CN103474948A - 断路器分合闸判断信号产生部件、判断装置和判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器分合闸判断信号产生部件、判断装置和判断方法。判断信号产生部件包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第一电容器、第二电容器、交流转直流电路、光耦和电源，第一电阻器第二端与交流转直流电路第一输入端相连，第二电阻器第二端与交流转直流电路输入端相连，交流转直流电路输出端与第三电阻器第一端相连，光耦输出端、第四电阻器第二端与第二电容器第一端分别相连，第四电阻器第一端与电源相连，第二电容器第二端与光耦输出端分别接地，本发明克服了机械检测引起的受非理想因素影响较大，转动器件容易故障等问题，测量结果精确度高。

Description

断路器分合闸判断信号产生部件、判断装置和判断方法

技术领域

本发明涉及电气自动化和通信领域，尤其涉及一种断路器分合闸判断信号产生部件、判断装置和判断方法。

背景技术

现代社会离不开电能，在输配电过程中断路器占有极其重要的位置，市场占有率极高，断路器主要有开关和保护两大功能，其中，保护功能是断路器非常重要的使用功能。一般来说，断路器的保护功能主要通过漏电开关来实现，当电路中的漏电电流超过预定值时，漏电开关会自动断开连接。

电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是“瞬时性”的，永久性的故障一般不到10%。因此，在由继电保护动作切除短路故障后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。此时将断路器重合，不仅提高了供电的安全性和可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态水平，也可纠正由于断路器造成的误跳闸，因此，现在使用的断路器大都具有重合闸，所谓重合，就是指在断路器断开连接后，经过一段时间，重新闭合断路器的过程。

在实际应用中，电力系统需要随时检测重合闸断路器的闭合状态，现有的漏电重合闸断路器采用机械方式进行合闸检测，通过传统的力学方法传递合闸信号。这种机械检测方式的主要缺陷是：在实际使用中受非理想因素影响较大，机械老化快，转动器件容易故障，测量结果不精确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种断路器分合闸判断信号产生部件、判断装置和判断方法，克服了机械检测引起的受非理想因素影响较大，机械老化快，转动器件容易故障等问题，测量结果精确度高。

在第一方面，本发明实施例提供了一种重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第一电容器、第二电容器、交流转直流电路、光耦和直流电源，所述第一电阻器第一端与断路器信号输出端相连，用于输入断路器输出信号，所述第一电阻器第二端与所述交流转直流电路第一输入端相连，所述第二电阻器第一端与基准信号输出端相连，用于输入基准信号，所述第二电阻器第二端与所述交流转直流电路第二输入端相连，所述交流转直流电路正极输出端与所述第三电阻器第一端相连，所述交流转直流电路负极输出端、所述第一电容器第二端与所述光耦的负极输入端分别相连，所述第三电阻器第二端、所述第一电容器第一端与所述光耦的正极输入端分别相连，所述光耦的第一输出端、所述第四电阻器第二端与所述第二电容器第一端分别相连，所述第四电阻器第一端与所述直流电源相连，所述第二电容器第二端与所述光耦的第二输出端分别接地，分合闸判断信号通过所述光耦的第一输出端输出，

其中，当所述断路器输出信号与所述基准信号之间有合闸电压差时，输出的分合闸判断信号为低电平信号，当所述断路器输出信号与所述基准信号之间没有合闸电压差时，输出的分合闸判断信号为高电平信号。

在第一种可能的实现方式中，所述断路器信号为重合闸断路器下端的三相四线中三相中任一相上的测量信号，所述基准信号为重合闸断路器下端的三相四线中的中性线上的测量信号。

在第二种可能的实现方式中，所述部件还包括压敏电阻器，所述压敏电阻器第一端与所述第一电阻器第一端相连，所述压敏电阻器第二端与所述第二电阻器第一端相连。

在第三种可能的实现方式中，所述交流转直流电路进一步包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的正极、第四二极管的正极与所述光耦的负极输入端分别相连，所述第一二极管的负极、所述第二二极管的正极与所述第一电阻器第二端分别相连，所述第二二极管的负极、所述第三二极管的负极与所述第三电阻器第一端分别相连，所述第三二极管的正极、第四二极管的负极与所述第二电阻器第二端分别相连。

在第四种可能的实现方式中，所述第一电容器为电解电容器，其中，所述第一电容器的正极与所述光耦的正极输入端相连，所述第一电容器的负极与所述光耦的负极输入端相连。

在第五种可能的实现方式中，所述光耦为NPN三极管输出型光耦，其中，所述NPN三极管的集电极端为所述光耦的第一输出端，所述NPN三极管的发射极端为所述光耦的第二输出端。

在第六种可能的实现方式中，所述直流电源的电压值为+5V。

在第二方面，本发明实施例提供了一种重合闸断路器分合闸判断装置，包括所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件和用于判断重合闸断路器状态的处理器，所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件中所述光耦的第一输出端与所述处理器的信号输入端相连。

在第三方面，本发明实施例提供了一种应用于所述的重合闸断路器分合闸判断装置的分合闸判断方法，包括：

通过所述信号输入端接收分合闸判断信号；

判断所述分合闸判断信号是否为高电平：若是，判断重合闸断路器处于分闸状态；否则，判断重合闸断路器处于合闸状态。

本发明实施例通过采集重合闸断路器下端口的输出信号，以电子的方式对该输出信号进行处理，得到相应的分合闸判断信号的技术手段，克服了机械检测引起的受非理想因素影响较大，机械老化快，转动器件容易故障等技术问题，使得只有当断路器真正的合闸或者断开成功时，才会产生相应的分合闸判断信号，测量结果精确度高。

附图说明

图1是本发明第一实施例的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件的结构图；

图2是本发明第一实施例的一种优选实施方式的结构图；

图3是本发明第二实施例的重合闸断路器分合闸判断装置的结构图；

图4是本发明第三实施例的重合闸断路器分合闸判断方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

第一实施例

图1是本发明第一实施例的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件的结构图。如图1所示，所述部件包括：

第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第一电容器C1、第二电容器C2、交流转直流电路U1、光耦U2和直流电源Vcc。

其中，第一电阻器R1第一端与断路器信号输出端相连，第一电阻器R1第二端与所述交流转直流电路U1第一输入端相连，第二电阻器R2第一端与基准信号输出端相连，第二电阻器R2第二端与交流转直流电路U1第二输入端相连，交流转直流电路U1正极输出端与第三电阻器R3第一端相连，交流转直流电路U1负极输出端、第一电容器C1第二端与光耦U2的负极输入端分别相连，第三电阻器R3第二端、第一电容器C1第一端与光耦U2的正极输入端分别相连，光耦U2的第一输出端、第四电阻器R4第二端与第二电容器C2第一端分别相连，第四电阻器R4第一端与直流电源Vcc相连，第二电容器C2第二端与光耦U2的第二输出端分别接地，其中，分合闸判断信号通过光耦U2的第一输出端输出，

其中，当所述断路器输出信号与所述基准信号之间有合闸电压差时，输出的分合闸判断信号为低电平信号，当所述断路器输出信号与所述基准信号之间没有合闸电压差时，输出的分合闸判断信号为高电平信号。

在本实施例中，断路器输出信号和基准信号为重合闸断路器上的测量信号。该测量信号为交流电压信号。

在实际应用中，为了保证断路器正常工作，火线、零线都必须通过断路器中的零序互感器，才能使得零序互感器内的磁场相互抵消，如果只有一根线通过零序互感器，那么互感器线圈内就会有磁场转化为电流，导致脱扣器工作而产生分闸，因此，断路器在使用时，电源必须从断路器的上端进，下端出。

举例而言，一般的民用电力系统在重合闸断路器合闸后，从断路器下端取电可以发现，断路器下端的三相四线中A、B、C三相中任意两相之间的交流电压为380V，A、B、C三相中任一相与中性线之间的交流电压为220V，其中，380V和220V为本实施例的合闸电压差。

当然，对应于不同的电力通信系统，合闸电压差的大小也不相同，对此并不限定。

当重合闸断路器分闸后，断路器下端的三相四线中任意两点之间的电压均为0V。

在本实施例中，可以任意选择断路器下端的三相四线中A、B、C和中性线中任意两点的输出信号作为断路器输出信号和基准信号，对此并不限定。优选的，断路器信号为重合闸断路器下端的三相四线中三相中任一相上的测量信号，基准信号优选为重合闸断路器下端的三相四线中的中性线上的测量信号。

断路器输出信号和基准信号通过第一电阻器R1和第二电阻器R2进入上述重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，其中，R1和R2用于对输入的交流电压信号进行分压。

分压后的交流信号通过直流转交流电路U1的交流—直流变换后，转化为直流电压信号。

在本实施例中，直流转交流电路U1可以为任何形式的交流转直流电路，例如，半波整流电路、全波整流电路、三端稳压电路等，优选的，使用全波整流电路作为上述直流转交流电路U1。

当然，本领域技术人员可以理解，直流转交流电路还可以采用其他任何可实现交流—直流变换的电路，对此并不限定。

通过U1后的直流电压一定程度上还会具有一定的高频分量，经过电容器C1滤波后，得到更为纯净的直流电压信号。

经过电容器C1滤波后的直流电压信号通过第四电阻器R4限流后，进入光耦U2。

其中，第四电阻器R4为限流电阻器，用于限制流入光耦U2的电流大小。

光耦，是光耦合器（Optical Coupler，OC）的简称，也称光电隔离器。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。按照输出类型，可以将光耦分为：光敏器件输出型、NPN三极管输出型、达林顿三极管输出型、逻辑门电路输出型和低导通输出型等。

在本实施例中，使用光耦的目的是将高电压的直流电压信号进行隔离，以减少具有较高电压值的直流电压信号对后续电路的影响。

分合闸判断信号通过所述光耦U2的第一输出端输出，其中，当第一电阻器R1和第二电阻器R2之间有电压输入信号时，输出的分合闸判断信号为低电平信号，当第一电阻器R1和第二电阻器R2之间没有电压输入信号时，输出的分合闸判断信号为高电平信号。

本发明实施例通过采集重合闸断路器下端口的输出信号，以电子的方式对该输出信号进行处理，得到相应的分合闸判断信号的技术手段，克服了机械检测引起的受非理想因素影响较大，机械老化快，转动器件容易故障等技术问题，使得只有当断路器真正的合闸或者断开成功时，才会产生相应的分合闸判断信号，测量结果精确度高。

在上述技术方案的基础上，所述重合闸断路器分合闸判断信号产生部件还包括压敏电阻器，上述压敏电阻器第一端与所述第一电阻器第一端相连，压敏电阻器第二端与所述第二电阻器第一端相连。增加该压敏电阻器的好处是：防止了该部件中输入信号瞬间浪涌高电压对电路造成的破坏，提高了整个部件的可靠性和稳定性。

在上述技术方案的基础上，所述第一电容器为电解电容器，其中，所述第一电容器的正极与所述光耦的正极输入端相连，所述第一电容器的负极与所述光耦的负极输入端相连。选择电解电容器的好处是：电解电容器的单位体积的电容量比传统电容器大，滤波效果好。

图2是本发明第一实施例的一种优选实施方式的结构图，如图2所示，本优选实施方式在第一实施例的基础上，断路器信号选择重合闸断路器下端的三相四线中A相上的测量信号作为断路器信号，选择重合闸断路器下端的三相四线中的中性线上的测量信号作为基准信号。在R1的第一端和R2的第一端之间，连接压敏保护电阻器R5。

在本优选实施方式中，交流转直流电路U2为全波整流电路，其中，U2进一步包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，D1的正极、D4的正极与光耦U2的负极输入端分别相连，D1的负极、D2的正极与R1第二端分别相连，D2的负极、D3的负极与R3第一端分别相连，D3的正极、D4的负极与R2第二端分别相连。

在本优选实施方式中，第一电容器C1为电解电容器，其中，C1的正极与光耦U2的正极输入端相连，C1的负极与光耦U2的负极输入端相连。

在本优选实施方式中，光耦U2为NPN三极管输出型光耦，其中，所述NPN三极管的集电极端为所述光耦的第一输出端，所述NPN三极管的发射极端为所述光耦的第二输出端。

在本优选实施方式中，直流电源Vcc的电压值为+5V。

第二实施例

图3是本发明第二实施例的重合闸断路器分合闸判断装置的结构图。如图3所示，所述装置包括：第一实施例中所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件310和用于判断重合闸断路器状态的微处理器320。

其中，重合闸断路器分合闸判断信号产生部件310中光耦U2的第一输出端与微处理器320中的信号输入端相连。

在本实施例中，分合闸判断信号通过光耦U2的第一输出端输出至微处理器320。

举例而言，当重合闸断路器合闸后，从断路器下端取电可以发现，断路器下端的三相四线中A、B、C三相中任意两相之间的电压为380V，A、B、C三相中任一相与中性线之间的电压为220V，此时，选择A、B、C和中性线中的任意两点作为重合闸断路器分合闸判断信号产生部件310的信号输入端，在光耦的第一输出端输出低电平的电压信号；当重合闸断路器分闸后，断路器下端的三相四线中任意两点之间的电压均为0V，此时，选择A、B、C和中性线中的任意两点作为重合闸断路器分合闸判断信号产生部件310的信号输入端，在光耦的第一输出端输出高电平的电压信号。微处理器320根据接收到的电压信号的大小，可以确定重合闸断路器的分合闸状态。

本发明实施例通过采集重合闸断路器下端口的输出信号，以电子的方式对该输出信号进行处理，得到相应的分合闸判断信号发送至微处理器进行信号处理的技术手段，克服了机械检测引起的受非理想因素影响较大，机械老化快，转动器件容易故障等技术问题，使得只有当断路器真正的合闸或者断开成功时，才会产生相应的分合闸判断信号，测量结果精确度高，仅需要使用微处理器简单的判断功能，对微处理器的要求低，降低了生产成本。

第三实施例

图4是本发明第三实施例的重合闸断路器分合闸判断方法的流程图。如图4所示，所述方法包括：

步骤410、通过信号输入端接收分合闸判断信号；

在本实施例中，微处理器通过自身的信号输入端接收重合闸断路器分合闸判断信号产生部件发送的分合闸判断信号。

步骤420、判断所述分合闸判断信号是否为高电平：若是，执行步骤430；否则，执行步骤440。

在本实施例中，可以预先设定一个阈值电压，例如，2.8V，当分合闸判断信号高于阈值电压时，判断该信号为高电平信号；否则，判断该信号为低电平信号。

步骤430、判断重合闸断路器处于分闸状态。

步骤440、判断重合闸断路器处于合闸状态。

本发明实施例通过采集重合闸断路器下端口的输出信号，以电子的方式对该输出信号进行处理，得到相应的分合闸判断信号发送至微处理器进行信号处理的技术手段，克服了机械检测引起的受非理想因素影响较大，机械老化快，转动器件容易故障等技术问题，使得只有当断路器真正的合闸或者断开成功时，才会产生相应的分合闸判断信号，测量结果精确度高，仅需要使用微处理器简单的判断功能，对微处理器的要求低，降低了生产成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，其特征在于，包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第一电容器、第二电容器、交流转直流电路、光耦和直流电源，所述第一电阻器第一端与断路器信号输出端相连，用于输入断路器输出信号，所述第一电阻器第二端与所述交流转直流电路第一输入端相连，所述第二电阻器第一端与基准信号输出端相连，用于输入基准信号，所述第二电阻器第二端与所述交流转直流电路第二输入端相连，所述交流转直流电路正极输出端与所述第三电阻器第一端相连，所述交流转直流电路负极输出端、所述第一电容器第二端与所述光耦的负极输入端分别相连，所述第三电阻器第二端、所述第一电容器第一端与所述光耦的正极输入端分别相连，所述光耦的第一输出端、所述第四电阻器第二端与所述第二电容器第一端分别相连，所述第四电阻器第一端与所述直流电源相连，所述第二电容器第二端与所述光耦的第二输出端分别接地，分合闸判断信号通过所述光耦的第一输出端输出，

其中，当所述断路器输出信号与所述基准信号之间有合闸电压差时，输出的分合闸判断信号为低电平信号，当所述断路器输出信号与所述基准信号之间没有合闸电压差时，输出的分合闸判断信号为高电平信号。

2.根据权利要求1所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，其特征在于，所述断路器信号为重合闸断路器下端的三相四线中三相中任一相上的测量信号，所述基准信号为重合闸断路器下端的三相四线中的中性线上的测量信号。

3.根据权利要求1所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，其特征在于，所述部件还包括压敏电阻器，所述压敏电阻器第一端与所述第一电阻器第一端相连，所述压敏电阻器第二端与所述第二电阻器第一端相连。

4.根据权利要求1所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，其特征在于，所述交流转直流电路进一步包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的正极、第四二极管的正极与所述光耦的负极输入端分别相连，所述第一二极管的负极、所述第二二极管的正极与所述第一电阻器第二端分别相连，所述第二二极管的负极、所述第三二极管的负极与所述第三电阻器第一端分别相连，所述第三二极管的正极、第四二极管的负极与所述第二电阻器第二端分别相连。

5.根据权利要求1所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，其特征在于，所述第一电容器为电解电容器，其中，所述第一电容器的正极与所述光耦的正极输入端相连，所述第一电容器的负极与所述光耦的负极输入端相连。

6.根据权利要求1所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，其特征在于，所述光耦为NPN三极管输出型光耦，其中，所述NPN三极管的集电极端为所述光耦的第一输出端，所述NPN三极管的发射极端为所述光耦的第二输出端。

7.根据权利要求1所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件，其特征在于，所述直流电源的电压值为+5V。

8.一种重合闸断路器分合闸判断装置，其特征在于，包括如权利要求1-7之一所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件和用于判断重合闸断路器状态的处理器，所述的重合闸断路器分合闸判断信号产生部件中所述光耦的第一输出端与所述处理器的信号输入端相连。

9.一种应用于权利要求8所述的重合闸断路器分合闸判断装置的分合闸判断方法，其特征在于，包括：

通过所述信号输入端接收分合闸判断信号；

判断所述分合闸判断信号是否为高电平：若是，判断重合闸断路器处于分闸状态；否则，判断重合闸断路器处于合闸状态。

Images