配电终端过流检测保护电路及方法与流程

本发明属于测量电变量领域，具体涉及过流检测保护电路，还涉及一种过流检测保护方法。

背景技术：

1、2021年国家电网有限公司发布了《12千伏一二次融合柱上断路器及配电自动化终端（ftu）标准化设计方案》，明确指出：操作电源储能额定电压选用dc24v，负载能力不小于16a，持续时间大于等于100ms，在开关储能和分合闸过程中，应满足开关的操作电压要求，后备电源应采用免维护阀控铅酸蓄电池、锂电池或超级电容。

2、当配电终端在开关储能、分合闸过程中以及调试中出现短路时，会出现电流过大，损坏负载或配电终端，造成一定损失。为了提高配电终端可靠性，需要在配电终端中增加合理的过流检测保护电路，即当检测到出现短路电流过大时，切断配电终端后备电源供电通路，从而实现对配电终端的保护。

3、传统方案一般是加保险丝进行防护，保险丝的优点是使用简单，只需串联进供电电路中，缺点是体积大，使用寿命短，更换不方便。当保险丝熔断后，需维护人员对设备进行维护，提高了设备后期的维护检修成本。亦或是无防护措施，当负载发生短路时，电流过大，损坏负载或其他元器件，造成损失。少部分传统过流检测保护电路使用采样电阻采集两端电压并进行控制保护，但面临成本高，所需部件多，电路复杂的问题。

技术实现思路

1、本发明提出了一种配电终端过流检测保护电路及方法，其目的是：在满足国家电网要求的前提下，简化过流检测保护电路的结构，降低成本。

2、本发明技术方案如下：

3、一种配电终端过流检测保护电路，包括过流检测及光耦控制模块、比较模块和保护模块，所述过流检测及光耦控制模块的输入端与后备电源正极相连接，过流检测及光耦控制模块的输出端与所述比较模块的第二输入端相连接，比较模块的第一输入端与后备电源正极相连接，比较模块的输出端与保护模块的控制端相连接，保护模块的输入端与后备电源负极相连接，保护模块的输出端与负载供电端负极相连接，负载供电端正极与后备电源正极相连接；

4、所述过流检测及光耦控制模块包括采样电阻r9和光耦e1，所述过流检测及光耦控制模块用于根据采样电阻r9两端的电压值控制光耦e1的通断从而改变过流检测及光耦控制模块的输出端状态；所述比较模块包括比较器d1和比较器d2，所述比较模块用于根据其第一输入端和第二输入端的状态改变其输出端的状态；所述保护模块根据其控制端的状态改变内部开关器件的导通状态从而改变保护模块的输出端状态。

5、作为所述配电终端过流检测保护电路的进一步改进：所述比较模块还包括延时及快速泄放模块，所述延时及快速泄放模块的第一连接端与所述比较模块的第一输入端相连接，延时及快速泄放模块的第二连接端与比较器d1的正输入端相连接，比较器d1的负输入端通过电阻r8与后备电源正极相连接，比较器d1的负输入端还通过并联的电阻r7和电容c3与后备电源负极相连接，比较器d1的负输入端还与比较器d2的负输入端相连接，比较器d1的输出端与所述延时及快速泄放模块的第三连接端相连接，比较器d1的输出端还与二极管v6的阴极相连接，二极管v6的阳极与比较器d2的正输入端相连接，比较器d2的正输入端通过电阻r4与所述比较模块的第一输入端相连接，比较器d2的正输入端还通过电容c4与后备电源负极相连接，比较器d2的输出端与所述比较模块的输出端相连接；

6、所述延时及快速泄放模块的第三连接端与所述比较模块的第二输入端相连接，比较模块的第二输入端依次通过电阻r6、电阻r5和电阻r2与后备电源负极相连接，电阻r5和电阻r2之间的连接点与所述比较模块的输出端相连接，电阻r6和电阻r5之间的连接点与所述比较模块的第一输入端相连接，电阻r6和电阻r5之间的连接点还与二极管v3的阴极相连接，二极管v3的阳极与延时及快速泄放模块的第四连接端相连接。

7、作为所述配电终端过流检测保护电路的进一步改进：所述延时及快速泄放模块包括电阻r1、电容c1和三极管v4，所述电阻r1连接于所述延时及快速泄放模块的第一连接端和第二连接端之间，电容c1连接于所述延时及快速泄放模块的第二连接端和第三连接端之间，三极管v4的基极、集电极、发射极分别与所述延时及快速泄放模块的第四连接端、第三连接端和第二连接端相连接。

8、作为所述配电终端过流检测保护电路的进一步改进：所述过流检测及光耦控制模块还包括电容c5和电阻r10，所述采样电阻r9的一端与所述过流检测及光耦控制模块的输入端相连接，所述电容c5与电阻r10串联后并联于所述采样电阻r9的两端，电容c5的两端分别与所述光耦e1的初级发光二极管阳极、阴极相连接，光耦e1的次级光敏三极管发射极与后备电源负极相连接，光耦e1的次级光敏三极管集电极与所述过流检测及光耦控制模块的输出端相连接。

9、作为所述配电终端过流检测保护电路的进一步改进：所述保护模块包括mosfet管v5，mosfet管v5的栅极与所述保护模块的控制端相连接，mosfet管v5的源极与所述保护模块的输入端相连接，mosfet管v5的漏极与所述保护模块的输出端相连接。

10、作为所述配电终端过流检测保护电路的进一步改进：所述比较模块还包括短路亮灯模块，所述短路亮灯模块包括发光二极管v2，发光二极管v2的阳极与所述比较模块的第一输入端相连接，发光二极管v2的阴极通过电阻r3与所述比较模块的第二输入端相连接。

11、作为所述配电终端过流检测保护电路的进一步改进：还包括按键key和二极管v1，按键key的一端与后备电源正极相连接，按键key的另一端与二极管v1的阳极相连接，二极管v1的阴极与所述负载供电端正极相连接。

12、作为所述配电终端过流检测保护电路的进一步改进：所述负载供电端正极和负载供电端负极之间连接有电容c2，所述保护模块的输出端通过采样电阻r9与所述负载供电端负极相连接。

13、作为所述配电终端过流检测保护电路的进一步改进：所述mosfet管v5为n沟道增强型mosfet管。

14、本发明还公开了一种基于上述配电终端过流检测保护电路实现的过流检测保护方法，包括如下步骤：

15、s1：配电终端开机，通过所述过流检测及光耦控制模块判断是否发生过流，若未发生过流则转至步骤s2-1，若发生过流则转至步骤s2-2；

16、s2-1：所述比较模块输出端呈现高阻态，所述保护模块导通，负载供电端正常给负载供电，设备正常工作，返回步骤s1；

17、s2-2：所述比较模块输出低电平，所述保护模块不导通，负载供电端停止给负载供电，配电终端关机，进入步骤s2-3；

18、s2-3：若此时负载持续短路，短路亮灯模块的发光二极管点亮，通过延时及快速泄放模块改变比较模块的输出端状态及保护模块的导通状态；循环本步骤，直至后备电源中电量耗尽或负载被断开为止。

19、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：通过过流检测及光耦控制模块改变比较模块的输入状态，进而改变比较模块的输出端状态，最后改变保护模块的输出端状态，实现了配电终端过流检测保护，电路简单，逻辑清晰，使用元器件较少，成本较其他方案大大降低，无需后期维护短路相关电路，系统可靠性大幅度提高。