電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，電力二次系統(tǒng)包括含有供電設備的一次設備和含有負載設備的二次設備，供電設備和負載設備之間設置有將供電設備提供的交流電轉(zhuǎn)換為負載設備所需的交流電或直流電的驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊的輸入級接有抑制來自供電設備的差模干擾的濾波退耦電路，供電設備與驅(qū)動模塊之間、驅(qū)動模塊與負載設備之間均通過屏蔽電纜連接，電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路包括第一接地元件和第二接地元件電路，第一接地元件接于驅(qū)動模塊的輸入端與接地端之間，第二接地元件接于驅(qū)動模塊的輸出端與接地端之間。本實用新型至少能在安全性、抗干擾性或可操控性等的某一個方面改善電力二次系統(tǒng)的性能。
【專利說明】電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及電氣設備，尤其涉及電力二次系統(tǒng)及其附屬設備。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電廠和變電所的電氣設備分為一次設備和二次設備。一次設備(也稱主設備)是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主體，它是直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設備，包括發(fā)電機、電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電力母線、電力電纜和輸電線路等。二次設備是對一次設備進行控制、調(diào)節(jié)、保護和監(jiān)測的設備，它包括控制器具、繼電保護和自動裝置、測量儀表、信號器具等。二次設備通過電壓互感器和電流互感器與一次設備取得電的聯(lián)系。一次設備及其連接的回路稱為一次回路。二次設備按照一定的規(guī)則連接起來以實現(xiàn)某種技術(shù)要求的電氣回路稱為二次回路。
[0003]電力二次系統(tǒng)中，負載設備(屬于二次設備，如電機等)通過驅(qū)動模塊接至作為供電設備(屬于一次設備，如市電)的輸出端，由該驅(qū)動模塊將供電設備提供的交流電轉(zhuǎn)換為負載設備所需的交流電或直流電，由此達到對負載設備的控制。現(xiàn)有電力二次系統(tǒng)設計上存在不足:一是防雷保護措施不夠好，在雷電流過于強大時，可能有小部分雷電流進入到負載設備，由此導致負載設備在雷擊電流殘壓沖擊下?lián)p壞，這使得系統(tǒng)安全性差，大大地縮短了其使用壽命；二是抗干擾措施不夠理想，負載設備容易遭受電源及外部環(huán)境等因素的干擾，這對負載設備的穩(wěn)定運行造成較大的影響；三是控制不夠方便，其控制參數(shù)的調(diào)整不夠靈活，不能很好地滿足用戶的需求。有鑒于此，有必要涉及新的電力二次系統(tǒng)及其附屬設備，以便使其性能得以改善。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供電力二次系統(tǒng)及其附屬設備，以便至少能在安全性、抗干擾性或可操控性等的某一個方面使電力二次系統(tǒng)的性能得以改善。
[0005]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供一種電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，所述電力二次系統(tǒng)包括含有供電設備的一次設備和含有負載設備的二次設備，所述供電設備和所述負載設備之間設置有將所述供電設備提供的交流電轉(zhuǎn)換為所述負載設備所需的交流電或直流電的驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊的輸入級接有抑制來自所述供電設備的差模干擾的濾波退耦電路，所述供電設備與所述驅(qū)動模塊之間、所述驅(qū)動模塊與所述負載設備之間均通過屏蔽電纜連接，所述電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路包括第一接地元件和第二接地元件電路，所述第一接地元件接于所述驅(qū)動模塊的輸入端與接地端之間，所述第二接地元件接于所述驅(qū)動模塊的輸出端與接地端之間。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型可以有效地改善電力二次系統(tǒng)的性能，其至少可以取得以下某一個方面的優(yōu)點:
[0007]1、安全性提高。設有二級避雷保護，其中的大部分雷擊電流通過驅(qū)動模塊輸入端的第一級接地元件泄放；而驅(qū)動模塊輸出端設置第二級接地元件，使得進入負載的殘壓更小，有利于防止負載遭受雷擊，提高其使用安全性，延長其使用壽命。
[0008]2、抗干擾性強。主要表現(xiàn)在幾個方面:
[0009](I)屏蔽電纜靠供電設備的一端電纜屏蔽層通過接地元件接地，屏蔽電纜靠負載設備的另一端電纜屏蔽層直接接地，其保持了傳統(tǒng)二點接地的良好抗干擾效果，同時也限制了地電流或干擾的大小，可以避免地電流或干擾過大時燒毀屏蔽電纜屏蔽層的危險。
[0010](2)屏蔽電纜的芯線均設計了芯線屏蔽層，有利于抑制芯線之間產(chǎn)生的電磁輻射、靜電耦合和電磁感應；同時也設計了電纜屏蔽層，有利于抑制外部的電磁干擾；這兩方面因素，較好地消除了電力二次系統(tǒng)屏蔽電纜所產(chǎn)生的干擾，有利于保證數(shù)據(jù)的準確性。
[0011](3)驅(qū)動模塊的輸入級設置有濾波退耦電路，其作為交流信號輸入通道的前置模擬低通濾波器，兼有抗干擾的作用，可以抑制來自供電設備的差模干擾，保證負載設備數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
[0012]3、可操控性更好。通過微處理器電路控制驅(qū)動模塊的輸出模式，有利于靈活地按預定要求輸出電壓，從而滿足不同用戶的需求。對于電機類負載設備而言，可以根據(jù)人機接口電路的設定信號，對電機進行無級變頻控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本實用新型的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號來表示相同的部件。在附圖中:
[0014]圖1為本實用新型實施例電力二次系統(tǒng)的組成框圖；
[0015]圖2為圖1中屏蔽電纜的接地方式；
[0016]圖3為圖1中屏蔽電纜的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖4為圖1中驅(qū)動模塊的組成框圖；
[0018]圖5為圖4所示驅(qū)動模塊中部分電路的實例。

【具體實施方式】
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020]參見圖1，表示本實用新型電力二次系統(tǒng)的較優(yōu)實施例。該電力二次系統(tǒng)包括作為二次設備的負載設備3，它與作為一次設備的供電設備I之間設置有驅(qū)動模塊2，其中供電設備I與驅(qū)動模塊2之間、驅(qū)動模塊2與負載設備3之間均通過連接電纜連接。
[0021]本實施例中，供電設備I為交流供電設備，如普通市電220V或380V ;驅(qū)動模塊2為AD-CD (交流-直流)驅(qū)動模塊，也可為交流-交流驅(qū)動模塊；連接電纜為屏蔽電纜4，其接有防雷保護電路，以便將雷電流引入大地，由此提高系統(tǒng)的安全性。特別地，本實施例中。為了使雷電電流安全流過，各電路元件之間均通過屏蔽電纜4連接，其接線端用螺釘固定。
[0022]本實施例的防雷保護電路包括二級防雷保護電路，具體是兩級接地元件5，優(yōu)選地:第一級接地元件5為密閉式火花間隙，接于驅(qū)動模塊2的輸入端與接地端之間，可泄放雷電電流可達20KA ;第二級接地元件5放電管，接于驅(qū)動模塊2的輸出端與接地端之間，對流經(jīng)驅(qū)動模塊2的小部分雷擊電流進一步放電，即對進入負載設備3的殘壓再作一次限流，使其低于額定的安全范圍。這就可使得大部分雷擊電流通過驅(qū)動模塊2輸入端的第一級接地元件4泄放，而驅(qū)動模塊2輸出端設置的第二級接地元件5則可使得進入負載的殘壓更小，從而有利于防止負載遭受雷擊，提高其使用安全性，延長其使用壽命。
[0023]上述的第一級接地元件5、第二級接地元件5均可選擇氧化鋅壓敏電阻或其它類型的接地電阻代替，同樣具有較好的防雷效果。在雷電電流較大時，氧化鋅壓敏電阻被擊穿，雷電電流迅速經(jīng)過氧化鋅壓敏電阻流入接地端，使得進入負載設備3的殘壓被鉗制在預定范圍內(nèi)。
[0024]由于設有二級避雷保護，來自供電設備I線路傳輸線的大部分雷擊電流通過第一級接地元件5泄放，而第二級接地元件5使進入負載設備3的殘壓更小。這有利于防止負載遭受雷擊，提高使用安全性，延長其使用壽命。
[0025]如上所述，供電設備I與驅(qū)動模塊2之間、驅(qū)動模塊2與負載設備3之間均通過屏蔽電纜4連接，其中的屏蔽電纜4的屏蔽層均接至地，以下進一步說明。
[0026]參見圖2，表示屏蔽電纜4的接地方式。負載設備3通過屏蔽電纜4與供電設備I連接，該屏蔽電纜4由電纜芯線及電纜屏蔽層構(gòu)成，該電纜屏蔽層包裹住電纜芯線以降低電磁干擾，其中:屏蔽電纜4靠近供電設備I的一端電纜屏蔽層通過接地元件5接地，屏蔽電纜4靠近負載設備的另一端電纜屏蔽層直接接地。
[0027]在實際電力系統(tǒng)中，屏蔽電纜4的長度一般大于20m，因此可使接地元件5接于距供電設備4m?6m的位置。該接地元件5可為接地電阻，具體類型可為氧化鋅壓敏電阻等(當然也可為其它元件)。該接地電阻的阻值與屏蔽電纜4的電纜屏蔽層的等效電阻相等，也可以依據(jù)實際情況另行選取。
[0028]此實施例負載設備3和供電設備I之間的屏蔽電纜4采用了二點接地方案，因而仍然保持了傳統(tǒng)二點接地方案的良好抗干擾效果；由于屏蔽電纜4靠近供電設備I的一端電纜屏蔽層通過接地元件接地，有利于對接地電流或干擾限流，由此避免了地電流或干擾過大時燒毀屏蔽層的危險，同時也可以達到較好地電磁兼容效果，而且不會引起負面天線效應。
[0029]參見圖3，表示屏蔽電纜的具體結(jié)構(gòu)。該屏蔽電纜4的外保護層41內(nèi)設置有多根芯線45，其中每根芯線包裹有內(nèi)保護層43 ;特別地，外保護層內(nèi)41層設置有電纜屏蔽層42，內(nèi)保護層43的內(nèi)側(cè)設置有芯線屏蔽層44。
[0030]由于屏蔽電纜4的芯線及電纜自身均設置屏蔽層，可以抑制芯線之間的干擾及外界的干擾，具體而言:屏蔽電纜的芯線均設計了芯線屏蔽層，有利于抑制芯線之間產(chǎn)生的電磁福射、靜電稱合和電磁感應；電纜自身設置電纜屏蔽層，有利于抑制外部的電磁干擾；這兩方面因素，較好地消除了電力二次系統(tǒng)屏蔽電纜所產(chǎn)生的干擾，有利于保證數(shù)據(jù)的準確性。
[0031]優(yōu)選地，電纜屏蔽層42和芯線屏蔽層44的兩端分別接地，以便有效降低干擾源。較優(yōu)地，是使電纜屏蔽層42和芯線屏蔽層44靠近供電設備I的一端通過接地元件5接地，電纜屏蔽層42和或芯線屏蔽層44靠近負載設備3的一端直接接地。
[0032]本實用新型實施例的電力二次系統(tǒng)具有濾波退耦式抗干擾功能，以下進行說明。
[0033]參見圖4，為驅(qū)動模塊的較優(yōu)實施例。該電力二次系統(tǒng)包括負載設備3，其通過驅(qū)動模塊2接至供電設備I的輸出端，用以將供電設備I提供的交流電轉(zhuǎn)換為負載設備3所需的交流電或直流電；特別地，該驅(qū)動模塊2的輸入級設置有濾波退耦電路20，它優(yōu)選為RC濾波退耦電路，由串接的限流電阻R和濾波電容C構(gòu)成，由此使得供電設備的輸出正端和輸出地端接入串接的限流電阻R和濾波電容C，可以抑制來自供電設備I的差模干擾，保證負載設備3數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
[0034]本實施例中的濾波退耦電路20為RC濾波退耦電路，其作為交流信號輸入通道的前置模擬低通濾波器，兼有抗干擾的作用；交直流信號輸入通道兩個端子間接入退耦電容，可為高頻差模干擾信號提供旁路。順便指出地是，從抗干擾角度考慮，RC濾波器比LC濾波器好:RC濾波器是耗散式濾波器，可把噪聲能量變成熱能耗散掉了 ；LC濾波器則會產(chǎn)生附加的磁場干擾，因而電感要加屏蔽罩。
[0035]上述實施例中的驅(qū)動模塊2可進行優(yōu)化，本實例的驅(qū)動模塊2依次包括整流電路21、功率因素調(diào)整電路22、濾波電路23、逆變電路24及微處理器電路25、人機接口電路26等部分，其中:整流電路21由整流二極管或橋堆組成(優(yōu)選為全橋整流電路)，包括必要的干擾濾除電路，其主要功能是把交流電轉(zhuǎn)換為直流電；功率因數(shù)校正電路22為可選部件，由功率半導體及控制芯片組成，它還接至微處理器電路25的功率因素校正端，作用是使輸入電流接近正弦波，減少電網(wǎng)諧波含量，實現(xiàn)提高功率因數(shù)的目的；濾波電路23(優(yōu)選為RC濾波電路)主要由電解電容等元件組成，完成直流電的濾波平滑以及儲能作用；逆變電路24由功率模塊及驅(qū)動電路組成，功率模塊可以是智能功率模塊，它還接至所述微處理器電路的驅(qū)動信號端，其主要功能是，完成直流電向三相交流電的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓目的；微處理器電路25由微處理器(DSP)及外圍電路組成，其根據(jù)人機接口電路26發(fā)來的命令，發(fā)出對應的指令信號，控制功率因數(shù)校正電路22和逆變電路24工作，并根據(jù)電路反饋信息，進行必要的電路保護和故障處理。這樣，該實施例通過微處理器電路控制驅(qū)動模塊的輸出模式，有利于靈活地按預定要求輸出電壓，從而滿足不同用戶的需求。
[0036]參見圖5，為驅(qū)動模塊中部分電路結(jié)構(gòu)的實施例。具體是用于電機31的逆變電路與微處理器電路的實例，其工作方式為:市電經(jīng)過整流電路21變?yōu)橹绷麟?，通過電解電容濾波后，接入逆變電路24的直流電源241的兩端。而微處理器電路25的微處理器(MCU/DSP) 251根據(jù)人機接口電路26的設定信號，對負載設備3的電機31進行控制。
[0037]本實施例中，逆變電路24包括功率管驅(qū)動芯片242，該功率管驅(qū)動芯片242接至微處理器電路25的微處理器251，以便根據(jù)微處理器251輸出的脈沖寬度調(diào)制信號，驅(qū)動對應的功率管交替導通和關(guān)斷。具體的，所述逆變電路24包括六個功率管SI?S6，這六個功率管分成三組，每組功率管控制三相電機31 —相繞組。
[0038]開機時，微處理器251根據(jù)設定的電機轉(zhuǎn)速產(chǎn)生相應的6路脈沖寬度調(diào)制信號，SP驅(qū)動信號PWMl?PWM6 ;通過功率管驅(qū)動芯片242驅(qū)動6個功率管(M0SFET或IGBT) SI?S6 ;這些功率管的交替導通和關(guān)斷，產(chǎn)生三相調(diào)制波形，輸出電壓可調(diào)、頻率可變的三相交流電，輸出到電機31的U、V、W接線端，從而實現(xiàn)電機31的無級變頻調(diào)速。
[0039]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對本實用新型的限制，本實用新型的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。對于本【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，所述電力二次系統(tǒng)包括含有供電設備的一次設備和含有負載設備的二次設備，所述供電設備和所述負載設備之間設置有將所述供電設備提供的交流電轉(zhuǎn)換為所述負載設備所需的交流電或直流電的驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊的輸入級接有抑制來自所述供電設備的差模干擾的濾波退耦電路，所述供電設備與所述驅(qū)動模塊之間、所述驅(qū)動模塊與所述負載設備之間均通過屏蔽電纜連接，其特征在于，所述電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路包括第一接地元件和第二接地元件電路，所述第一接地元件接于所述驅(qū)動模塊的輸入端與接地端之間，所述第二接地元件接于所述驅(qū)動模塊的輸出端與接地端之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述第一接地元件為密閉式火花間隙，所述第二接地元件為放電管。
3.如權(quán)利要求1所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述第一接地元件和所述第二接地元件為接地電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述接地電阻為氧化鋅壓敏電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述屏蔽電纜的外保護層的內(nèi)側(cè)設置有電纜屏蔽層，所述屏蔽電纜的內(nèi)保護層的內(nèi)側(cè)設置有芯線屏蔽層。
6.如權(quán)利要求5所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述電纜屏蔽層和/或所述芯線屏蔽層的兩端分別接地.。
7.如權(quán)利要求6所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述屏蔽電纜靠近所述供電設備的一端所述電纜屏蔽層和所述芯線屏蔽層通過接地元件接地，所述屏蔽電纜靠近所述負載設備的另一端所述電纜屏蔽層和所述芯線屏蔽層直接接地。
8.如權(quán)利要求1所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述供電設備的輸出正端和輸出地端接入串接的限流電阻和濾波電容，以構(gòu)成RC濾波退耦電路。
9.如權(quán)利要求1所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述驅(qū)動模塊包括:整流電路，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；濾波電路，用于實現(xiàn)直流電的濾波平滑及儲能作用；逆變電路，用于完成直流電向交流電轉(zhuǎn)換而實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓；功率因素調(diào)整電路，設置于所述整流電路與所述濾波電路之間；微處理器電路，所述微處理器電路的功率因素校正端接所述功率因素調(diào)整電路，所述微處理器電路的驅(qū)動信號端接所述逆變電路；人機接口電路，所述人機接口電路接至所述微處理器電路的輸入端。
10.如權(quán)利要求9所述的電力二次系統(tǒng)的防雷保護電路，其特征在于，所述整流電路為全橋整流電路，所述濾波電路為RC濾波電路，所述逆變電路由功率模塊及驅(qū)動電路組成。
【文檔編號】H02H9/04GK203983985SQ201420383958
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】周磊 申請人:衢州市沃思電子技術(shù)有限公司