專利名稱：自供電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)于一種用于電網(wǎng)保護(hù)的保護(hù)裝置，且特別是有關(guān)于一種自供電保
護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著社會(huì)的發(fā)展，用戶對(duì)電能的需求在不斷的增大，對(duì)供電的可靠性、穩(wěn)定 型也就有了更高的要求。各種保護(hù)裝置在供電過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，所以保證保護(hù)裝 置可靠穩(wěn)定地運(yùn)行就顯得尤為重要。 作為電子產(chǎn)品，保護(hù)裝置的工作也需要電源。目前其控制電源主要有以下幾種方 式一方面可以由直流屏對(duì)各設(shè)備提供控制電源，但是成本高，不適用于各終端設(shè)備的分布 使用；另一方面可以由電壓互感器提供，這雖然能使各終端設(shè)備分布式使用，但對(duì)電流保護(hù) 設(shè)備而言需要增加額外的電壓互感器，這樣就會(huì)使成本增加，也增大了設(shè)備出故障的機(jī)率， 同時(shí)對(duì)設(shè)備的使用和維護(hù)也帶來(lái)了難度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種自供電保護(hù)裝置，這種保護(hù)裝置在不需要外加任 何輔助電源時(shí)即可工作，以改善現(xiàn)有的保護(hù)裝置存在的不能得到可靠供電，保護(hù)裝置難以 穩(wěn)定工作的問(wèn)題。 本實(shí)用新型提出一種自供電保護(hù)裝置，包括電源模塊、信號(hào)采集模塊、處理器模塊 以及跳閘電子開(kāi)關(guān)，處理器模塊的輸入端連接有信號(hào)采集模塊，輸出端連接有跳閘電子開(kāi) 關(guān)。其中，電源模塊包括自供電電路，該自供電電路包括依次相接的電流互感器、整流器、切 換開(kāi)關(guān)以及檢測(cè)電路，還包括與檢測(cè)電路并聯(lián)的能量存儲(chǔ)單元。其中，檢測(cè)電路輸出控制信 號(hào)至切換開(kāi)關(guān)，以控制自供電電路的輸出。 上述自供電電路還包括過(guò)壓氣體放電管Fl ，與電流互感器相連接，用以實(shí)現(xiàn)過(guò)壓 保護(hù)。 上述切換開(kāi)關(guān)包括M0S管V6以及驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入連接檢測(cè)電路的 輸出，驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接M0S管V6。 上述檢測(cè)電路包括比較電路、采樣電路以及基準(zhǔn)電路，所述比較電路的輸入分別 連接采樣電路與基準(zhǔn)電路的輸出，且輸出一比較信號(hào)至切換開(kāi)關(guān)。 上述電源模塊還包括高壓輸入電路和低壓輸入電路，上述自供電保護(hù)裝置還包括 人機(jī)界面模塊和通訊模塊，人機(jī)界面模塊和通訊模塊分別連接處理器模塊，所述人機(jī)界面 模塊包括液晶顯示器、操作鍵以及指示燈，所述處理器模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器和存儲(chǔ)單 元，存儲(chǔ)單元連接于數(shù)字信號(hào)處理器。 本實(shí)用新型的有益效果為，本實(shí)用新型提供的自供電保護(hù)裝置采用電流互感器取 電，無(wú)需配置直流屏及外部供電設(shè)備，可以應(yīng)用于不設(shè)有直流電源的電站，環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)柜，也 可集成于斷路器和熔電器保護(hù)柜中使用，大大的降低了成本。本實(shí)用新型提供的自供電保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)控、通訊、控制等功能，且容易實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)充。而且，采用的硬 件比較通用，制造容易，可以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，容易安裝、運(yùn) 輸；人機(jī)界面模塊提供了方便的顯示方式，可以把各種數(shù)據(jù)，中間結(jié)果、最終的動(dòng)作特性顯 示出，方便進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)，保護(hù)動(dòng)作后結(jié)果直接顯示、可以將各種事件記錄下來(lái)；通訊模塊 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信控制。

圖1所示為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的自供電保護(hù)裝置的功能方塊示意圖。 圖2所示為圖1中電源模塊的功能方塊示意圖。 圖3所示為圖2中自供電電路的功能方塊示意圖。 圖4所示為圖3中的電路原理圖。
具體實(shí)施方式為讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí) 施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。 圖1所示為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的自供電保護(hù)裝置的功能方塊示意圖，圖2 所示為圖1中電源模塊的功能方塊示意圖，請(qǐng)一并參考圖1和圖2。如圖1所示，本實(shí)施例 所提供的自供電保護(hù)裝置1包括電源模塊10，信號(hào)采集模塊11，處理器模塊12，人機(jī)界面模 塊13，通訊模塊14以及跳閘電子開(kāi)關(guān)15。 在本實(shí)施例中，電源模塊10提供的電源主要分為兩部分。 一部分為工作電源，供 電給自供電保護(hù)裝置1需要上電的組成部分，例如，輸出DC12V用于信號(hào)采集模塊11，DC5V 用于處理器模塊12。另一部分為跳閘電源，儲(chǔ)存于儲(chǔ)能元件26中，例如電容器，該跳閘電源 用以供電給跳閘電子開(kāi)關(guān)15。 如圖2所示，電源模塊10采用多路多種電源的輸入方式，包括高壓輸入電路100、
低壓輸入電路101以及自供電電路2。其中，高壓輸入電路100可以使用交流或直流輸入
電源，配備有AC/DC隔離變換器。低壓輸入電路101也可以使用14V交流方式或直流方式。
進(jìn)一步的，多電源可以同時(shí)接入或只有其中一個(gè)，本實(shí)用新型對(duì)此并不做出限制。 圖3所示為圖2中自供電電路的功能方塊示意圖。圖4所示為圖3中的電路原理
圖。請(qǐng)一并參照?qǐng)D3 圖4。在本實(shí)施例中，在自供電保護(hù)裝置l沒(méi)有外加輔助電源的情況
下，可以由自供電電路2為保護(hù)裝置提供穩(wěn)定的電源。 在本實(shí)施例中，自供電電路2包括電流互感器20、整流器21、切換開(kāi)關(guān)22、能量存 儲(chǔ)單元23以及檢測(cè)電路24。其中，能量存儲(chǔ)單元23并聯(lián)于檢測(cè)電路24，檢測(cè)電路24通過(guò) 檢測(cè)能量存儲(chǔ)單元23兩端的電壓，輸出控制信號(hào)至切換開(kāi)關(guān)22，以控制自供電電路2的輸 出。 如圖4所示，過(guò)壓氣體放電管Fl并接于電流互感器20上，用以實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。具 體來(lái)說(shuō)，當(dāng)電流互感器20上的電壓過(guò)高時(shí)，過(guò)壓氣體放電管Fl呈現(xiàn)短路狀態(tài)，以保護(hù)整個(gè) 電路。 整流器21選用橋式整流器，包括4個(gè)二極管VI V4。進(jìn)一步的，整流器21用以 將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。[0023] 切換開(kāi)關(guān)22包括M0S管V6、驅(qū)動(dòng)電路220以及肖特基二極管V5。其中，肖特基二 極管V5用于限制電壓。驅(qū)動(dòng)電路220的輸出通過(guò)電阻R2連接至MOS管V6的柵極，當(dāng)驅(qū)動(dòng) 電路220提供驅(qū)動(dòng)電壓至MOS管V6時(shí)，MOS管V6導(dǎo)通，以實(shí)現(xiàn)電路短路。驅(qū)動(dòng)電路220包 括穩(wěn)壓管V7，V10，二極管V9，電阻R1 R3，三極管V8， Vll以及電容C5，C6。進(jìn)一步的，電 阻R3，三極管VI1以及電容C5， C6構(gòu)成電平轉(zhuǎn)換電路。 在本實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)單元23由4個(gè)電容器C1 C4并聯(lián)構(gòu)成，用于儲(chǔ)存電能。 如圖4所示，檢測(cè)電路24包括比較電路、采樣電路241以及基準(zhǔn)電路242。其中， 基準(zhǔn)電路242由電阻R4與穩(wěn)壓管U1組成，用以提供基準(zhǔn)電壓。采樣電路241由電阻R6 R9與電容C8組成，用以采集能量存儲(chǔ)單元23兩端的實(shí)時(shí)電壓。具體的，電阻R9與電容C8 相并聯(lián)，電阻R6與電阻R7串聯(lián)形成回差，以保證電壓穩(wěn)定性。 比較電路包括比較器U2，其同相輸入端("+ "端)連接采樣電路241的輸出，接收 采樣電壓，其反相輸入端("-"端)連接基準(zhǔn)電路242的輸出，接收基準(zhǔn)電壓，其輸出端連 接切換開(kāi)關(guān)22的驅(qū)動(dòng)電路220的輸入。當(dāng)采樣電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器U2輸出高電 平信號(hào)；當(dāng)采樣電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器U2輸出低電平信號(hào)。 自供電電路2由電流互感器20對(duì)線路電流進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)整流器21進(jìn)行整流，一 部分供給保護(hù)裝置工作使用，多余的部分通過(guò)能量存儲(chǔ)單元23進(jìn)行保存。檢測(cè)電路24對(duì) 能量存儲(chǔ)單元23兩端的電壓進(jìn)行采樣，通過(guò)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出一電平信號(hào)至切換 開(kāi)關(guān)22的驅(qū)動(dòng)電路220。若驅(qū)動(dòng)電路220接收一高電平信號(hào)，則驅(qū)動(dòng)MOS管V6導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn) 短路，此時(shí)由能量存儲(chǔ)單元23提供電源給保護(hù)裝置工作使用。 圖1中的信號(hào)采集模塊11用于采集電流信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，信號(hào)采集模塊11包括 電流互感器，用以測(cè)量電流值。在本實(shí)施例中，采用的測(cè)量電流互感器具有高變比，因此可 用同一設(shè)備寬范圍地保護(hù)功率定值。在執(zhí)行測(cè)量動(dòng)作時(shí)，測(cè)量所得的電流值對(duì)應(yīng)于每一相 電流有效值，半個(gè)波中使用48個(gè)采樣點(diǎn)及5個(gè)連續(xù)半波的計(jì)算平均值。系統(tǒng)每秒更新測(cè)量 數(shù)據(jù)。從5A到電流互感器最大額定功率范圍110%的測(cè)量精度均為1級(jí)。零序電流的測(cè)量 方式和相電流相同。 進(jìn)一步的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的配置，信號(hào)采集模塊10可以實(shí)現(xiàn)多種不同的配置 方式，如一次雙電流互感器(CT)無(wú)電壓互感器(PT)的兩CT保護(hù)、一次三CT無(wú)PT的三CT 保護(hù)， 一次雙CT無(wú)PT帶零序的兩CT保護(hù)等。通過(guò)信號(hào)采集模塊10可以采用上述不同的 配置方式，因此自供電保護(hù)裝置l可以滿足現(xiàn)場(chǎng)所有一次設(shè)備裝備的需要，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)老設(shè) 備的改造提供巨大的便利。 在本實(shí)施例中，處理器模塊12主要包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 110以及存儲(chǔ)單元 211，外圍還包括時(shí)鐘發(fā)生器與接口總線。其中，存儲(chǔ)單元211連接于數(shù)字信號(hào)處理器110， 用以存儲(chǔ)操作次數(shù)和系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。進(jìn)一步的，存儲(chǔ)單元211也可以用來(lái)儲(chǔ)存保護(hù)功能執(zhí) 行的最后一次的脫扣信息。 自供電保護(hù)裝置1的處理器模塊12采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 110，其具有運(yùn)算速 度快，周期信號(hào)測(cè)量點(diǎn)數(shù)多的優(yōu)點(diǎn)，使高性能數(shù)字濾波提供了可能性。在本實(shí)施例中，數(shù)字 信號(hào)處理器110經(jīng)過(guò)去除瞬態(tài)變量的影響來(lái)處理電流測(cè)量值，同時(shí)計(jì)算執(zhí)行保護(hù)功能必須
的量值。另外，數(shù)字信號(hào)處理器iio還確定來(lái)自設(shè)備參數(shù)瞬態(tài)值的電氣測(cè)量參數(shù)有效值。 在本實(shí)施例中，人機(jī)界面模塊13包括液晶顯示器、操作鍵以及指示燈。舉例來(lái)說(shuō)，液晶顯示器(LCD)可以提供各相電流、零序電流的瞬時(shí)測(cè)量值，以及參數(shù)設(shè)置、脫扣原因 等。使用者可以通過(guò)操作鍵設(shè)置各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的目的。例如，當(dāng)有操作鍵按下時(shí)， 其對(duì)應(yīng)的端口出現(xiàn)高電平，否則是低電平。CPU檢測(cè)按鍵信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，達(dá)到人機(jī)交 互的目的。指示燈可以用來(lái)顯示裝置的工作狀態(tài)等。 在本實(shí)施例中，通訊模塊14連接于處理器模塊12，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與端子的通 信。例如，處理器模塊12通過(guò)通訊模塊14可與Ethwenet、 CAN等各種通訊網(wǎng)絡(luò)連接，也可 直接與上位機(jī)串行通信，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、通信等功能，提高了自供電保護(hù)裝置1的自動(dòng)化程度。 本實(shí)用新型中所述具體實(shí)施案例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施案例而已，并非用來(lái) 限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修 飾，都應(yīng)作為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求一種自供電保護(hù)裝置，包括電源模塊、信號(hào)采集模塊、處理器模塊以及跳閘電子開(kāi)關(guān)，處理器模塊的輸入端連接有信號(hào)采集模塊，輸出端連接有跳閘電子開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述電源模塊包括自供電電路，所述自供電電路包括依次相接的電流互感器、整流器、切換開(kāi)關(guān)以及檢測(cè)電路，還包括與檢測(cè)電路并聯(lián)的能量存儲(chǔ)單元，所述檢測(cè)電路輸出控制信號(hào)至切換開(kāi)關(guān)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，所述自供電電路還包括過(guò)壓 氣體放電管Fl，與電流互感器相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，所述切換開(kāi)關(guān)包括MOS管 V6以及驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入連接檢測(cè)電路的輸出，驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接MOS管 V6。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)電路包括比較電 路、采樣電路以及基準(zhǔn)電路，所述比較電路的輸入分別連接采樣電路與基準(zhǔn)電路的輸出，且 輸出一比較信號(hào)至切換開(kāi)關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)電路包括比較電路、 采樣電路以及基準(zhǔn)電路，所述比較電路的輸入分別連接采樣電路與基準(zhǔn)電路的輸出，且輸 出一比較信號(hào)至切換開(kāi)關(guān)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，所述電源模塊還包括高壓 輸入電路和低壓輸入電路，所述自供電保護(hù)裝置還包括人機(jī)界面模塊和通訊模塊，人機(jī)界 面模塊和通訊模塊分別連接處理器模塊，所述人機(jī)界面模塊包括液晶顯示器、操作鍵以及 指示燈，所述處理器模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器和存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元連接于數(shù)字信號(hào)處理 器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，所述電源模塊還包括高壓輸 入電路和低壓輸入電路，所述自供電保護(hù)裝置還包括人機(jī)界面模塊和通訊模塊，人機(jī)界面 模塊和通訊模塊分別連接處理器模塊，所述人機(jī)界面模塊包括液晶顯示器、操作鍵以及指 示燈，所述處理器模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器和存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元連接于數(shù)字信號(hào)處理器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，所述電源模塊還包括高壓輸 入電路和低壓輸入電路，所述自供電保護(hù)裝置還包括人機(jī)界面模塊和通訊模塊，人機(jī)界面 模塊和通訊模塊分別連接處理器模塊，所述人機(jī)界面模塊包括液晶顯示器、操作鍵以及指 示燈，所述處理器模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器和存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元連接于數(shù)字信號(hào)處理器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自供電保護(hù)裝置，其特征在于，所述電源模塊還包括高壓輸 入電路和低壓輸入電路，所述自供電保護(hù)裝置還包括人機(jī)界面模塊和通訊模塊，人機(jī)界面 模塊和通訊模塊分別連接處理器模塊，所述人機(jī)界面模塊包括液晶顯示器、操作鍵以及指 示燈，所述處理器模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器和存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元連接于數(shù)字信號(hào)處理器。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種自供電保護(hù)裝置，包括電源模塊、信號(hào)采集模塊、處理器模塊以及跳閘電子開(kāi)關(guān)，處理器模塊的輸入端連接有信號(hào)采集模塊，輸出端連接有跳閘電子開(kāi)關(guān)。其中，電源模塊包括自供電電路，該自供電電路包括依次相接的電流互感器、整流器、切換開(kāi)關(guān)以及檢測(cè)電路，還包括與檢測(cè)電路并聯(lián)的能量存儲(chǔ)單元。其中，檢測(cè)電路輸出控制信號(hào)至切換開(kāi)關(guān)，以控制自供電電路的輸出。采用本實(shí)用新型方案提供的自供電保護(hù)裝置，無(wú)需配置直流屏及外部供電設(shè)備，可以應(yīng)用于不設(shè)有直流電源的電站，環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)柜，也可集成于斷路器和熔電器保護(hù)柜中使用，大大的降低了成本。
文檔編號(hào)H02H1/06GK201536250SQ200920235259
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者孫麗梅, 張彥森, 張高鋒 申請(qǐng)人:南京谷峰電子科技有限公司