專利名稱：雙音多頻遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)傳輸接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)傳輸接口裝置。
目前我國傳輸遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)通常是利用40－－500KHZ的電力線高頻通道，由高頻遠(yuǎn)方跳閘裝置來實(shí)現(xiàn)。如南京自動(dòng)化研究所的JYT－81型遠(yuǎn)方跳閘裝置和揚(yáng)州電訊儀器廠YTX－1型遠(yuǎn)方跳閘裝置。這些跳閘裝置利用高頻信號(hào)的有無或頻率的變化來傳輸跳閘信號(hào)，存在抗干擾能力較差，可靠性較低等問題。當(dāng)傳輸高頻信號(hào)的電力線發(fā)生故障時(shí)，高頻信號(hào)可能被阻斷，造成保護(hù)裝置拒動(dòng)事故。加之近年來電力線高頻通道頻率日益擁擠，干擾越來越大，使得電力線高頻遠(yuǎn)方跳閘裝置的應(yīng)用受到一定程度的影響。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有的電力線高頻遠(yuǎn)方跳閘裝置的不足之處，提供一種不使用電力線傳輸高頻信號(hào)且抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的跳閘信號(hào)傳輸接口裝置。
本實(shí)用新型分為發(fā)端接口裝置和收端接口裝置。發(fā)端接口裝置和收端接口裝置外部結(jié)構(gòu)分別由外殼、電路板、標(biāo)準(zhǔn)插頭、復(fù)位開關(guān)和各種信號(hào)指示燈組成。發(fā)端接口裝置的電路部分包括信號(hào)切換電路、輸入命令指示電路、雙音多頻信號(hào)發(fā)生器、放大匹配電路和電平監(jiān)視電路。為了保護(hù)裝置免受強(qiáng)電干擾或損壞，在發(fā)端接口裝置的輸入端設(shè)有光電耦合器進(jìn)行隔離。雙音多頻信號(hào)發(fā)生器由集成塊IC和石英晶體組成，可得到f1－－f8的8個(gè)信號(hào)頻率，頻率范圍在300HZ－－2400HZ。這8個(gè)信號(hào)頻率兩兩組合可以組成跳閘信號(hào)1、信號(hào)2、信號(hào)3和監(jiān)視信號(hào)。信號(hào)切換電路由集成塊IC1、IC2、和IC3組成，這部分電路負(fù)責(zé)跳閘信號(hào)切換并決定跳閘信號(hào)的優(yōu)先級(jí)，信號(hào)指示電路由集成塊IC8、IC9和3個(gè)D觸發(fā)器以及發(fā)光二極管等元件構(gòu)成，用以對(duì)電源和輸入的跳閘信號(hào)進(jìn)行指示。放大／匹配電路由集成塊IC和變壓器B等元件組成，用來對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，得到所需的輸出電平，并完成不平衡／平衡變換。電平監(jiān)視電路由集成塊IC7和二級(jí)管D等元件組成，它對(duì)輸出信號(hào)的電平進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)輸出電平比額定值降低了dB時(shí)，自動(dòng)發(fā)出告警指示信號(hào)。
收端接口裝置電路部分包括雙音多頻信號(hào)接收電路，監(jiān)視信號(hào)接收電路、數(shù)字邏輯電路、信號(hào)指示／異常告警電路、放大匹配電路、與門電路和出口繼電器。匹配／放大電路由音頻變壓器B1和集成塊IC1等元件構(gòu)成，用以完成平衡／不平衡變換，并對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行放大。雙音多頻信號(hào)接收電路由集成塊IC5和單頻信號(hào)接收電路IC3、IC4、組成。IC5內(nèi)部含有DTMF高、低頻帶通濾波器，過零檢測(cè)器，頻率數(shù)字檢測(cè)器，碼變換與鎖存器，晶體振蕩器和控制與監(jiān)測(cè)邏輯等功能單元。當(dāng)IC5接收到f1和f5組成的監(jiān)視信號(hào)時(shí)，它的四位數(shù)據(jù)輸出端輸出0001碼組；當(dāng)它接收到跳閘信號(hào)1、2、或信號(hào)3時(shí)，它的數(shù)據(jù)輸出端分別輸出0101、1001或0000碼組，把這些數(shù)據(jù)送到后面的數(shù)字邏輯電路中進(jìn)行處理，就可以恢復(fù)成各種跳閘命令信號(hào)。當(dāng)雙音多頻信號(hào)的頻率較高時(shí)，它的解調(diào)速度也較快，當(dāng)通信電路的傳輸質(zhì)量比較高時(shí)，可以通過提高發(fā)端接口裝置和收端接口裝置和石英晶體頻率，提高對(duì)信號(hào)的解調(diào)速度。數(shù)字邏輯電路由集成塊IC6、IC7、IC8、IC10、IC11、IC12、IC13和二極管、電阻等元件組成，這部分電路的主要作用是把集成塊IC3、IC4和IC5解調(diào)出的信號(hào)進(jìn)行綜合判別和譯碼，恢復(fù)成各種跳閘命令信號(hào)。
收端接口裝置的工作過程如下當(dāng)發(fā)端不發(fā)跳閘信號(hào)時(shí)，收端接口裝置接收到的是由f1和f5組成的監(jiān)視信號(hào)，此時(shí)IC3和IC4均輸出低電平，IC5的Q4Q3Q2Q1端輸出0001碼，經(jīng)過IC6和IC7進(jìn)行電平提升，送到IC8，使IC8的9腳輸出高電平。這些電平信號(hào)均可使IC11輸出低電平信號(hào)，從而閉鎖IC12和IC13的輸入端，裝置不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)發(fā)端發(fā)來跳閘命令信號(hào)時(shí)，IC3和IC4均輸出高電平信號(hào)，IC5輸出0101碼，使IC8的9腳變?yōu)榈碗娖剑?腳變?yōu)楦唠娖?。這時(shí)，IC11的輸出立即變?yōu)楦唠娖剑獬龑?duì)IC12和IC13輸入端的閉鎖，使IC8的6腳輸出的高電平通過IC12，經(jīng)過R16和C13組成的3mg延時(shí)電路，再通過IC13，驅(qū)動(dòng)三極管T6，使出口繼電器J1動(dòng)作，完成跳閘信號(hào)的解調(diào)，譯碼和輸出。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型的收、發(fā)端接口裝置可以把跳閘信號(hào)調(diào)制成抗干擾能力強(qiáng)的雙音多頻移頻式音頻信號(hào)，可以利用各種音頻通道進(jìn)行傳輸。
2.本實(shí)用新型抗干擾能力強(qiáng)、解調(diào)速度快，性能優(yōu)于普通的單頻移頻式命令信號(hào)方式。
3.發(fā)端接口裝置采用通信專用的雙音多頻信號(hào)發(fā)生器與石英晶體振蕩器相配合，輸出的信號(hào)頻率非常穩(wěn)定；收端接口裝置采用雙音多頻信號(hào)集成電路和高穩(wěn)定性的鎖相環(huán)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，工作穩(wěn)定可靠。
4.本裝置可以傳輸三個(gè)跳閘信號(hào)，在發(fā)端接口裝置，采用電子開關(guān)對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行切換，使信號(hào)的移頻速度很快。
5.監(jiān)視信號(hào)對(duì)收端接口裝置的出口具有單頻閉鎖功能，進(jìn)一步提高了裝置的安全和可靠性。
本實(shí)用新型的實(shí)施例結(jié)合附圖加以說明。
圖1是本實(shí)用新型和其它設(shè)備連接示意圖(摘要附圖)。
圖2是本實(shí)用新型外形結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本實(shí)用新型發(fā)端接口裝置電路方框圖。
圖4是本實(shí)用新型發(fā)端接口裝置電路原理圖。
圖5是本實(shí)用新型收端接口裝置電路方框圖。
圖6是本實(shí)用新型收端接口裝置電路原理圖。
如圖1所示，方框(1)為發(fā)送接口裝置，端口2－3、4－5、6－7、為三個(gè)跳閘命令信號(hào)輸入端；16－17為音頻信號(hào)輸出端；j1、j2、j3、為本地繼電器保護(hù)設(shè)備跳閘信號(hào)繼電器接點(diǎn)，與端口15相接的V是電源供電端，端口18為接地端。方框(2)、(3)為通信設(shè)備，(8)為音頻電纜，(9)為傳輸通道。方框(4)為收端接口裝置，J1、J2、J3為出口繼電器接點(diǎn)；端口2－3、4－5、6－7為三個(gè)跳閘命令信號(hào)的輸出端；16－17為音頻信號(hào)輸入端；與端口8、10、12相接的K、K和K為充許跳閘信號(hào)輸入端；9、11、13端口為接地點(diǎn)。方框(5)、(6)、(7)為遠(yuǎn)方繼電保護(hù)設(shè)備或高壓開關(guān)。
如圖2所示，1——電路板，2——外殼，3——標(biāo)準(zhǔn)插頭，4、5、6為跳閘命令指示燈，當(dāng)為發(fā)端接口裝置時(shí)，是輸入指示燈；當(dāng)為收端接口裝置時(shí)，是輸出指示燈。7——信號(hào)自保持電路的復(fù)位開關(guān)，8——告警指示燈，9——電源指示燈。發(fā)端接口裝置和收端接口裝置外形結(jié)構(gòu)相同。
如圖3所示，發(fā)端接口裝置包括光電耦合器［4］、［5］、［6］、［7］為信號(hào)切換電路，［8］為輸入命令信號(hào)指示電路，［9］為雙音多頻信號(hào)發(fā)生器，該信號(hào)發(fā)生器與大18MHZ石英晶體相連接。［10］為放大／匹配電路，［11］為電平監(jiān)視電路。發(fā)端接口裝置與本地繼電保護(hù)設(shè)備［1］、［2］、［3］和通信設(shè)備［12］相連接。
如圖4所示，光電耦合器電路主要由集成塊IC10、IC11、IC12和D1、D2、D3構(gòu)成。三個(gè)光電耦合器分別與信號(hào)切換電路集成塊IC1、IC2和IC3相接，IC3內(nèi)含K1、K2、K3和K4四個(gè)電子開關(guān)，這部分電路負(fù)責(zé)跳閘信號(hào)的切換并決定跳閘信號(hào)的優(yōu)先級(jí)。雙音多頻信號(hào)發(fā)生器由IC4和5.18MHZ石英晶體組成，本發(fā)端接口裝置的IC4采用集成塊MK5087，它的內(nèi)部由晶體振蕩器、行與列計(jì)數(shù)器、正弦波發(fā)生器、D／A變換器、分頻器、相加器等組成，外部接有5.18MHZ的石英晶體，可得到8個(gè)信號(hào)頻率。f1～f8的范圍在1000HZ至2400HZ之間。f1～f8可組成如下四組信號(hào)監(jiān)視信號(hào)1015HZ、1760HZ；跳閘信號(hào)(1)1116HZ、1927HZ；跳閘信號(hào)(2)1240HZ、2130HZ；跳閘信號(hào)(3)1353HZ、2380HZ。穩(wěn)壓電源由集成塊IC5和電容構(gòu)成，將電壓穩(wěn)定在5V。放大匹配電路主要由運(yùn)算放大器IC6和變壓器B1構(gòu)成，用來對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，得到所需的輸出電平，并完成不平衡／平衡變換，D4、D5、D6構(gòu)成輸出保護(hù)電路，用以防止從音頻輸出口竄入的強(qiáng)干擾可能對(duì)裝置造成的損壞。電平監(jiān)視電話由二個(gè)運(yùn)算放大器IC7－1和IC7－2以及二極管D7、D8組成，當(dāng)輸出電平的比額定值降低3分貝時(shí)，自動(dòng)發(fā)出告警信號(hào)。信號(hào)指示電路由三個(gè)D觸發(fā)器IC8－1、IC8－2和IC9以及四個(gè)發(fā)光二極管D9、D10、D11、D12
構(gòu)成，用來對(duì)電源和輸入的跳閘命令信號(hào)進(jìn)行指示。
如圖5所示，收端接口裝置包括匹配放大電路［2］、雙音多頻信號(hào)接收電路［3］、監(jiān)放信號(hào)接收電路［4］和［5］、數(shù)字邏輯電路［6］、信號(hào)指示／異常告警電路［7］、與門電路［8］［9］［10］、出口繼電器［11］［12］［13］。匹配放大電路［2］與通信設(shè)備［1］相連接，出口繼電器［11］［12］［13］分別與遠(yuǎn)方繼電器設(shè)備［14］［15］［16］相連接。與門電路［8］［9］［10］上分別接有充許跳閘信號(hào)輸入端K1、K2和K3。
如圖6所示，匹配放大電路由音頻變壓器B1、運(yùn)算放大器IC1以及二極管D1、D2、D3和電阻等元件構(gòu)成，用以完成平衡／不平衡變換，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大。D1、D2和D3用來防止從音頻輸入端口竄入的強(qiáng)干擾可能對(duì)裝置造成的損壞。監(jiān)視信號(hào)f1和f5的接收電路由集成塊IC3和IC4部分構(gòu)成，實(shí)施例給出的集成塊型號(hào)是NE567，它是具有高度穩(wěn)定性的鎖相環(huán)單音信號(hào)解調(diào)電路，當(dāng)它收到一個(gè)給定頻率的信號(hào)時(shí)，會(huì)輸出低電平。IC3對(duì)f1進(jìn)行單獨(dú)接收，IC4對(duì)f5進(jìn)行單獨(dú)接收，以實(shí)現(xiàn)f1和f5對(duì)裝置出口的單頻閉鎖功能，增強(qiáng)裝置的抗干擾能力。集成塊IC2部分為一穩(wěn)壓電源。雙音多頻信號(hào)接收電路重要由集成塊IC5和5.18MHZ石英晶體構(gòu)成。IC5可選用多種集成塊，若以MT8870為例，它內(nèi)部含有DTMF高、低頻帶通濾波器、過零檢測(cè)器、頻率數(shù)字檢測(cè)器、碼變換與鎖存器、晶體振蕩器和控制與監(jiān)測(cè)邏輯等功能單元。當(dāng)MT8870接收到由f1和f5組成的監(jiān)視信號(hào)時(shí)，它的四位數(shù)據(jù)輸出端Q4、Q3、Q2、Q1輸出0001碼組；當(dāng)它接收到跳閘信號(hào)1、2或信號(hào)3時(shí)，它的數(shù)據(jù)輸出分別為0101、1001或0000碼組。把這些數(shù)據(jù)送到數(shù)字邏輯電路中進(jìn)行處理，就可以恢復(fù)成各種跳閘命令信號(hào)。減少M(fèi)T8870外接電容C11可提高對(duì)信號(hào)的解調(diào)速度，解調(diào)時(shí)間由標(biāo)準(zhǔn)的40ms減少到12ms以下，滿足了裝置對(duì)信號(hào)解調(diào)速度的需要。數(shù)字邏輯電路由集成塊IC6、IC7、IC8、IC10、IC11、IC12、IC13和電容、電阻等其它元件構(gòu)成，主要作用是把IC3、IC4和IC5解調(diào)出的信號(hào)進(jìn)行綜合判斷和譯碼，恢復(fù)成各種跳閘命令信號(hào)。IC6和IC7采用CD40109集成塊，用來把IC5輸出的低電平信號(hào)(5V)提升為高電平信號(hào)(13.5V)，以提高信號(hào)的抗干擾能力。IC8采用四——十六譯碼器CD4514，用來對(duì)IC5輸出的信號(hào)進(jìn)行譯碼，可分別輸出監(jiān)視信號(hào)、跳閘信號(hào)1、跳閘信號(hào)2、跳閘信號(hào)3高電平信號(hào)。集成塊IC9部分為一穩(wěn)壓電源。IC10－1、IC11－1和IC11－2構(gòu)成監(jiān)視信號(hào)閉鎖電路，閉鎖IC12－1、IC12－2和IC12－3的輸入端。IC10－2、IC11－3和R13、C12等元件組成100ms定時(shí)電路，使在監(jiān)視信號(hào)消失100ms后，IC11－3輸出低電平，使裝置的出口閉鎖。IC13－1、IC13－2和IC13－3構(gòu)成與門電路。R16、R17、R18和C13、C14、C15構(gòu)成3ms延時(shí)電路，用以消除脈沖干擾。信號(hào)指示／異常告警電路由IC14、IC15以及D5、D6、D15、D16、D17等元件構(gòu)成。其中，D5為電源指示燈；D15、D16、
分別是輸出跳閘命令信號(hào)1、2、3的指示燈；D6為異常告警指示燈，當(dāng)發(fā)生通道故障使信號(hào)中斷或干擾過大、裝置故障等異常情況時(shí)，此燈會(huì)立即發(fā)出告警指示。電路中的J1、J2和J3為出口繼電器。
權(quán)利要求1.一種雙音多頻遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)傳輸接口裝置，包括發(fā)端接口裝置和收端口裝置，二個(gè)配套的接口裝置分別由外殼、電路板、標(biāo)準(zhǔn)插頭、復(fù)位開關(guān)和各種信號(hào)指示燈組成，其特征在于發(fā)端接口裝置的電路包括信號(hào)切換電路、輸入命令信號(hào)指示電路、雙音多頻信號(hào)發(fā)生器、放大匹配電路、電平監(jiān)視電路；收端接口裝置包括雙音多頻信號(hào)接收電路、監(jiān)視信號(hào)接收電路、數(shù)字邏輯電路、信號(hào)指示/異常告警電路、放大匹配電路和出口繼電器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙音多頻遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)傳輸接口裝置，其特征在于發(fā)端接口裝置的雙音多頻信號(hào)發(fā)生器包括內(nèi)部由晶體振蕩器、行與列計(jì)數(shù)器、下弦波發(fā)生器、D／A變換器、分頻器、相加器組成的雙音多頻信號(hào)發(fā)生器IC4(MK5087)和石英晶體，可得到頻率范圍在300Hz－2400Hz的8個(gè)信號(hào)頻率(f1－f8)的信號(hào)切換電路包括六反相器IC1(CD4069)、三3輸入與門IC2(CD4073)和四雙向開關(guān)IC3(CD4066)，IC3內(nèi)含有4個(gè)電子開關(guān)K1、K2、K3和K4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙音多頻遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)傳輸接口裝置，其特征在于收端接口裝置的雙音多頻信號(hào)接收電路包括雙音多頻信號(hào)接收器IC5(MT8870)和石英晶體構(gòu)成，該電路外接可提高信號(hào)解調(diào)速度的電容C11，監(jiān)視信號(hào)f1和f5的接收電路包括對(duì)f1頻率單獨(dú)接收的鎖相環(huán)電路IC3(NE567)和IC4(NE567)，IC5解調(diào)出的信號(hào)進(jìn)行綜合判別和譯碼的數(shù)字邏輯電路包括四電平轉(zhuǎn)換器IC6(CD40109)和IC7(CD40109)、4線－16線譯碼器IC8(CD4514)、六反相器IC10(CD4069)、四2輸入與門IC11(CD4081)和IC12(CD4081)、三3輸入與門IC13(CD4073)和電容、電阻等元件。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，它包括發(fā)端接口裝置和收端接口裝置。其特征在于發(fā)端接口裝置的電路包括信號(hào)切換電路、輸入命令信號(hào)指示電路、雙音多頻信號(hào)發(fā)生器、放大匹配電路、電平監(jiān)視電路；收端接口裝置包括雙音多頻信號(hào)接收電路、監(jiān)視信號(hào)接收電路、數(shù)字邏輯電路、信號(hào)指示/異常告警電路、放大匹配電路和出口繼電器。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有電力線高頻遠(yuǎn)方跳閘裝置的不足之處，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK2153171SQ9320288
公開日1994年1月12日 申請(qǐng)日期1993年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月28日
發(fā)明者張志宏 申請(qǐng)人:張志宏