CN103066571B

CN103066571B - 复合开关的过负荷保护方法及装置

Info

Publication number: CN103066571B
Application number: CN201210560123.1A
Authority: CN
Inventors: 骆武宁; 梁德政
Original assignee: Electric Ltd Co Of Guangxi Nuo Sibei
Current assignee: Electric Ltd Co Of Guangxi Nuo Sibei
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103066571A

Abstract

一种复合开关的过负荷保护方法，包括以下步骤：（1）使用不同电流I通过继电器，同时检测继电器相应的温度变化值，对相应的电流I和温度变化值进行分析、处理，得出它们的非线性关系；（2）选用已知温度值T与阻值R的关系的热敏电阻，分别安装在继电器外壳及其旁边，并且热敏电阻的两端分别连接到单片机采样电路上；（3）通过函数关系式的整合，得到热敏电阻的阻值R和电流I的关系式，然后将其进行程序化，编入单片机中；（4）单片机实时获取热敏电阻的阻值R；并根据阻值R计算出经过继电器的电流I大小，若I大于设定值Imax，单片机向继电器发出断开指令。该方法简单实用，可靠性高，成本低。

Description

复合开关的过负荷保护方法及装置

技术领域

本发明属于电力系统无功补偿的电容开关领域，具体涉及了一种复合开关的过负荷保护方法及其装置。

背景技术

可控硅也称晶闸管，其结构简单，控制方便，价格不高。只要在其正负极加相应的电压，又在控制极上施加导通触发信号，正负极之间就可导通，有电流流动。特别是双向可控硅只要控制极上有导通触发信号，两极间就导通，使用很方便可靠。用可控硅与继电器接点相并联构成的复合开关（也称复合继电器）是一种用于投切电力电容器的新型器件，其工作原理是这样：投入电容器时，首先可控硅先过零导通，然后继电器闭合，其接点将可控硅短接，此时电源通过继电器接点向电容器供电，切除电容器时，首先继电器接点先断开，然后可控硅电流过零再关断，此时电容器被切除。

目前，复合开关中的可控硅触发信号，是由单片机直接输出通过可控硅功率驱动电路驱动可控硅导通。但是这种方式控制可控硅关断时，如果由于单片机受到强烈干扰，在继电器关断后，仍长时间如1秒以上导通，则可控硅回路就会因过流时间长而出现烧断飞弧，从而引起短路故障发生。这是因为可控硅回路是按瞬时导通又马上关断的工作方式设计的。一般情况下，导通工作时间小于0.1秒。所以上述控制方式的复合开关在恶劣环境下工作的可靠性显然受到影响。因此，发明人开发了在先申请的一种具有保护装置的可控硅复合开关，成功解决了可控硅由于单片机受强干扰失控造成可控硅应关断而又未能关断引起短路故障发生的问题。但是，发明人在后期研发时，使用该装置还存在着以下不足：该装置不会判断线路是否会过负荷，即使过负荷了，该装置还是按照正常情况进行工作，然而当过负荷时，很多电路元件有可能会被烧坏，导致线路故障。因此，市场上需要一种可以防止过负荷的复合开关的保护方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种简单实用，可靠性高，成本低的复合开关的过负荷保护方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种复合开关的过负荷保护方法，其特征在于：该方法依次包括以下步骤：

（1）在复合开关的工作电路上使用不同电流I通过继电器，同时检测继电器相应的温升变化值，将相应的电流I和温升变化值进行分析、处理，得出它们的函数关系式I=f（）；或是将相应的电流I和温升变化值进行存储，形成电流I和温升变化值的相关联的数据库；

（2）选用已知温度值T₁与阻值R₁的函数关系式T₁=f（R₁）的热敏电阻，将热敏电阻安装在继电器上，用于测量继电器本身的温度，并且热敏电阻的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上；

（3）选用已知温度值T₂与阻值R₂的函数关系式T₂=f（R₂）的热敏电阻，将热敏电阻安装在继电器旁边，用于测量继电器的工作环境温度，并且热敏电阻的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上；

（4）对步骤（2）和（3）的关系式进行整合，得出继电器温升变化值与阻值R₁和R₂的函数关系式= T₁- T₂=f（R₁，R₂）；

（5）对步骤（1）和（4）的函数关系式进行整合，得出继电器电流值I与热敏电阻阻值的函数关系式I=f（R₁，R₂）；

（6）将步骤（5）中的继电器电流值I与热敏电阻阻值的函数关系式I=f（R₁，R₂）进行程序化，编入单片机中；或是将步骤（4）中的= T₁- T₂=f（R₁，R₂）进行程序化，编入单片机中并且同时将步骤（1）中的电流I和温升变化值的相关联的数据库导入到单片机中；

（7）单片机实时获取热敏电阻的阻值变化R₁和R₂；并根据阻值变化计算出继电器的电流I大小，若I大于设定值Imax，单片机向继电器发出断开指令，实现复合开关的过负荷保护。

作为本发明进一步说明，以上所述的温升变化值为继电器通电后的温度变化值。

作为本发明进一步说明，以上所述的函数关系式I=f（）通过大量的实验数据及数据处理软件得出。

作为本发明进一步说明，以上所述的步骤（1）中在检测继电器相应的温升变化值时，还应检测温升速率d/dt，再对相应的电流I、温升变化值和温升速率d/dt进行分析、处理，得出它们的关系I=f（，d/dt）。

作为本发明进一步说明，以上所述的步骤（5）和步骤（6）中的继电器电流值I与热敏电阻阻值的函数关系式为I=f（R₁，R₂，d/dt）。

一种应用上述复合开关的过负荷保护方法的装置，包括继电器、可控硅、可控硅触发电路、单稳态电路、单片机和电力电容器，继电器的控制线圈与单片机的控制端口连接、继电器的的主触点与可控硅相并连，单片机、单稳态电路、可控硅触发电路、可控硅和电力电容器依次串联连接；其中：所述的继电器的外壳设有一热敏电阻，热敏电阻的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上；所述的继电器的旁边设有一热敏电阻，热敏电阻的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上。

A/D采样电路即为模数采样电路，可以采集与其相连接的元件的模拟信号，并可将模拟信号转换为数字信号，以便对采集到的数据进行分析、计算、处理。本发明的A/D采样电路采用的是常规设计的采样电路。

上述的继电器、可控硅、可控硅触发电路、单稳态电路、单片机和电力电容器组成的复合开关是本申请人已经申请专利的《一种具有保护装置的可控硅复合开关》，专利号为ZL200710049550.2。

本发明的工作原理为：首先，通过大量实验得出通过继电器的电流及相应的继电器温度变化值，形成电流、温度变化值关联的数据库，或是通过数据处理软件得出电流、温度变化值的函数关系式；将数据库或函数关系式编入单片机分析处理程序中；然后，在继电器外壳及旁边分别安装热敏电阻，热敏电阻两端连接到单片机的A/D采样电路，测量继电器本身的温度、继电器周围的环境温度，再经过计算得出继电器通电后的温升值，从而判断通过继电器的电流大小；最后，单片机根据电流大小，输出指令控制继电器的工作状态，实现复合开关的过负荷保护。为了更为精确的控制继电器的工作状态，我们在电流、温度变化值的函数关系式中还可以考虑温升速率。

本发明的优点：

简单实用，可靠性高，成本低。单片机通过实时获取热敏电阻的阻值变化可以实时判断线路电流是否过大，可以及时向外发出指令，有效防止了线路由于过负荷而出现故障。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的复合开关组成部分的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：

（1）在复合开关的工作电路上使用不同电流I通过继电器，同时检测继电器相应的温升变化值，将相应的电流I和温升变化值进行分析、处理，得出它们的函数关系式I=f（）；

（6）将步骤（5）中的继电器电流值I与热敏电阻阻值的函数关系式I=f（R₁，R₂）进行程序化，编入单片机中；

上述的温升变化值为继电器通电后的温度变化值；上述的函数关系式I=f（）通过大量的实验数据及数据处理软件得出。

实施例2：

（1）在复合开关的工作电路上使用不同电流I通过继电器，同时检测继电器相应的温升变化值和温升速率d/dt，再对相应的电流I、温升变化值和温升速率d/dt进行分析、处理，得出它们的关系I=f（，d/dt）；

（5）对步骤（1）和（4）的函数关系式进行整合，得出继电器电流值I与热敏电阻阻值的函数关系式I=f（R₁，R₂，d/dt）；

（6）将步骤（5）中的继电器电流值I与热敏电阻阻值的函数关系式I=f（R₁，R₂，d/dt）进行程序化，编入单片机中；

上述的温升变化值为继电器通电后的温度变化值；上述的函数关系式I=f（，d/dt）通过大量的实验数据及数据处理软件得出。

实施例3：

（1）在复合开关的工作电路上使用不同电流I通过继电器，同时检测继电器相应的温升变化值，然后将相应的电流I和温升变化值进行存储，形成电流I和温升变化值的相关联的数据库；所述的温升变化值为继电器通电后的温度变化值；

（5）将步骤（4）中的= T₁- T₂=f（R₁，R₂）进行程序化，编入单片机中并且同时将步骤（1）中的电流I和温升变化值的相关联的数据库导入到单片机中；

（6）单片机实时获取热敏电阻的阻值变化R1和R2；并根据阻值变化计算出继电器的电流I大小，若I大于设定值Imax，单片机向继电器发出断开指令，实现复合开关的过负荷保护。

应用上述实施例1-3中的复合开关的过负荷保护方法的装置，包括继电器、可控硅、可控硅触发电路、单稳态电路、单片机和电力电容器，继电器的控制线圈与单片机的控制端口连接、继电器的的主触点与可控硅相并连，单片机、单稳态电路、可控硅触发电路、可控硅和电力电容器依次串联连接；其中：所述的继电器的外壳设有一热敏电阻，热敏电阻的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上；所述的继电器的旁边设有一热敏电阻，热敏电阻的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上。

如附图2所示，单稳态电路由二极管D、电容C₁、电阻R、施密特电路G₁和G₂构成。其中二极管D的阴极和电容C₁的一端与单片机系统可控硅控制输出端1相连接于A点，二极管D的阳极与电容C₁的另一端与电阻R的一端以及施密特电路G₁的输入端相连接于B点，电阻R的另一端接共公地；施密特电路G₁的输出与施密特电路G₂的输入端相连接；施密特电路G₂的输出端和与门电路Gx的输入端相连接于C点，与门电路Gx的另一个输入端与单片机系统的驱动可控硅的高频脉冲信号输出端2相连接，与门电路Gx的输出端D与可控硅功率驱动电路的输入端4相连，可控硅功率驱动电路的输出端5和3接可控硅控制极控制回路。可控硅的主电路一端接电源L，另一端接电力电容器，电力电容器的另一端接零线N。

Claims

1.一种复合开关的过负荷保护方法，其特征在于：该方法依次包括以下步骤：

(1)在复合开关的工作电路上使用不同电流I₀通过继电器，同时检测继电器相应的温升变化值ΔT₀，将相应的电流I₀和温升变化值ΔT₀进行分析、处理，得出它们的函数关系式I₀＝f(ΔT₀)；或是将相应的电流I₀和温升变化值ΔT₀进行存储，形成电流I₀和温升变化值ΔT₀的相关联的数据库；

(2)选用已知温度值T₁与阻值R₁的函数关系式T₁＝f(R₁)的热敏电阻Ⅰ，将热敏电阻Ⅰ安装在继电器上，用于测量继电器本身的温度，并且热敏电阻Ⅰ的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上；

(3)选用已知温度值T₂与阻值R₂的函数关系式T₂＝f(R₂)的热敏电阻Ⅱ，将热敏电阻Ⅱ安装在继电器旁边，用于测量继电器的工作环境温度，并且热敏电阻Ⅱ的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上；

(4)对步骤(2)和(3)的函数关系式进行整合，得出继电器温升变化值ΔT与阻值R₁和R₂的函数关系式ΔT＝T₁-T₂＝f(R₁，R₂)；

(5)对步骤(1)和(4)的函数关系式进行整合，得出继电器电流值I与热敏电阻Ⅰ、热敏电阻Ⅱ阻值的函数关系式I＝f(R₁，R₂)；

(6)将步骤(5)中的继电器电流值I与热敏电阻Ⅰ、热敏电阻Ⅱ阻值的函数关系式I＝f(R₁，R₂)进行程序化，编入单片机中；或是将步骤(4)中的ΔT＝T₁-T₂＝f(R₁，R₂)进行程序化，编入单片机中并且同时将步骤(1)中的电流I₀和温升变化值ΔT₀的相关联的数据库导入到单片机中；

(7)单片机实时获取热敏电阻的阻值R₁和R₂；并根据阻值计算出继电器的电流I大小，若I大于设定值Imax，单片机向继电器发出断开指令，实现复合开关的过负荷保护。

2.根据权利要求1所述的复合开关的过负荷保护方法，其特征在于：所述的温升变化值ΔT为继电器通电后的温度变化值。

3.根据权利要求1所述的复合开关的过负荷保护方法，其特征在于：所述的函数关系式I₀＝f(ΔT₀)通过大量的实验数据及数据处理软件得出。

4.根据权利要求1所述的复合开关的过负荷保护方法，其特征在于：所述的步骤(1)中在检测继电器相应的温升变化值时，还应检测温升速率dΔT₀/dt，再对相应的电流I₀、温升变化值ΔT₀和温升速率dΔT₀/dt进行分析、处理，得出它们的关系I₀＝f(ΔT₀，dΔT₀/dt)。

5.根据权利要求4所述的复合开关的过负荷保护方法，其特征在于：所述的步骤(5)和步骤(6)中的继电器电流值I与热敏电阻Ⅰ、热敏电阻Ⅱ阻值的函数关系式为I＝f(R₁，R₂，dΔT/dt)。

6.一种应用如权利要求1-5任一项所述的复合开关的过负荷保护方法的装置，包括继电器、可控硅、可控硅触发电路、单稳态电路、单片机和电力电容器，继电器的控制线圈与单片机的控制端口连接、继电器的的主触点与可控硅相并连，单片机、单稳态电路、可控硅触发电路、可控硅和电力电容器依次串联连接；其特征在于：所述的继电器的外壳设有一热敏电阻Ⅰ，热敏电阻Ⅰ的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上；所述的继电器的旁边设有一热敏电阻Ⅱ，热敏电阻Ⅱ的两端分别连接单片机上的A/D采样电路上。