过零触发。
【发明内容】
[0006]本实用新型目的是为了解决现有过零检测技术由于不能准确的检测到高压阀组交流电的过零点，使可控硅不能可靠的过零触发的问题，提供了一种高压阀组过零检测装置。
[0007]本实用新型所述高压阀组过零检测装置，它包括过零检测及相位监测电路、故障判断电路、工作状态指示电路和光纤驱动及输出电路，
[0008]过零检测及相位监测电路包括电阻R1、电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一运算放大器、第二运算放大器、第一施密特触发器、第二施密特触发器和相位比较器；
[0009]故障判断电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、NPN型三极管Q1、电容Cl、电容C2和Q触发器；
[0010]工作状态指示电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R1、NPN型三极管Q3、NPN型三极管Q4、第一发光二极管LI和第二发光二极管L2 ；
[0011]光纤驱动及输出电路包括或非门、电阻R11、电阻R12、NPN型三极管Q2和第三发光二极管L3 ；
[0012]电阻Rl的一端连接高压阀组的A接线端，电阻Rl的另一端连接第一二极管Dl的阴极、第二二极管D2的阳极和第一运算放大器的同相输入端，第一二极管Dl的阳极连接高压阀组的C接线端，该C接线端为电源参考端，第二二极管D2的阴极连接高压阀组的C接线端，第三二极管D3的阴极连接高压阀组的C接线端，第三二极管D3的阳极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接高压阀组的B接线端，第三二极管D3的阳极连接第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阳极连接高压阀组的C接线端；
[0013]高压阀组的C接线端连接第一运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的同相输入端，第一运算放大器的输出端连接第一施密特触发器的输入端，第一施密特触发器的输出端为OZI接线端；
[0014]第二运算放大器的反相输入端连接第四二极管D4的阴极，第二运算放大器的输出端连接第二施密特触发器的输入端，第二施密特触发器的输出端为0Z2接线端；第二运算放大器的正电源端连接电源VCC，第二运算放大器的负电源端连接电源VEE;
[0015]OZl接线端连接相位比较器的第一输入端，0Z2接线端连接相位比较器的第二输入端，相位比较器的输出端与NPN型三极管Ql的基极之间串联电阻R3 ；
[0016]NPN型三极管Ql的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Ql的集电极与Q触发器的B引脚之间串联电阻R4，Q触发器的B引脚连接电容Cl的一端，电容Cl的另一端连接电源VEE ；Q触发器的B引脚连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电源VCC ；
[0017]Q触发器的CLR引脚连接电源VCC，Q触发器的A引脚和C引脚连接电源VEE，Q触发器的C引脚和RC引脚之间串联电容C2，Q触发器的RC引脚连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接电源VCC，Q触发器的Q引脚为OZE接线端，Q触发器的O引脚为ORR接线端；
[0018]OZE接线端与NPN型三极管Q3的基极之间串联电阻R7，NPN型三极管Q3的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q3的集电极连接第一发光二极管LI的阴极，第一发光二极管LI的阳极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电源VCC ；
[0019]ORR接线端与NPN型三极管Q4的基极之间串联电阻R9，NPN型三极管Q4的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q4的集电极连接第二发光二极管L2的阴极，第二发光二极管L2的阳极连接电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端连接电源VCC ；
[0020]OZE接线端连接或非门的第一输入端，OZl接线端连接或非门的第二输入端，或非门的输出端与NPN型三极管Q2的基极之间串联电阻R11，NPN型三极管Q2的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q2的集电极连接第三发光二极管L3的阴极，第三发光二极管L3的阳极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电源VCC。
[0021]它还包括隔离电源，隔离电源包括变压器T、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第一电解电容E1、第二电解电容E2、电容C3、电容C4、电阻R13、电阻R14和稳压二极管D9，
[0022]变压器T的原边连接电网供电端，变压器T副边的一端连接第五二极管D5的阳极，第五二极管D5的阴极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端为隔离电源的第一电源输出端，该第一电源输出端为电源VCC ；
[0023]第五二极管D5的阴极连接第六二极管D6的阴极，第六二极管D6的阳极连接变压器T副边的另一端，第六二极管D6的阳极连接第八二极管D8的阴极，第八二极管D8的阳极连接第七二极管D7的阳极，第七二极管D7的阴极连接第五二极管D5的阳极；变压器T的中心抽头为电源参考端；
[0024]第一电解电容El的正极连接第五二极管D5的阴极，第一电解电容El的负极连接第二电解电容E2的正极，第二电解电容E2的负极连接第七二极管D7的阳极，第二电解电容E2的正极连接电源参考端；
[0025]第一电解电容El的正极与电源参考端之间串联电容C3，第二电解电容E2的负极与电源参考端之间串联电容C4，第二电解电容E2的负极连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端为隔离电源的第二电源输出端，该第二电源输出端为电源VEE;
[0026]电源VCC连接稳压二极管D9的阴极，稳压二极管D9的阳极连接电源VEE。
[0027]本实用新型的优点:本实用新型的电路结构简单，成本低；检测精度高，经器件选择，其检测精度在50μ S以下，不到50Hz交流电角度的1° ;本装置的温漂和零漂均较小，采用集成运放和CMOS数字电路实现，性能好，长期运行稳定可靠；其运行为免调整方式，安装维护非常简单；本装置抗干扰性能极佳，隔离供电，光纤传输信号，抗干扰性能远优于其它同类系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型所述高压阀组过零检测装置的原理框图；
[0029]图2是光纤驱动及输出电路的电路原理图；
[0030]图3是过零检测及相位监测电路、故障判断电路及工作状态指示电路的电路原理图；
[0031]图4是隔离电源的电路原理图；
[0032]图5是高压阀组的一次接线图；
[0033]图6是高压阀组过零检测的原理图。
【具体实施方式】
[0034]【具体实施方式】一:下面结合图1到图6说明本实施方式，本实施方式所述高压阀组过零检测装置，它包括过零检测及相位监测电路1、故障判断电路2、工作状态指示电路3和光纤驱动及输出电路4，
[0035]过零检测及相位监测电路I包括电阻R1、电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一运算放大器1-1、第二运算放大器1-2、第一施密特触发器1-3、第二施密特触发器1-4和相位比较器1-5 ；
[0036]故障判断电路2包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、NPN型三极管Ql、电容Cl、电容C2和Q触发器1-6 ；
[0037]工作状态指示电路3包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO、NPN型三极管Q3、NPN型三极管Q4、第一发光二极管LI和第二发光二极管L2 ；
[0038]光纤驱动及输出电路4包括或非门4-1、电阻R11、电阻R12、NPN型三极管Q2和第三发光二极管L3 ；
[0039]电阻Rl的一端连接高压阀组的A接线端，电阻Rl的另一端连接第一二极管Dl的阴极、第二二极管D2的阳极和第一运算放大器1-1的同相输入端，第一二极管Dl的阳极连接高压阀组的C接线端，该C接线端为电源参考端，第二二极管D2的阴极连接高压阀组的C接线端，第三二极管D3的阴极连接高压阀组的C接线端，第三二极管D3的阳极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接高压阀组的B接线端，第三二极管D3的阳极连接第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阳极连接高压阀组的C接线端；
[0040]高压阀组的C接线端连接第一运算放大器1-1的反相输入端和第二运算放大器1-2的同相输入端,第一运算放大器1-1的输出端连接第一施密特触发器1-3的输入端,第一施密特触发器1-3的输出端为OZl接线端；
[0041]第二运算放大器1-2的反相输入端连接第四二极管D4的阴极，第二运算放大器1-2的输出端连接第二施密特触发器1-4的输入端，第二施密特触发器1-4的输出端为0Z2接线端；第二运算放大器1-2的正电源端连接电源VCC，第二运算放大器1-2的负电源端连接电源VEE ；
[0042]OZl接线端连接相位比较器1-5的第一输入端，0Z2接线端连接相位比较器1_5的第二输入端，相位比较器1-5的输出端与NPN型三极管Ql的基极之间串联电阻R3 ；
[0043]NPN型三极管Ql的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Ql的集电极与Q触发器1_6的B引脚之间串联电阻R4，Q触发器1-6的B引脚连接电容Cl的一端，电容Cl的另一端连接电源VEE ；Q触发器1-6的B引脚连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电源VCC ；
[0044]Q触发器1-6的CLR引脚连接电源VCC，Q触发器1_6的A引脚和C引脚连接电源VEE, Q触发器1-6的C引脚和RC引脚之间串联电容C2，Q触发器1_6的RC引脚连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接电源VCC，Q触发器1-6的Q引脚为OZE接线端，Q触发器1-6的0引脚为ORR接线端；
[0045]OZE接线端与NPN型三极管Q3的基极之间串联电阻R7，NPN型三极管Q3的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q3的集电极连接第一发光二极管LI的阴极，第一发光二极管LI的阳极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电源VCC ；
[0046]ORR接线端与NPN型三极管Q4的基极之间串联电阻R9，NPN型三极管Q4的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q4的集电极连接第二发光二极管L2的阴极，第二发光二极管L2的阳极连接电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端连接电源VCC ；
[0047]OZE接线端连接或非门4-1的第一输入端，OZl接线端连接或非门4_1的第二输入端，或非门4-1的输出端与NPN型三极管Q2的基极之间串联电阻Rll，NPN型三极管Q2的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q2的集电极连接第三发光二极管L3的阴极，第三发光二极管L3的阳极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电源VCC。
[0048]过零检测的基本原理:图6所示，当A、B两点电压相等时电路翻转，A、B间电压相等就是这两个可控硅的电压等于零，此时交流电压穿越零点，此时它们的速率是最快的，t匕较器翻转时没有抖动，因此不需要整形，电路输出的方波的上升沿或下降沿就是过零点，其检测精度取决于比较器的输入失调电压和传输速率，用LM358这样的通用器件就有满意的效果。
[0049]在实际应用中，阀组的可控硅可能损坏，但是被检测的两个可控硅同时损坏的可能性不大，只要有一个可控硅损坏，故障判断电路就能察觉，控制光纤驱动电路停止输出，达到保护的目的。本装置的输出采用光纤输出，电压隔离能力几乎是无限的，所以，本装置的应用电压等级取决于隔离电源的水平，用AGG-10-2.5型高压绝缘线做隔离电源的穿心线能轻松工作在10千伏下。
[0050]图6所示的A、B、C三点与本装置连接时，A、B、C三点的位置在满足工艺要求情况下可任意选择，当阀组星接时，A、B、C三点应尽量靠近星点，以减轻隔离电源的电压压力。
[0051]本实施方式的工作原理:
[0052]第一运算放大器1-1、第二运算放大器1-2的型号为LM358A，第一施密特触发器1-3、第二施密特触发器1-4的型号为⑶40106B，相位比较器1_5的型号为⑶4070B。过零检测及相位监测电路I输出的OZl和0Z2在正常情况下相位相同，用用OZl作为输出信号驱动光纤模块将过零方波传出。将OZl和0Z2送入相位比较器1-5进行相位比较，正常情况下其输出为高电平。当一只晶闸管故障时其阻抗发生变化，0Z1，0Z2出现相位差，相位比较器1-5输出低电平的时间，即脉冲宽度增加，电容Cl的电压脉冲的宽度和幅度也随之增力口，当幅度超过Q触发器1-6的触发门限时，Q触发器1-6翻转，其输出端OZE变为高电平，或非门4-1被封锁输出低电平,光纤无输出，同时LED指不故障。控制系统检测到光纤无输出即做相应处理，保护阀组。Q触发器1-6的型号选择为4538,4538是精密单稳态触发器，其工作方式为再触发方式。
[0053]【具体实施方式】二:下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括隔离电源5，隔离电源5包括变压器T、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第一电解电容E1、第二电解电容E2、电容C3、电容C4、电阻R13、电阻R14和稳压二极管D9，
[0054]变压器T的原边连接电网供电端，变压器T副边的一端连接第五二极管D5的阳极，第五二极管D5的阴极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端为隔离电源5的第一电源输出端，该第一电源输出端为电源VCC ；
[0055]第五二极管D5的阴极连接第六二极管D6的阴极，第六二极管D6的阳极连接变压器T副边的另一端，第六二极管D6的阳极连接第八二极管D8的阴极，第八二极管D8的阳极连接第七二极管D7的阳极，第七二极管D7的阴极连接第五二极管D5的阳极；变压器T的中心抽头为电源参考端；
[0056]第一电解电容El的正极连接第五二极管D5的阴极，第一电解电容El的负极连接第二电解电容E2的正极，第二电解电容E2的负极连接第七二极管D7的阳极，第二电解电容E2的正极连接电源参考端；
[0057]第一电解电容El的正极与电源参考端之间串联电容C3，第二电解电容E2的负极与电源参考端之间串联电容C4，第二电解电容E2的负极连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端为隔离电源5的第二电源输出端，该第二电源输出端为电源VEE ；
[0058]电源VCC连接稳压二极管D9的阴极，稳压二极管D9的阳极连接电源VEE。
[0059]稳压二极管D9的型号为ZENER2。
【权利要求】
1.一种高压阀组过零检测装置，其特征在于，它包括过零检测及相位监测电路(I)、故障判断电路(2)、工作状态指示电路(3)和光纤驱动及输出电路(4)， 过零检测及相位监测电路(I)包括电阻R1、电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一运算放大器(1-1)、第二运算放大器(1-2)、第一施密特触发器(1-3)、第二施密特触发器(1-4)和相位比较器(1-5)； 故障判断电路⑵包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、NPN型三极管Q1、电容Cl、电容C2和Q触发器(1-6)； 工作状态指示电路⑶包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R1、NPN型三极管Q3、NPN型三极管Q4、第一发光二极管LI和第二发光二极管L2 ； 光纤驱动及输出电路⑷包括或非门(4-1)、电阻R11、电阻R12、NPN型三极管Q2和第三发光二极管L3 ； 电阻Rl的一端连接高压阀组的A接线端，电阻Rl的另一端连接第一二极管Dl的阴极、第二二极管D2的阳极和第一运算放大器(1-1)的同相输入端，第一二极管Dl的阳极连接高压阀组的C接线端，该C接线端为电源参考端，第二二极管D2的阴极连接高压阀组的C接线端，第三二极管D3的阴极连接高压阀组的C接线端，第三二极管D3的阳极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接高压阀组的B接线端，第三二极管D3的阳极连接第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阳极连接高压阀组的C接线端； 高压阀组的C接线端连接第一运算放大器(1-1)的反相输入端和第二运算放大器(1-2)的同相输入端,第一运算放大器(1-1)的输出端连接第一施密特触发器(1-3)的输入端，第一施密特触发器(1-3)的输出端为OZl接线端； 第二运算放大器(1-2)的反相输入端连接第四二极管D4的阴极，第二运算放大器(1-2)的输出端连接第二施密特触发器(1-4)的输入端，第二施密特触发器(1-4)的输出端为0Z2接线端；第二运算放大器(1-2)的正电源端连接电源VCC，第二运算放大器(1-2)的负电源端连接电源VEE ； OZl接线端连接相位比较器(1-5)的第一输入端，0Z2接线端连接相位比较器(1-5)的第二输入端，相位比较器(1-5)的输出端与NPN型三极管Ql的基极之间串联电阻R3 ； NPN型三极管Ql的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Ql的集电极与Q触发器(1_6)的B引脚之间串联电阻R4，Q触发器(1-6)的B引脚连接电容Cl的一端，电容Cl的另一端连接电源VEE ；Q触发器(1-6)的B引脚连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电源VCC ； Q触发器(1-6)的CLR引脚连接电源VCC，Q触发器(1_6)的A引脚和C引脚连接电源VEE, Q触发器(1-6)的C引脚和RC引脚之间串联电容C2，Q触发器(1-6)的RC引脚连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接电源VCC，Q触发器(1-6)的Q引脚为OZE接线端，Q触发器(1-6)的0引脚为ORR接线端； OZE接线端与NPN型三极管Q3的基极之间串联电阻R7，NPN型三极管Q3的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q3的集电极连接第一发光二极管LI的阴极，第一发光二极管LI的阳极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接电源VCC ； ORR接线端与NPN型三极管Q4的基极之间串联电阻R9，NPN型三极管Q4的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q4的集电极连接第二发光二极管L2的阴极，第二发光二极管L2的阳极连接电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端连接电源VCC ； OZE接线端连接或非门(4-1)的第一输入端，OZl接线端连接或非门(4-1)的第二输入端，或非门(4-1)的输出端与NPN型三极管Q2的基极之间串联电阻Rll，NPN型三极管Q2的发射极连接电源VEE，NPN型三极管Q2的集电极连接第三发光二极管L3的阴极，第三发光二极管L3的阳极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电源VCC。
2.根据权利要求1所述的高压阀组过零检测装置，其特征在于，它还包括隔离电源(5)，隔离电源(5)包括变压器T、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第一电解电容E1、第二电解电容E2、电容C3、电容C4、电阻R13、电阻R14和稳压二极管D9， 变压器T的原边连接电网供电端，变压器T副边的一端连接第五二极管D5的阳极，第五二极管D5的阴极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端为隔离电源(5)的第一电源输出端，该第一电源输出端为电源VCC ； 第五二极管D5的阴极连接第六二极管D6的阴极，第六二极管D6的阳极连接变压器T副边的另一端，第六二极管D6的阳极连接第八二极管D8的阴极，第八二极管D8的阳极连接第七二极管D7的阳极，第七二极管D7的阴极连接第五二极管D5的阳极；变压器T的中心抽头为电源参考; 第一电解电容El的正极连接第五二极管D5的阴极，第一电解电容El的负极连接第二电解电容E2的正极，第二电解电容E2的负极连接第七二极管D7的阳极，第二电解电容E2的正极连接电源参考端； 第一电解电容El的正极与电源参考端之间串联电容C3，第二电解电容E2的负极与电源参考端之间串联电容C4，第二电解电容E2的负极连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端为隔离电源(5)的第二电源输出端，该第二电源输出端为电源VEE; 电源VCC连接稳压二极管D9的阴极，稳压二极管D9的阳极连接电源VEE。
【文档编号】G01R19/175GK204028217SQ201420474546
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】黄希春, 何瑞峰, 周维来, 何崇飞 申请人:哈尔滨同为电气股份有限公司