一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，包含采樣電路、軟件保護(hù)電路、硬件過流判斷電路、脫扣動作電路和故障類型判斷電路，采樣電路與軟件保護(hù)電路輸入端連接，軟件保護(hù)電路和硬件過流判斷電路的輸出端與脫扣動作電路和故障類型判斷電路的輸入端連接，硬件過流判斷電路的輸入端與電力系統(tǒng)中電流互感器連接，故障類型判斷電路輸出端與CPU模塊連接。本實(shí)用新型具有性能優(yōu)異、可靠性高、維護(hù)方便的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種保護(hù)電路，特別是一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]無功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)電壓波動，諧波增大等諸多因素。
[0003]受電力系統(tǒng)諧波以及電網(wǎng)故障的影響，低壓無功模塊的故障率居高不下，所以需要增加過流保護(hù)措施。為解決此問題一般治理措施有:I)使用高可靠性的塑殼開關(guān)，成本高，維護(hù)不方便;2)軟件過流檢測，受控制模塊反應(yīng)速度限制，具有一定的延遲，可靠性不高;3 )在塑殼開關(guān)前側(cè)串接熔絲，成本高，不方便安裝。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，它性能優(yōu)異、可靠性高、維護(hù)方便。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，其特征在于:包含采樣電路、軟件保護(hù)電路、硬件過流判斷電路、脫扣動作電路和故障類型判斷電路，采樣電路與軟件保護(hù)電路輸入端連接，軟件保護(hù)電路和硬件過流判斷電路的輸出端與脫扣動作電路和故障類型判斷電路的輸入端連接，硬件過流判斷電路的輸入端與電力系統(tǒng)中電流互感器連接，故障類型判斷電路輸出端與CPU模塊連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述硬件過流判斷電路結(jié)構(gòu)為，穩(wěn)壓二極管Zl正極連接電流互感器輸出IAIN，穩(wěn)壓二極管Zl負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z2負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z2正極與電阻Rl—端連接，電阻Rl另一端與電阻R4—端、電容Cl 一端和雙向?qū)ü怦頞Cl的I腳連接，電阻R4另一端、電容Cl另一端和雙向?qū)ü怦頞Cl的2腳與公共接地VSS連接;穩(wěn)壓二極管Z3正極連接電流互感器輸出IBIN，穩(wěn)壓二極管Z3負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z4負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z4正極與電阻R2—端連接，電阻R2另一端與電阻R5—端、電容C2—端和雙向?qū)ü怦?C2的I腳連接，電阻R5另一端、電容C2另一端和雙向?qū)ü怦?C2的2腳與公共接地VSS連接;穩(wěn)壓二極管Z5正極連接電流互感器輸出ICIN，穩(wěn)壓二極管Z5負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z6負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z6正極與電阻R3—端連接，電阻R3另一端與電阻R6—端、電容C3—端和雙向?qū)ü怦?C3的I腳連接，電阻R6另一端、電容C3另一端和雙向?qū)ü怦?C3的2腳與公共接地VSS連接;雙向?qū)ü怦頞Cl、雙向?qū)ü怦?C2和雙向?qū)ü怦?C3的3腳相互連接作為電路輸出端TK，雙向?qū)ü怦頞Cl、雙向?qū)ü怦?C2和雙向?qū)ü怦?C3的4腳與穩(wěn)壓二極管Z7正極連接，穩(wěn)壓二極管Z7負(fù)極與電阻R8—端連接，電阻R8另一端連接30V直流電源。
[0008]進(jìn)一步地，所述軟件保護(hù)電路結(jié)構(gòu)為，雙向?qū)ü怦?C4的I腳為電路輸入端，雙向?qū)ü怦?C4的2腳與電阻R9—端連接，電阻R9另一端連接公共接地VSS，雙向?qū)ü怦?C4的3腳為電路輸出端，雙向?qū)ü怦?C4的4腳與穩(wěn)壓二極管Z7正極連接，穩(wěn)壓二極管Z7負(fù)極與電阻R8—端連接，電阻R8另一端連接30V直流電源。
[0009]進(jìn)一步地，所述脫扣動作電路結(jié)構(gòu)為，電阻Rll—端為電路輸入端，電阻Rll另一端與穩(wěn)壓二極管Z8負(fù)極、電阻R12—端和N溝道場效應(yīng)管Ql柵極連接，穩(wěn)壓二極管Z8正極、電阻R12另一端和N溝道場效應(yīng)管Ql源極接地VGB，N溝道場效應(yīng)管Ql漏極與穩(wěn)壓二極管Z9正極和分勵脫扣器接線端子的I腳連接，穩(wěn)壓二極管Z9負(fù)極和分勵脫扣器接線端子的2腳連接30V直流電源。
[0010]進(jìn)一步地，所述故障類型判斷電路結(jié)構(gòu)為，電阻R7—端與電解電容C4正極連接作為電路輸入端，電解電容C4負(fù)極接地VGB，電阻R7另一端與雙向?qū)ü怦?C5的I腳連接，雙向?qū)ü怦?C5的2腳接地VGB，雙向?qū)ü怦?C5的4腳接直流3.3V電壓，雙向?qū)ü怦?C5的3腳作為輸出端并且與電阻RlO—端連接，電阻RlO另一端連接公共接地VSS。
[0011]進(jìn)一步地，所述智能集成低壓無功模塊內(nèi)設(shè)置有鋰電池，當(dāng)脫扣動作電路將380V電源切除后，CPU模塊由鋰電池供電。
[0012]進(jìn)一步地，所述采樣電路包含電流采集模塊、電壓采集模塊和溫度采集模塊并且與CPU模塊通信連接。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:通過CPU模塊對采集到的無功模塊的電流、電壓、溫度信息進(jìn)行分析，數(shù)值分正常區(qū)A，報(bào)警區(qū)B和異常區(qū)C。數(shù)據(jù)在報(bào)警區(qū)B時(shí)，CPU發(fā)出分閘命令，使投切開關(guān)分閘;數(shù)值在異常區(qū)C時(shí)，CPU發(fā)出命令使得光耦0C4導(dǎo)通，再通過脫扣動作電路將塑殼開關(guān)分開來實(shí)現(xiàn)故障的切除；同時(shí)，硬件過流判斷電路也能檢測無功模塊的過流故障，再通過脫扣動作電路將塑殼開關(guān)分開來實(shí)現(xiàn)故障的切除，由于硬件電路不需要CHJ參與，所以故障切除更快。因此，無論是系統(tǒng)諧波過大或者電力系統(tǒng)短路等故障，都能夠快速切除模塊，防止事故的擴(kuò)大化，具有性能優(yōu)異、可靠性高、維護(hù)方便的特點(diǎn)。
【附圖說明】

[0014]圖1是本實(shí)用新型的一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路的示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的硬件過流判斷電路的示意圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型的軟件保護(hù)電路的示意圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型的脫扣動作電路的示意圖。
[0018]圖5是本實(shí)用新型的脫扣動作電路的故障類型判斷電路的示意圖。
[0019]圖6是本實(shí)用新型的硬件過流判斷電路原理波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本實(shí)用新型的解釋而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，包含采樣電路、軟件保護(hù)電路、硬件過流判斷電路、脫扣動作電路和故障類型判斷電路，采樣電路與軟件保護(hù)電路輸入端連接，軟件保護(hù)電路和硬件過流判斷電路的輸出端與脫扣動作電路和故障類型判斷電路的輸入端連接，硬件過流判斷電路的輸入端與電力系統(tǒng)中電流互感器連接，故障類型判斷電路輸出端與CPU模塊連接。
[0022]如圖2所示，硬件過流判斷電路結(jié)構(gòu)為，穩(wěn)壓二極管Zl正極連接電流互感器輸出IAIN，穩(wěn)壓二極管Zl負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z2負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z2正極與電阻Rl—端連接，電阻Rl另一端與電阻R4—端、電容Cl 一端和雙向?qū)ü庥HOCl的I腳連接，電阻R4另一端、電容Cl另一端和雙向?qū)ü怦頞Cl的2腳與公共接地VSS連接;穩(wěn)壓二極管Z3正極連接電流互感器輸出IBIN，穩(wěn)壓二極管Z3負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z4負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z4正極與電阻R2一端連接，電阻R2另一端與電阻R5—端、電容C2—端和雙向?qū)ü怦?C2的I腳連接，電阻R5另一端、電容C2另一端和雙向?qū)ü怦?C2的2腳與公共接地VSS連接;穩(wěn)壓二極管Z5正極連接電流互感器輸出ICIN，穩(wěn)壓二極管Z5負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z6負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z6正極與電阻R3—端連接，電阻R3另一端與電阻R6—端、電容C3—端和雙向?qū)ü怦?C3的I腳連接，電阻R6另一端、電容C3另一端和雙向?qū)ü怦?C3的2腳與公共接地VSS連接;雙向?qū)ü怦頞Cl、雙向?qū)ü怦?C2和雙向?qū)ü怦?C3的3腳相互連接作為電路輸出端TK，雙向?qū)ü怦頞Cl、雙向?qū)ü怦?C2和雙向?qū)ü怦?C3的4腳與穩(wěn)壓二極管Z7正極連接，穩(wěn)壓二極管Z7負(fù)極與電阻R8—端連接，電阻R8另一端連接30V直流電源。
[0023]該電路的輸出接脫扣動作電路，實(shí)現(xiàn)無功模塊的故障切除。IAINIBIN ICIN接低壓無功模塊的電流互感器輸出，由于電流互感器自身已將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，所以IAIN、IBIN、ICIN實(shí)際上是電壓信號。
[0024]具體工作原理可借助于下圖的波形圖來說明(以A相為例):
[0025]圖6中，L3為硬件過流保護(hù)的閾值，L4為無功模塊正常工作時(shí)的電流波形，L1、L2為發(fā)生過流故障時(shí)的兩個(gè)波形。正常工作時(shí)，由于L4的峰值達(dá)不到L3，所以硬件保護(hù)電路不動作，發(fā)生過流故障時(shí)，LI，L2的峰值超過了L4，所以雙向光耦能夠?qū)?，后面的脫扣動作電路工作。Tl、T2為兩種過流故障的動作時(shí)間，電流越大時(shí)，動作時(shí)間越短。通過Zl、Ζ2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的選取，來調(diào)節(jié)硬件過流的保護(hù)閾值，實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格產(chǎn)品的硬件過流保護(hù)。
[0026]如圖3所示，軟件保護(hù)電路結(jié)構(gòu)為，雙向?qū)ü怦?C4的I腳為電路輸入端，雙向?qū)ü怦?C4的2腳與電阻R9—端連接，電阻R9另一端連接公共接地VSS，雙向?qū)ü怦?C4的3腳為電路輸出端，雙向?qū)ü怦?C4的4腳與穩(wěn)壓二極管Ζ7正極連接，穩(wěn)壓二極管Ζ7負(fù)極與電阻R8—端連接，電阻R8另一端連接30V直流電源。CPU實(shí)時(shí)采集無功模塊的電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)，數(shù)值分正常區(qū)Α，報(bào)警區(qū)B和異常區(qū)C。數(shù)據(jù)在報(bào)警區(qū)B時(shí)，CPU發(fā)出分閘命令，使投切開關(guān)分閘；數(shù)值在異常區(qū)C時(shí)，CPU發(fā)出命令使得光耦0C4導(dǎo)通，再通過脫扣動作電路將塑殼開關(guān)分開來實(shí)現(xiàn)故障的切除。
[0027]如圖4所示，脫扣動作電路結(jié)構(gòu)為，電阻Rll—端為電路輸入端，電阻Rll另一端與穩(wěn)壓二極管Ζ8負(fù)極、電阻R12—端和N溝道場效應(yīng)管Ql柵極連接，穩(wěn)壓二極管Ζ8正極、電阻R12另一端和N溝道場效應(yīng)管Ql源極接地VGB，N溝道場效應(yīng)管Ql漏極與穩(wěn)壓二極管Ζ9正極和分勵脫扣器接線端子的I腳連接，穩(wěn)壓二極管Z9負(fù)極和分勵脫扣器接線端子的2腳連接30V直流電源。分離脫扣器線圈電壓為24V，當(dāng)無功模塊發(fā)生軟硬件故障時(shí)，“TK”變成高電平，Ql導(dǎo)通，分勵脫扣器得電，動作，帶動塑殼開關(guān)脫扣。
[0028]如圖5所示，故障類型判斷電路結(jié)構(gòu)為，電阻R7—端與電解電容C4正極連接作為電路輸入端，電解電容C4負(fù)極接地VGB，電阻R7另一端與雙向?qū)ü怦?C5的I腳連接，雙向?qū)ü怦?C5的2腳接地VGB，雙向?qū)ü怦?C5的4腳接直流3.3V電壓，雙向?qū)ü怦?C5的3腳作為輸出端并且與電阻Rl O—端連接，電阻Rl O另一端連接公共接地VSS。
[0029]軟硬件保護(hù)電路的輸出同時(shí)和脫扣動作電路和故障類型判斷電路連接，當(dāng)無功模塊發(fā)生軟硬件故障時(shí)，“TK”為高電平，0C5光耦導(dǎo)通，“FIN”為高電平，和CPU連接。該無功模塊內(nèi)置了鋰電池，脫扣動作電路將380V電源切除后，CPU模塊由鋰電池供電，CPU接收到“FIN”信號后，將響應(yīng)的故障類型顯示在液晶上，延時(shí)一段時(shí)間后液晶熄屏。按下液晶屏按鍵后，可點(diǎn)亮液晶查看故障類型。
[0030]智能集成低壓無功模塊內(nèi)設(shè)置有鋰電池，當(dāng)脫扣動作電路將380V電源切除后，CPU模塊由鋰電池供電。采樣電路包含電流采集模塊、電壓采集模塊和溫度采集模塊并且與CPU模塊通信連接。
[0031]本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本實(shí)用新型所作的舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型說明書的內(nèi)容或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，其特征在于:包含采樣電路、軟件保護(hù)電路、硬件過流判斷電路、脫扣動作電路和故障類型判斷電路，采樣電路與軟件保護(hù)電路輸入端連接，軟件保護(hù)電路和硬件過流判斷電路的輸出端與脫扣動作電路和故障類型判斷電路的輸入端連接，硬件過流判斷電路的輸入端與電力系統(tǒng)中電流互感器連接，故障類型判斷電路輸出端與(PU模塊連接。2.按照權(quán)利要求1所述的一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，其特征在于:所述硬件過流判斷電路結(jié)構(gòu)為，穩(wěn)壓二極管Zl正極連接電流互感器輸出IAIN，穩(wěn)壓二極管Zl負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z2負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z2正極與電阻Rl—端連接，電阻Rl另一端與電阻R4—端、電容Cl 一端和雙向?qū)ü怦頞Cl的I腳連接，電阻R4另一端、電容Cl另一端和雙向?qū)ü怦頞Cl的2腳與公共接地VSS連接;穩(wěn)壓二極管Z3正極連接電流互感器輸出IBIN，穩(wěn)壓二極管Z3負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z4負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z4正極與電阻R2—端連接，電阻R2另一端與電阻R5—端、電容C2—端和雙向?qū)ü怦?C2的I腳連接，電阻R5另一端、電容C2另一端和雙向?qū)ü怦?C2的2腳與公共接地VSS連接;穩(wěn)壓二極管Z5正極連接電流互感器輸出ICIN，穩(wěn)壓二極管Z5負(fù)極與穩(wěn)壓二極管Z6負(fù)極連接，穩(wěn)壓二極管Z6正極與電阻R3—端連接，電阻R3另一端與電阻R6—端、電容C3—端和雙向?qū)ü怦?C3的I腳連接，電阻R6另一端、電容C3另一端和雙向?qū)ü怦?C3的2腳與公共接地VSS連接;雙向?qū)ü怦頞Cl、雙向?qū)ü怦?C2和雙向?qū)ü怦?C3的3腳相互連接作為電路輸出端TK，雙向?qū)ü怦頞Cl、雙向?qū)ü怦?C2和雙向?qū)ü怦?C3的4腳與穩(wěn)壓二極管Z7正極連接，穩(wěn)壓二極管Z7負(fù)極與電阻R8—端連接，電阻R8另一端連接30V直流電源。3.按照權(quán)利要求1所述的一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，其特征在于:所述軟件保護(hù)電路結(jié)構(gòu)為，雙向?qū)ü怦?C4的I腳為電路輸入端，雙向?qū)ü怦?C4的2腳與電阻R9—端連接，電阻R9另一端連接公共接地VSS，雙向?qū)ü怦?C4的3腳為電路輸出端，雙向?qū)ü怦?C4的4腳與穩(wěn)壓二極管Z7正極連接，穩(wěn)壓二極管Z7負(fù)極與電阻R8—端連接，電阻R8另一端連接30V直流電源。4.按照權(quán)利要求1所述的一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，其特征在于:所述脫扣動作電路結(jié)構(gòu)為，電阻Rll—端為電路輸入端，電阻Rll另一端與穩(wěn)壓二極管Z8負(fù)極、電阻R12—端和N溝道場效應(yīng)管Ql柵極連接，穩(wěn)壓二極管Z8正極、電阻R12另一端和N溝道場效應(yīng)管Ql源極接地VGB，N溝道場效應(yīng)管Ql漏極與穩(wěn)壓二極管Z9正極和分勵脫扣器接線端子的I腳連接，穩(wěn)壓二極管Z9負(fù)極和分勵脫扣器接線端子的2腳連接30V直流電源。5.按照權(quán)利要求1所述的一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，其特征在于:所述故障類型判斷電路結(jié)構(gòu)為，電阻R7—端與電解電容C4正極連接作為電路輸入端，電解電容C4負(fù)極接地VGB，電阻R7另一端與雙向?qū)ü怦?C5的I腳連接，雙向?qū)ü怦?C5的2腳接地VGB，雙向?qū)ü怦?C5的4腳接直流3.3V電壓，雙向?qū)ü怦?C5的3腳作為輸出端并且與電阻RlO—端連接，電阻RlO另一端連接公共接地VSS。6.按照權(quán)利要求1所述的一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，其特征在于:所述智能集成低壓無功模塊內(nèi)設(shè)置有鋰電池，當(dāng)脫扣動作電路將380V電源切除后，CPU模塊由鋰電池供電。7.按照權(quán)利要求1所述的一種智能集成低壓無功模塊軟硬件綜合保護(hù)電路，其特征在于:所述采樣電路包含電流采集模塊、電壓采集模塊和溫度采集模塊并且與(PU模塊通信連 bo VTf
【文檔編號】H02J13/00GK205725166SQ201620662467
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】王春生, 王新明, 楊建 , 夏文, 夏武, 馮國偉, 錢培泉, 王宗臣
【申請人】江蘇現(xiàn)代電力科技股份有限公司