CN103762125A - 高压交流断路器分合闸控制器 - Google Patents

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CN103762125A CN201410015048.XA CN201410015048A CN103762125A CN 103762125 A CN103762125 A CN 103762125A CN 201410015048 A CN201410015048 A CN 201410015048A CN 103762125 A CN103762125 A CN 103762125A
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Abstract

本发明公开了一种高压交流断路器分合闸控制器，包括操作电源、合闸控制接口电路、分闸控制接口电路、合闸操作件、分闸操作件、安全合闸电路、合闸线圈、分闸线圈、合闸控制出口器件和分闸控制出口器件；所述合闸操作件与合闸控制接口电路相连接；所述合闸控制接口电路与合闸控制出口器件的控制端相连接；所述分闸操作件与分闸控制接口电路相连接，分闸控制接口电路与分闸控制出口器件的控制端相连接。本发明结构简洁、运行可靠、成本较低。本发明分合闸速度快，分闸速度≤15ms,合闸速度≤35ms，有效减小断路器的分闸、合闸时间。

Description

高压交流断路器分合闸控制器
技术领域
本发明涉及属于电力技术领域，具体涉及一种高压交流断路器分合闸控制器。
背景技术
现有的高压交流断路器分合闸控制器一般为功能较全的智能化控制器，含有智能化电路，但在分闸、合闸过程中本身需要较长时间，结果使中压断路器的分闸、和分合闸整体时间长，不利于快速故障跳闸和重合闸时迅速切除故障和恢复供电，使故障对电网造成较大伤害，此外，智能化的硬件和软件容易在电网故障时失效而造成严重后果。
分、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。正常时，分合闸回路的切断，主要是靠与机构连动的辅助开关来切断的。若辅助开关因某种原因不能正常切换，或切换距离不够，都有可能造成分、合闸线线圈的烧毁。
发明内容
本发明的目的是提供一种由非智能化电路组成的在不改变中压断路器机械结构的情况下有效减小断路器的分闸、合闸时间的高压交流断路器分合闸控制器。
为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：一种高压交流断路器分合闸控制器，包括
操作电源，用于向控制器供电；
合闸控制接口电路和分闸控制接口电路，用于接收分闸操作件和合闸操作件向断路器发出的合闸指令信号和分闸指令信号；
安全分闸电路、合闸线圈和分闸线圈，用于执行分闸操作件和合闸操作件向断路器发出的合闸指令信号和分闸指令信号；
合闸控制出口器件，用于接通或断开合闸线圈；
分闸控制出口器件，用于接通或断开分闸线圈；
所述合闸操作件与合闸控制接口电路相连接；所述合闸控制接口电路与合闸控制出口器件的控制端相连接；
所述分闸操作件与分闸控制接口电路相连接，分闸控制接口电路与分闸控制出口器件的控制端相连接。
进一步地，合闸控制出口器件和分闸控制出口器件均为可关断的电力电子器件N1；
所述安全合闸电路包括防跳继电器、断路器状态常开电路和断路器状态常闭电路；
所述防跳继电器与断路器状态常开电路和断路器状态常闭电路相连接。
进一步地，所述防跳继电器内设置有继电器线包、常闭触点和常开触点；
所述继电器线包与断路器状态常开电路相串接，继电器常闭接点与合闸线圈、断路器状态常闭电路相串接，继电器线包与断路器状态常开电路之间设置有继电器常开接点。
更进一步地，所述合闸控制接口电路内设置有合闸工作电源处理电路、合闸驱动电路、合闸延时复位电路和合闸保护电路，
所述分闸控制接口电路内设置有分闸工作电源处理电路、分闸驱动电路、分闸延时复位电路和分闸保护电路；
所述合闸驱动电路、合闸延时复位电路分别与合闸工作电源处理电路相连接；
所述分闸工作电源处理电路与分闸驱动电路、分闸延时复位电路相连接；
所述合闸保护电路与合闸控制出口器件的控制端相连接；所述分闸保护电路与分闸控制出口器件的控制端相连接。
进一步地，所述分闸线圈、分闸控制出口器件、分闸驱动电路、分闸延时复位电路、分闸保护电路与分闸工作电源处理电路形成分闸回路；
所述分闸线圈、分闸控制出口器件、分闸驱动电路、分闸延时复位电路、分闸保护电路与分闸工作电源处理电路相连接；
所述合闸线圈、合闸控制出口器件、合闸驱动电路、合闸延时复位电路、合闸保护电路与合闸工作电源处理电路形成合闸回路；
所述合闸线圈、合闸控制出口器件、合闸驱动电路、合闸延时复位电路、合闸保护电路与合闸工作电源处理电路相连接。
进一步地，所述合闸驱动电路接收合闸操作件的合闸指令信号后，驱动合闸控制出口器件接通，合闸指令信号经由合闸控制出口器件传送至安全合闸电路和合闸线圈，驱动断路器合闸。
更进一步地，所述分闸驱动电路接收分闸操作件的分闸指令信号后，驱动分闸控制出口器件接通，分闸指令信号经由分闸控制出口器件传送至分闸线圈，驱动断路器分闸。
进一步地，所述合闸延时复位电路将合闸指令信号整定在一定时间内，控制合闸驱动电路在一定时间内输出合闸指令信号至所述合闸控制出口器件。
进一步地，所述分闸延时复位电路将分闸指令信号整定在一定时间内，控制分闸驱动电路在一定时间内输出分闸指令信号至所述分闸控制出口器件。
进一步地，所述合闸线圈上反向并联有二极管，分闸线圈上反向并联有二极管；
所述分合闸工作电源处理电路、分闸工作电源处理电路的输入端与操作电源的输出端相连接，所述操作电源内设置有整流电路和储能电路；
所述储能电路内设置有电容器，所述电容器的额定电容量为不小于100UF，所述电容器的额定电压为不小于300V。
更进一步地，所述电力电子器件N1为IGBT管或晶体三极管或MOS管或可关断晶闸管。
本发明的一种高压交流断路器分合闸控制器的集成式整流与储能电路,用于提供电能给合闸线圈和分闸线圈，所述集成式整流与储能电路包括整流电路和储能电路，所述整流电路包括用于将输入的交流电压转为直流电压的桥式整流器B1；
所述储能电路包括储能电容C1、二极管D1，所述储能电容C1和二极管D1通过电连接线相连接，用于储存电能。
进一步地，所述桥式整流器B1上设置有第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；
所述桥式整流器B1的第一引脚、第二引脚与交流电相连接；所述桥式整流器B1的第三引脚与二极管D1相连接，所述二极管D1的负极与储能电容C1的正极相串联，桥式整流器B1的第四引脚与储能电容C1的负极相连接。
进一步地，所述桥式整流器B1的第一引脚、第二引脚与压敏器件R2相并联，所述桥式整流器B1与压敏器件R2相并联的电路与热敏电阻R1相串联。
本发明的一种高压交流断路器分合闸控制器的合闸与分闸控制接口电路,所述合闸控制接口电路内设置有合闸工作电源处理电路、合闸驱动电路、合闸延时复位电路和合闸保护电路，
所述分闸接口电路内设置有分闸工作电源处理电路、分闸驱动电路、分闸延时复位电路和分闸保护电路，
所述合闸工作电源处理电路与合闸驱动电路、合闸延时复位电路相连接，合闸保护电路和合闸控制出口器件相连接；
所述分闸工作电源处理电路与分闸驱动电路、分闸延时复位电路相连接；分闸保护电路和分闸控制出口器件相连接。
进一步地，所述合闸控制接口电路或分闸控制接口电路包括取电电阻R4、稳压器件Z1、储能器件C2和电力电子器件N1；所述储能器件C2的正极与所述稳压器件Z1的负极相连接，所述储能器件C2的负极与所述稳压器件Z1的正极相连接；
所述操作电源的正极、稳压器件Z1、储能器件C2和光电继电器Q1分别与取电电阻R4相连接；所述电力电子器件N1和保护器件R6通过电连接线分别与光电继电器Q1相连接；所述电力电子器件N1为合闸控制出口器件或分闸控制出口器件。
有益效果：本发明结构简洁、运行可靠、成本较低。
（1）常规产品通过辅助开关或操作开关进行开断，会产品燃弧；对外部控制回路容量要求低，外部控制按钮开关的容量必须不小于分合闸线圈的容量，不然则会引起分合闸线圈通电断弧不成功而烧毁或烧毁分合闸线圈及控制回路中其他器件，本发明中通过电力电子器件对分合闸线圈进行开断，不会产生燃弧现象，无控制回路的电弧产生；分合闸速度快，分闸速度≤15ms,合闸速度≤35ms，消除了额外的时间消耗，有效减小断路器的分闸、合闸时间；即使辅助开关切换不正常也不会让分合闸线圈长时间通电而烧毁，可以有效的保护分合闸回路中的器件。
（2）本发明无智能器件及其软件，具有很强抗电磁场干扰，电磁兼容性很强。
（3）本发明中的电压储能电路的作用起到有效电压提高后，提高了控制能量，加快了控制速度；
（4）本发明的自取电电路和光电继电器的采用，确保了控制回路的可靠性。
（5）安全合闸电路的作用是，当一直有外部合闸信号时，分闸信号仍能执行。
附图说明
图1是本发明的概略的电路示意图；
图2是本发明的集成式整流与储能电路的示意图；
图3是本发明的合闸控制接口电路或分闸控制接口电路的部分电路示意图；
其中：1操作电源；2合闸控制出口器件；3分闸控制出口器件；4安全合闸电路；5合闸控制接口电路；6分闸控制接口电路；7合闸线圈；8分闸线圈；9防跳继电器；10断路器状态常开电路；11断路器状态常闭电路；12继电器线包；13常闭触点；14整流电路；15储能电路；16合闸工作电源处理电路；17合闸驱动电路；18合闸延时复位电路；19合闸保护电路；21常开接点；23合闸操作件；24分闸操作件；36分闸工作电源处理电路；37分闸驱动电路；38分闸延时复位电路；39分闸保护电路；40第一引脚；41第二引脚；42第三引脚；43第四引脚。
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。
实施例
如图1所示，本发明的一种高压交流断路器分合闸控制器，包括
操作电源1，用于向控制器供电；
合闸控制接口电路5和分闸控制接口电路6，用于接收合闸操作件23和分闸操作件24向断路器发出的合闸指令信号和分闸指令信号；
安全合闸电路4、合闸线圈7和分闸线圈8，用于执行合闸操作件23和分闸操作件24向断路器发出的合闸指令信号和分闸指令信号；
合闸控制出口器件2，用于接通或断开合闸线圈7；
分闸控制出口器件3，用于接通或断开分闸线圈8；
所述合闸操作件23与合闸控制接口电路5相连接；所述合闸控制接口电路5与合闸控制出口器件2的控制端相连接；
所述分闸操作件24与分闸控制接口电路6相连接，分闸控制接口电路6与分闸控制出口器件3的控制端相连接。
合闸控制出口器件2和分闸控制出口器件3均为可关断的电力电子器件N1；
所述安全合闸电路4包括防跳继电器9、断路器状态常开电路10和断路器状态常闭电路11；
所述防跳继电器9与断路器状态常开电路10和断路器状态常闭电路11相连接。
所述防跳继电器9内设置有继电器线包12、常闭触点13和常开触点21；
所述继电器线包12与断路器状态常开电路10相串接，继电器常闭接点13与合闸线圈7、断路器状态常闭电路11相串接，继电器线包12与断路器状态常开电路10之间设置有继电器常开接点21。
所述合闸控制接口电路5内设置有合闸工作电源处理电路16、合闸驱动电路17、合闸延时复位电路18和合闸保护电路19，
所述分闸控制接口电路6内设置有分闸工作电源处理电路36、分闸驱动电路37、分闸延时复位电路38和分闸保护电路39；
所述合闸驱动电路17、合闸延时复位电路18分别与合闸工作电源处理电路16相连接；
所述分闸工作电源处理电路36与分闸驱动电路37、分闸延时复位电路38相连接；
所述合闸保护电路19与合闸控制出口器件2的控制端相连接；所述分闸保护电路39与分闸控制出口器件3的控制端相连接。
所述分闸线圈8、分闸控制出口器件3、分闸驱动电路37、分闸延时复位电路38、分闸保护电路39与分闸工作电源处理电路36形成分闸回路；
所述分闸线圈8、分闸控制出口器件3、分闸驱动电路37、分闸延时复位电路38、分闸保护电路39与分闸工作电源处理电路36相连接；
所述合闸线圈7、合闸控制出口器件2、合闸驱动电路17、合闸延时复位电路18、合闸保护电路19与合闸工作电源处理电路16形成合闸回路；
所述合闸线圈7、合闸控制出口器件2、合闸驱动电路17、合闸延时复位电路18、合闸保护电路19与合闸工作电源处理电路16相连接。
所述合闸驱动电路17接收合闸操作件23的合闸指令信号后，驱动合闸控制出口器件2接通，合闸指令信号经由合闸控制出口器件2传送至安全合闸电路(4)和合闸线圈7，驱动断路器合闸。
所述分闸驱动电路37接收分闸操作件24的分闸指令信号后，驱动分闸控制出口器件3接通，分闸指令信号经由分闸控制出口器件3传送至分闸线圈8，驱动断路器分闸。
所述合闸延时复位电路18将合闸指令信号整定在一定时间内，控制合闸驱动电路17在一定时间内输出合闸指令信号至所述合闸控制出口器件2。
所述分闸延时复位电路38将分闸指令信号整定在一定时间内，控制分闸驱动电路37在一定时间内输出分闸指令信号至所述分闸控制出口器件3。
合闸线圈7上反向并联有二极管，分闸线圈8上反向并联有二极管；
所述合闸工作电源处理电路16和分闸工作电源处理电路36的输入端与操作电源1的输出端相连接，所述操作电源1内设置有整流电路14和储能电路15；
所述储能电路15内设置有电容器，所述电容器的额定电容量为不小于100UF，所述电容器的额定电压为不小于300V。
所述电力电子器件N1为IGBT管或晶体三极管或MOS管或可关断晶闸管。
本发明的一种高压交流断路器分合闸控制器的集成式整流与储能电路,用于提供电能给合闸线圈7和分闸线圈8，所述集成式整流与储能电路包括整流电路14和储能电路15，所述整流电路14包括用于将输入的交流电压转为直流电压的桥式整流器B1；
所述储能电路15包括储能电容C1、二极管D1，所述储能电容C1、二极管D1通过电连接线相连接，用于储存电能。
所述桥式整流器B1上设置有第一引脚40、第二引脚41、第三引脚42和第四引脚43；
所述桥式整流器B1的第一引脚40、第二引脚41与交流电相连接；所述桥式整流器B1的第三引脚42与二极管D1相连接，所述二极管D1的负极与储能电容C1的正极相串联，桥式整流器B1的第四引脚43与储能电容C1的负极相连接。所述交流电为220V。
所述桥式整流器B1的第一引脚40、第二引脚41与压敏器件R2相并联，所述桥式整流器B1与压敏器件R2相并联的电路与热敏电阻R1相串联。
本发明的一种高压交流断路器分合闸控制器的合闸与分闸控制接口电路,所述合闸控制接口电路5内设置有合闸工作电源处理电路16、合闸驱动电路17、合闸延时复位电路18和合闸保护电路19，
所述分闸接口电路6内设置有分闸工作电源处理电路36、分闸驱动电路37、分闸延时复位电路38和分闸保护电路39，
所述合闸工作电源处理电路16与合闸驱动电路17、合闸延时复位电路18相连接，合闸保护电路19和合闸控制出口器件2相连接；
所述分闸工作电源处理电路36与分闸驱动电路37、分闸延时复位电路38相连接；分闸保护电路39和分闸控制出口器件3相连接。
所述合闸控制接口电路5或分闸控制接口电路6包括取电电阻R4、稳压器件Z1、储能器件C2和电力电子器件N1；所述储能器件C2的正极与所述稳压器件Z1的负极相连接，所述储能器件C2的负极与所述稳压器件Z1的正极相连接；
所述操作电源1的正极、稳压器件Z1、储能器件C2和光电继电器Q1分别与取电电阻R4相连接；所述电力电子器件N1和保护器件R6通过电连接线分别与光电继电器Q1相连接；所述电力电子器件N1为合闸控制出口器件2或分闸控制出口器件3。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (16)

1.一种高压交流断路器分合闸控制器，其特征在于：包括
操作电源（1），用于向控制器供电；
合闸控制接口电路(5)和分闸控制接口电路(6)，用于接收合闸操作件(23)和分闸操作件(24)向断路器发出的合闸指令信号和分闸指令信号；
安全合闸电路(4)、合闸线圈(7)和分闸线圈(8)，用于执行合闸操作件(23)和分闸操作件(24)向断路器发出的合闸指令信号和分闸指令信号；
合闸控制出口器件（2）,用于接通或断开合闸线圈（7）；
分闸控制出口器件（3）,用于接通或断开分闸线圈（8）；
所述合闸操作件(23)与合闸控制接口电路(5)相连接；所述合闸控制接口电路(5)与合闸控制出口器件(2)的控制端相连接；
所述分闸操作件(24)与分闸控制接口电路(6)相连接，分闸控制接口电路(6)与分闸控制出口器件（3）的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述合闸控制出口器件(2)和分闸控制出口器件(3)均为可关断的电力电子器件N1；
所述安全合闸电路(4)包括防跳继电器(9)、断路器状态常开电路(10)和断路器状态常闭电路(11)；
所述防跳继电器(9)与断路器状态常开电路(10)和断路器状态常闭电路(11)相连接。
3.根据权利要求2所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述防跳继电器(9)内设置有继电器线包(12)、常闭触点(13)和常开触点(21)；
所述继电器线包(12)与断路器状态常开电路(10)相串接，继电器常闭接点(13)与合闸线圈(7)、断路器状态常闭电路(11)相串接，继电器线包(12)与断路器状态常开电路(10)之间设置有继电器常开接点(21)。
4.根据权利要求1所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述合闸控制接口电路(5)内设置有合闸工作电源处理电路(16)、合闸驱动电路(17)、合闸延时复位电路(18)和合闸保护电路(19)，
所述分闸控制接口电路（6）内设置有分闸工作电源处理电路(36)、分闸驱动电路(37)、分闸延时复位电路(38)和分闸保护电路(39)；
所述合闸驱动电路(17)、合闸延时复位电路(18)分别与合闸工作电源处理电路(16)相连接；
所述分闸工作电源处理电路(36)与分闸驱动电路(37)、分闸延时复位电路(38)相连接；
所述合闸保护电路（19）与合闸控制出口器件（2）的控制端相连接；所述分闸保护电路（39）与分闸控制出口器件（3）的控制端相连接。
5.根据权利要求4所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述分闸线圈（8）、分闸控制出口器件（3）、分闸驱动电路（37）、分闸延时复位电路(38)、分闸保护电路(39)与分闸工作电源处理电路(36)形成分闸回路；
所述分闸线圈（8）、分闸控制出口器件（3）、分闸驱动电路（37）、分闸延时复位电路(38)、分闸保护电路(39)与分闸工作电源处理电路(36)相连接；
所述合闸线圈（7）、合闸控制出口器件（2）、合闸驱动电路（17）、合闸延时复位电路(18)、合闸保护电路(19)与合闸工作电源处理电路(16)形成合闸回路；
所述合闸线圈（7）、合闸控制出口器件（2）、合闸驱动电路（17）、合闸延时复位电路(18)、合闸保护电路(19)与合闸工作电源处理电路(16)相连接。
6.根据权利要求5所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述合闸驱动电路（17）接收合闸操作件(23)的合闸指令信号后，驱动合闸控制出口器件(2)接通，合闸指令信号经由合闸控制出口器件(2)传送至安全合闸电路(4)和合闸线圈(7)，驱动断路器合闸。
7.根据权利要求5所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述分闸驱动电路（37）接收分闸操作件(24)的分闸指令信号后，驱动分闸控制出口器件(3)接通，分闸指令信号经由分闸控制出口器件(3)传送至分闸线圈(8)，驱动断路器分闸。
8.根据权利要求5所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述合闸延时复位电路（18）将合闸指令信号整定在一定时间内，控制合闸驱动电路（17）在一定时间内输出合闸指令信号至所述合闸控制出口器件(2)。
9.根据权利要求5所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述分闸延时复位电路（38）将分闸指令信号整定在一定时间内，控制分闸驱动电路（37）在一定时间内输出分闸指令信号至所述分闸控制出口器件(3)。
10.根据权利要求7所述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述合闸线圈（7）上反向并联有二极管，分闸线圈（8）上反向并联有二极管；
所述合闸工作电源处理电路(16)和分闸工作电源处理电路(36)的输入端与操作电源(1)的输出端相连接，所述操作电源(1)内设置有整流电路（14）和储能电路（15）；
所述储能电路（15）内设置有电容器，所述电容器的额定电容量为不小于100UF，所述电容器的额定电压为不小于300V。
11.根据权利要求2述的高压交流断路器分合闸控制器,其特征在于：所述可关断的电力电子器件N1为IGBT管或晶体三极管或MOS管或可关断晶闸管。
12.一种高压交流断路器分合闸控制器的集成式整流与储能电路,用于提供电能给合闸线圈（7）和分闸线圈（8），其特征在于：所述集成式整流与储能电路包括整流电路（14）和储能电路（15），所述整流电路（14）包括用于将输入的交流电压转为直流电压的桥式整流器B1；
所述储能电路（15）包括储能电容C1、二极管D1，所述储能电容C1和二极管D1通过电连接线相连接，用于储存电能。
13.根据权利要求12所述的集成式整流与储能电路,其特征在于：所述桥式整流器B1上设置有第一引脚(40)、第二引脚(41)、第三引脚(42)和第四引脚(43)；
所述桥式整流器B1的第一引脚(40)、第二引脚(41)与交流电相连接；所述桥式整流器B1的第三引脚(42)与二极管D1相连接，所述二极管D1的负极与储能电容C1的正极相串联，桥式整流器B1的第四引脚(43)与储能电容C1的负极相连接。
14.根据权利要求13所述的集成式整流与储能电路,其特征在于：所述桥式整流器B1的第一引脚(40)、第二引脚(41)与压敏器件R2相并联，所述桥式整流器B1与压敏器件R2相并联的电路与热敏电阻R1相串联。
15.一种高压交流断路器分合闸控制器的合闸与分闸控制接口电路,其特征在于：
所述合闸控制接口电路(5)内设置有合闸工作电源处理电路(16)、合闸驱动电路(17)、合闸延时复位电路(18)和合闸保护电路(19)，
所述分闸接口电路（6）内设置有分闸工作电源处理电路(36)、分闸驱动电路(37)、分闸延时复位电路(38)和分闸保护电路(39)，
所述合闸工作电源处理电路(16)与合闸驱动电路(17)、合闸延时复位电路(18)相连接，合闸保护电路(19)和合闸控制出口器件(2)相连接；
所述分闸工作电源处理电路(36)与分闸驱动电路(37)、分闸延时复位电路(38)相连接；分闸保护电路(39)和分闸控制出口器件(3)相连接。
16.根据权利要求15所述的合闸与分闸控制接口电路,其特征在于：所述合闸控制接口电路(5)或分闸控制接口电路(6)包括取电电阻R4、稳压器件Z1、储能器件C2和电力电子器件N1；所述储能器件C2的正极与所述稳压器件Z1的负极相连接，所述储能器件C2的负极与所述稳压器件Z1的正极相连接；
所述操作电源（1）的正极、稳压器件Z1、储能器件C2和光电继电器Q1分别与取电电阻R4相连接；所述电力电子器件N1和保护器件R6通过电连接线分别与光电继电器Q1相连接；
所述电力电子器件N1为合闸控制出口器件(2)或分闸控制出口器件(3)。
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