配电自动化终端硬遥信电气隔离和EMC防护电路及方法与流程

本发明涉及配电自动化，具体涉及一种配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路，还涉及一种硬遥信电气隔离和emc防护方法。

背景技术：

1、硬遥信电路主要功能是将现场采集到的状态量转换为数字量，再将转换后的数字量送入主控芯片中进行数据处理分析。国家电网有限公司对配电自动化终端的遥信功能也提出了明确的要求。

2、例如，2021年国家电网有限公司发布的《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》明确要求：1、配电自动化终端需具备状态量采集功能；2、配电自动化终端需具备遥信防抖功能，防抖动时间可设，支持上传soe 信息；3、硬遥信（如开关分合、储能状态等）的soe记录时间为发生时刻，软遥信（如保护告警或动作）的soe 记录时间为确认时刻；4、具备遥信防误报功能，避免终端初始化、运行中、断电等情况下产生误报遥信；5、对用机械触点“闭合”和“断开”表示的状态量，仅考虑以无源触点接入方式；6、遥信输入回路应有电气隔离及滤波电路，防抖时间为10ms～1000ms；7、遥信事件记录站内分辨率不大于5ms；8、遥信公共端采用正电位（+24v）。

3、又如，2021年国家电网有限公司发布的《12千伏一二次融合环网柜（箱）及配电自动化终端（dtu）标准化设计方案》明确要求：1、遥信分辨率不大于5 毫秒，遥信电源电压dc24v；2、遥信动作阀值应合理设置，保证低于30%的额定电压时，遥信可靠不动作，高于70%的额定电压时，遥信应可靠动作；3、采取遥信防抖措施，软件防抖动时间10～1000 毫秒可设（推荐出厂设置200 毫秒）。

4、但现有技术中的硬遥信电路仍存在以下缺陷：一、遥信电源隔离多采用dcdc升压电源模块，该模块输出功率小，体积大，且成本高。二、传统遥信电路抗emc能力差，抗干扰能力弱。

技术实现思路

1、本发明提出了一种配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路及方法，其目的是：一、解决现有的电气隔离方式输出功率小，体积大，且成本高的问题。二、解决现有的遥信电路抗emc能力差，抗干扰能力弱的问题。

2、本发明技术方案如下：

3、一种配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路，包括电源部分和采集部分；所述电源部分同时为多个遥感网络供电，所述采集部分与遥感网络一一对应连接；

4、所述电源部分包括隔离遥信电源电路和电磁兼容防护电路；

5、所述隔离遥信电源电路采用推挽式电路；

6、所述采集部分包括滤波分压电路，防反接电路以及遥信采集隔离电路；所述滤波分压电路与所对应的遥感网络相连接，还通过所述防反接电路与遥信采集隔离电路相连接，所述遥信采集隔离电路还用于与单片机相连接。

7、作为所述配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路的进一步改进：所述隔离遥信电源电路包括变压器驱动器d1、变压器t1、二极管v1、二极管v4、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电阻r1和二极管v2；

8、所述变压器驱动器d1具有交替与接地端gnd导通的1脚和3脚，还具有作为vcc端的2脚；其中1脚和3脚分别和变压器t1的原边线圈的一端和另一端对应相连接，2脚与变压器t1的原边线圈的中间点相连接；

9、所述变压器t1的副边线圈的一端与二极管v1的正极相连接，二极管v1的负极与电容c3的一端相连接，电容c3的另一端与电容c6的一端相连接，电容c6的另一端与二极管v4的正极相连接，二极管v4的负极与二极管v1的正极相连接；所述压器t1的副边线圈的另一端与所述电容c3的另一端相连接；

10、电容c4的一端与电容c5的一端相连接，且与电容c3的一端以及24v供电端yx-24v相连接；电容c4的另一端和电容c5的另一端相连接，且与电容c6的另一端以及遥信接地端yxgnd相连接；所述电阻r1和电容c5并联；

11、所述24v供电端yx-24v与二极管v2的正极相连接，二极管v2的负极作为隔离遥信电源电路的输出端，且该输出端定义为遥信公共端yxcom。

12、作为所述配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路的进一步改进：所述隔离遥信电源电路还包括并联在5v电源端与接地端gnd之间的电解电容c1和瓷片电容c2，该5v电源端还与变压器驱动器d1的使能管脚相连接，该接地端gnd还与变压器驱动器d1的clk时钟管脚相连接。

13、作为所述配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路的进一步改进：所述电磁兼容防护电路包括单向瞬态二极管v3、压敏电阻rv1、压敏电阻rv2、y电容c7和y电容c8；

14、所述单向瞬态二极管v3的负极与遥信公共端yxcom相连接、正极与遥信接地端yxgnd相连接；压敏电阻rv1一端与遥信公共端yxcom相连接、另一端与遥信接地端yxgnd相连接，压敏电阻rv1的另一端还与y电容c7的一端相连接，y电容c7的另一端连接保护性接地端pe；

15、y电容c8一端与遥信公共端yxcom相连接、另一端连接保护性接地端pe；

16、压敏电阻rv2一端与遥信公共端yxcom相连接、另一端连接保护性接地端pe。

17、作为所述配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路的进一步改进：所述电磁兼容防护电路还包括与多组所述遥感网络一一对应的抗浪涌压敏电阻和抗浪涌电阻；

18、抗浪涌电阻的一端与遥感网络连接端相连接，另一端与抗浪涌压敏电阻的一端相连接，抗浪涌压敏电阻的另一端与遥信接地端yxgnd相连接。

19、作为所述配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路的进一步改进：所述滤波分压电路包括第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻；

20、所述第一电容与对应的抗浪涌压敏电阻并联；第一电阻的一端与抗浪涌电阻的另一端相连接，另一端与第二电阻的一端相连接；第二电阻的另一端与遥信接地端yxgnd相连接；

21、第二电容和第二电阻并联。

22、作为所述配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路的进一步改进：所述防反接电路包括防反接二极管，所述防反接二极管的负极与第一电阻的另一端相连接，正极与遥信接地端yxgnd相连接。

23、作为所述配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路的进一步改进：所述遥信采集隔离电路包括光电耦合器、第三电阻和第三电容；

24、所述第一电阻的另一端与光电耦合器的初级发光二极管正极相连接，光电耦合器的初级发光二极管负极与遥信接地端yxgnd相连接；

25、光电耦合器的次级光敏三极管集电极用于与单片机相连接，同时通过第三电阻与3.3v电源端相连接，并且还通过第三电容与接地端gnd相连接；光电耦合器的次级光敏三极管发射极与接地端gnd相连接。

26、本发明还公开了一种基于上述配电自动化终端硬遥信电气隔离和emc防护电路的硬遥信电气隔离和emc防护方法：

27、变压器驱动器d的1脚和3脚1交替与接地端gnd导通：

28、当1脚导通时，输入电流依次经变压器t1的原边线圈的中间点和变压器t1的原边线圈的另一端，同时变压器t1副边的电流从变压器t1的副边的一端流出，依次经过二极管v1、电容c3，回到所述变压器t1的副边的另一端；此时，电容c3两端电压等于vcc端电压、原边与副边线圈闸数比以及2的乘积；

29、当3脚导通时，输入电流依次经变压器t1的原边线圈的中间点和变压器t1的原边线圈的一端，同时变压器t1副边的电流从变压器t1的副边的另一端流出，依次经过电容c6、二极管v4，回到所述变压器t1的副边的一端；此时，电容c6两端电压等于vcc端电压、原边与副边线圈闸数比以及2的乘积；

30、电容c4两端电压等于电容c3两端电压与电容c6两端电压之和，即vcc端电压、变压器t1的原边与副边线圈闸数比以及4的乘积。

31、作为上述硬遥信电气隔离和emc防护方法的进一步改进：当遥信公共端yxcom与遥信接地端yxgnd接反时，电流直接流过防反接二极管，避免对光电耦合器造成损坏。

32、相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：

33、一、本方案采用dcdc推挽式电路方案，具有高输出驱动能力，体积小，且成本低。

34、二、本方案通过电磁兼容防护电路、滤波分压电路提高了抗干扰能力，同时通过防反接电路避免了遥信电源反接导致光耦损坏等问题，可靠性较传统大大提高，提高了电网供电可靠性与稳定性以及配电自动化的正确率。