专利名称：自供电保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种用于电网保护的保护装置，且特别是有关于一种自供电保
护装置。
背景技术：
目前，随着社会的发展，用户对电能的需求在不断的增大，对供电的可靠性、稳定 型也就有了更高的要求。各种保护装置在供电过程中发挥着重要的作用，所以保证保护装 置可靠稳定地运行就显得尤为重要。 作为电子产品，保护装置的工作也需要电源。目前其控制电源主要有以下几种方 式一方面可以由直流屏对各设备提供控制电源，但是成本高，不适用于各终端设备的分布 使用；另一方面可以由电压互感器提供，这虽然能使各终端设备分布式使用，但对电流保护 设备而言需要增加额外的电压互感器，这样就会使成本增加，也增大了设备出故障的机率， 同时对设备的使用和维护也带来了难度。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种自供电保护装置，这种保护装置在不需要外加任 何辅助电源时即可工作，以改善现有的保护装置存在的不能得到可靠供电，保护装置难以 稳定工作的问题。 本实用新型提出一种自供电保护装置，包括电源模块、信号采集模块、处理器模块 以及跳闸电子开关，处理器模块的输入端连接有信号采集模块，输出端连接有跳闸电子开 关。其中，电源模块包括自供电电路，该自供电电路包括依次相接的电流互感器、整流器、切 换开关以及检测电路，还包括与检测电路并联的能量存储单元。其中，检测电路输出控制信 号至切换开关，以控制自供电电路的输出。 上述自供电电路还包括过压气体放电管Fl ，与电流互感器相连接，用以实现过压 保护。 上述切换开关包括M0S管V6以及驱动电路，所述驱动电路的输入连接检测电路的 输出，驱动电路的输出连接M0S管V6。 上述检测电路包括比较电路、采样电路以及基准电路，所述比较电路的输入分别 连接采样电路与基准电路的输出，且输出一比较信号至切换开关。 上述电源模块还包括高压输入电路和低压输入电路，上述自供电保护装置还包括 人机界面模块和通讯模块，人机界面模块和通讯模块分别连接处理器模块，所述人机界面 模块包括液晶显示器、操作键以及指示灯，所述处理器模块包括数字信号处理器和存储单 元，存储单元连接于数字信号处理器。 本实用新型的有益效果为，本实用新型提供的自供电保护装置采用电流互感器取 电，无需配置直流屏及外部供电设备，可以应用于不设有直流电源的电站，环网系统柜，也 可集成于断路器和熔电器保护柜中使用，大大的降低了成本。本实用新型提供的自供电保护装置可以实现保护、测量、监控、通讯、控制等功能，且容易实现功能扩充。而且，采用的硬 件比较通用，制造容易，可以实现批量化生产，本实用新型结构简单，体积小，容易安装、运 输；人机界面模块提供了方便的显示方式，可以把各种数据，中间结果、最终的动作特性显 示出，方便进行调试、维护，保护动作后结果直接显示、可以将各种事件记录下来；通讯模块 可以实现远程通信控制。
图1所示为根据本实用新型一实施例的自供电保护装置的功能方块示意图。 图2所示为图1中电源模块的功能方块示意图。 图3所示为图2中自供电电路的功能方块示意图。 图4所示为图3中的电路原理图。
具体实施方式为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实 施例，并配合附图，作详细说明如下。 图1所示为根据本实用新型一实施例的自供电保护装置的功能方块示意图，图2 所示为图1中电源模块的功能方块示意图，请一并参考图1和图2。如图1所示，本实施例 所提供的自供电保护装置1包括电源模块10，信号采集模块11，处理器模块12，人机界面模 块13，通讯模块14以及跳闸电子开关15。 在本实施例中，电源模块10提供的电源主要分为两部分。 一部分为工作电源，供 电给自供电保护装置1需要上电的组成部分，例如，输出DC12V用于信号采集模块11，DC5V 用于处理器模块12。另一部分为跳闸电源，储存于储能元件26中，例如电容器，该跳闸电源 用以供电给跳闸电子开关15。 如图2所示，电源模块10采用多路多种电源的输入方式，包括高压输入电路100、
低压输入电路101以及自供电电路2。其中，高压输入电路100可以使用交流或直流输入
电源，配备有AC/DC隔离变换器。低压输入电路101也可以使用14V交流方式或直流方式。
进一步的，多电源可以同时接入或只有其中一个，本实用新型对此并不做出限制。 图3所示为图2中自供电电路的功能方块示意图。图4所示为图3中的电路原理
图。请一并参照图3 图4。在本实施例中，在自供电保护装置l没有外加辅助电源的情况
下，可以由自供电电路2为保护装置提供稳定的电源。 在本实施例中，自供电电路2包括电流互感器20、整流器21、切换开关22、能量存 储单元23以及检测电路24。其中，能量存储单元23并联于检测电路24，检测电路24通过 检测能量存储单元23两端的电压，输出控制信号至切换开关22，以控制自供电电路2的输 出。 如图4所示，过压气体放电管Fl并接于电流互感器20上，用以实现过压保护。具 体来说，当电流互感器20上的电压过高时，过压气体放电管Fl呈现短路状态，以保护整个 电路。 整流器21选用桥式整流器，包括4个二极管VI V4。进一步的，整流器21用以 将交流电压转换成直流电压。[0023] 切换开关22包括M0S管V6、驱动电路220以及肖特基二极管V5。其中，肖特基二 极管V5用于限制电压。驱动电路220的输出通过电阻R2连接至MOS管V6的栅极，当驱动 电路220提供驱动电压至MOS管V6时，MOS管V6导通，以实现电路短路。驱动电路220包 括稳压管V7，V10，二极管V9，电阻R1 R3，三极管V8， Vll以及电容C5，C6。进一步的，电 阻R3，三极管VI1以及电容C5， C6构成电平转换电路。 在本实施例中，能量存储单元23由4个电容器C1 C4并联构成，用于储存电能。 如图4所示，检测电路24包括比较电路、采样电路241以及基准电路242。其中， 基准电路242由电阻R4与稳压管U1组成，用以提供基准电压。采样电路241由电阻R6 R9与电容C8组成，用以采集能量存储单元23两端的实时电压。具体的，电阻R9与电容C8 相并联，电阻R6与电阻R7串联形成回差，以保证电压稳定性。 比较电路包括比较器U2，其同相输入端("+ "端)连接采样电路241的输出，接收 采样电压，其反相输入端("-"端)连接基准电路242的输出，接收基准电压，其输出端连 接切换开关22的驱动电路220的输入。当采样电压高于基准电压时，比较器U2输出高电 平信号；当采样电压低于基准电压时，比较器U2输出低电平信号。 自供电电路2由电流互感器20对线路电流进行采样，经过整流器21进行整流，一 部分供给保护装置工作使用，多余的部分通过能量存储单元23进行保存。检测电路24对 能量存储单元23两端的电压进行采样，通过与基准电压进行比较，输出一电平信号至切换 开关22的驱动电路220。若驱动电路220接收一高电平信号，则驱动MOS管V6导通，实现 短路，此时由能量存储单元23提供电源给保护装置工作使用。 图1中的信号采集模块11用于采集电流信号。举例来说，信号采集模块11包括 电流互感器，用以测量电流值。在本实施例中，采用的测量电流互感器具有高变比，因此可 用同一设备宽范围地保护功率定值。在执行测量动作时，测量所得的电流值对应于每一相 电流有效值，半个波中使用48个采样点及5个连续半波的计算平均值。系统每秒更新测量 数据。从5A到电流互感器最大额定功率范围110%的测量精度均为1级。零序电流的测量 方式和相电流相同。 进一步的，根据现场一次设备的配置，信号采集模块10可以实现多种不同的配置 方式，如一次双电流互感器(CT)无电压互感器(PT)的两CT保护、一次三CT无PT的三CT 保护， 一次双CT无PT带零序的两CT保护等。通过信号采集模块10可以采用上述不同的 配置方式，因此自供电保护装置l可以满足现场所有一次设备装备的需要，对于现场老设 备的改造提供巨大的便利。 在本实施例中，处理器模块12主要包括数字信号处理器(DSP) 110以及存储单元 211，外围还包括时钟发生器与接口总线。其中，存储单元211连接于数字信号处理器110， 用以存储操作次数和系统设置参数。进一步的，存储单元211也可以用来储存保护功能执 行的最后一次的脱扣信息。 自供电保护装置1的处理器模块12采用数字信号处理器(DSP) 110，其具有运算速 度快，周期信号测量点数多的优点，使高性能数字滤波提供了可能性。在本实施例中，数字 信号处理器110经过去除瞬态变量的影响来处理电流测量值，同时计算执行保护功能必须
的量值。另外，数字信号处理器iio还确定来自设备参数瞬态值的电气测量参数有效值。 在本实施例中，人机界面模块13包括液晶显示器、操作键以及指示灯。举例来说，液晶显示器(LCD)可以提供各相电流、零序电流的瞬时测量值，以及参数设置、脱扣原因 等。使用者可以通过操作键设置各种参数，实现人机交互的目的。例如，当有操作键按下时， 其对应的端口出现高电平，否则是低电平。CPU检测按键信息进行相应的处理，达到人机交 互的目的。指示灯可以用来显示装置的工作状态等。 在本实施例中，通讯模块14连接于处理器模块12，用于实现上位机与端子的通 信。例如，处理器模块12通过通讯模块14可与Ethwenet、 CAN等各种通讯网络连接，也可 直接与上位机串行通信，实现遥测、通信等功能，提高了自供电保护装置1的自动化程度。 本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来 限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修 饰，都应作为本实用新型的技术范畴。
权利要求一种自供电保护装置，包括电源模块、信号采集模块、处理器模块以及跳闸电子开关，处理器模块的输入端连接有信号采集模块，输出端连接有跳闸电子开关，其特征在于，所述电源模块包括自供电电路，所述自供电电路包括依次相接的电流互感器、整流器、切换开关以及检测电路，还包括与检测电路并联的能量存储单元，所述检测电路输出控制信号至切换开关。
2. 根据权利要求1所述的自供电保护装置，其特征在于，所述自供电电路还包括过压 气体放电管Fl，与电流互感器相连接。
3. 根据权利要求1或2所述的自供电保护装置，其特征在于，所述切换开关包括MOS管 V6以及驱动电路，所述驱动电路的输入连接检测电路的输出，驱动电路的输出连接MOS管 V6。
4. 根据权利要求1或2所述的自供电保护装置，其特征在于，所述检测电路包括比较电 路、采样电路以及基准电路，所述比较电路的输入分别连接采样电路与基准电路的输出，且 输出一比较信号至切换开关。
5. 根据权利要求3所述的自供电保护装置，其特征在于，所述检测电路包括比较电路、 采样电路以及基准电路，所述比较电路的输入分别连接采样电路与基准电路的输出，且输 出一比较信号至切换开关。
6. 根据权利要求1或2所述的自供电保护装置，其特征在于，所述电源模块还包括高压 输入电路和低压输入电路，所述自供电保护装置还包括人机界面模块和通讯模块，人机界 面模块和通讯模块分别连接处理器模块，所述人机界面模块包括液晶显示器、操作键以及 指示灯，所述处理器模块包括数字信号处理器和存储单元，存储单元连接于数字信号处理 器。
7. 根据权利要求3所述的自供电保护装置，其特征在于，所述电源模块还包括高压输 入电路和低压输入电路，所述自供电保护装置还包括人机界面模块和通讯模块，人机界面 模块和通讯模块分别连接处理器模块，所述人机界面模块包括液晶显示器、操作键以及指 示灯，所述处理器模块包括数字信号处理器和存储单元，存储单元连接于数字信号处理器。
8. 根据权利要求4所述的自供电保护装置，其特征在于，所述电源模块还包括高压输 入电路和低压输入电路，所述自供电保护装置还包括人机界面模块和通讯模块，人机界面 模块和通讯模块分别连接处理器模块，所述人机界面模块包括液晶显示器、操作键以及指 示灯，所述处理器模块包括数字信号处理器和存储单元，存储单元连接于数字信号处理器。
9. 根据权利要求5所述的自供电保护装置，其特征在于，所述电源模块还包括高压输 入电路和低压输入电路，所述自供电保护装置还包括人机界面模块和通讯模块，人机界面 模块和通讯模块分别连接处理器模块，所述人机界面模块包括液晶显示器、操作键以及指 示灯，所述处理器模块包括数字信号处理器和存储单元，存储单元连接于数字信号处理器。
专利摘要本实用新型提出一种自供电保护装置，包括电源模块、信号采集模块、处理器模块以及跳闸电子开关，处理器模块的输入端连接有信号采集模块，输出端连接有跳闸电子开关。其中，电源模块包括自供电电路，该自供电电路包括依次相接的电流互感器、整流器、切换开关以及检测电路，还包括与检测电路并联的能量存储单元。其中，检测电路输出控制信号至切换开关，以控制自供电电路的输出。采用本实用新型方案提供的自供电保护装置，无需配置直流屏及外部供电设备，可以应用于不设有直流电源的电站，环网系统柜，也可集成于断路器和熔电器保护柜中使用，大大的降低了成本。
文档编号H02H1/06GK201536250SQ200920235259
公开日2010年7月28日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者孙丽梅, 张彦森, 张高锋 申请人:南京谷峰电子科技有限公司