CN104242675A - 低压供电电源的隔离电路 - Google Patents

Abstract

一种低压供电电源的隔离电路，包括依次与低压电源连接的隔离开关、高隔离电压变压器、单相不可控整流桥和高压隔离电源，所述高压隔离电源输出端与高压区域的用电设备连接。本发明通过隔离开关和三级隔离电路连接组成隔离电路，可以使得低压电源与高电位区域实现隔离，防止高压电进入低压电源，有效保证了低压电源的稳定运行以及人身和设备的安全。

Description

低压供电电源的隔离电路

技术领域

本发明涉及隔离电路技术领域，特别是涉及一种低压供电电源的隔离电路。

背景技术

故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量分析、比较，可以分析处理事故、判断保护是否正确动作等，对提高电力系统安全运行水平有着重要作用。

独立故障录波装置在现有故障录波器采用分布式架构、网络传输的技术基础上，进一步提出采集点的分布式架构及采集数据的光纤同步传输，对降低故障录波器维护难度、减少录波装置与设备厂家的关联度、提高录波技术的标准与规范性有着重要的意义。而且独立故障录波装置采样点电压电流均为模拟信号，就地将采集的模拟信号转换为数字信号进行传输，可减小信号在传输过程中的干扰和衰减，有利于快速准确地进行系统分析和故障定位。因此独立故障录波装置有利于运行人员有效积累第一手材料，对提高电力系统安全运行水平有着非常积极的作用。

为了减少独立故障录波装置与设备厂家的关联度，需自行对高压区域的用电设备进行采样，为了保障采样的完整性及准确性，需使用霍尔电流传感器和可靠的低压电源。这样即使高压设备已跳闸停机的情况下，低压电源也能为装置持续提供数据传输所必须的电能。由于采用低压电源为高压区域的用电设备进行供电，高压区域其它周围器件高压电一旦泄露，很容易进入该低压电源，不仅会影响到低压电源的稳定运行，还会直接危及到人身安全与设备安全。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种低压供电电源的隔离电路，使其能保障低压电源的稳定运行以及人身与设备的安全。

一种低压供电电源的隔离电路，包括依次与低压电源连接的隔离开关、高隔离电压变压器、单相不可控整流桥和高压隔离电源，所述高压隔离电源输出端与高压区域的用电设备连接。

本发明高隔离电源变压器输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离，隔离电压等级选择取决于高压区域的电压等级，可以保证人身与设备的安全，为第一级隔离电路。单相不可控整流桥可以将交流电转换为直流电，此过程具有不可逆性，即电能不能进行倒输，可以有效地对交流和直流进行隔离，为第二级隔离电路。高压隔离电源对电流的输入和输出均进行高压隔离，输入为直流，输出为直流，为高压区域用电设备进行供能，为第三级隔离电路。整个电路通过隔离开关与低压电源进行可靠分断，以保障整个三级隔离电路能从电压电源中切除。通过隔离开关和三级隔离电路连接组成的隔离电路，可以使得低压电源与高电位区域实现隔离，防止高压电进入低压电源，有效保证了低压电源的稳定运行以及人身和设备的安全。

附图说明

图1为本发明隔离电路实施例一的结构示意图；

图2为本发明隔离电路实施例二的结构示意图；

图3为本发明的第一级隔离电路实施例的电路图；

图4为本发明的第二级隔离电路实施例的电路图；

图5为本发明的第三级隔离电路实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明低压供电电源的隔离电路的具体实施方式做详细描述。

如图1所示，一种低压供电电源的隔离电路，包括依次与低压电源110连接的隔离开关120、高隔离电压变压器130、单相不可控整流桥140和高压隔离电源150，所述高压隔离电源150输出端与高压区域的用电设备160连接，其中隔离开关120、高隔离电压变压器130和单相不可控整流桥130位于低压区域，高压隔离电源150位于高压区域。

低压电源110的电能通过隔离开关120进入高隔离电压变压器130，高隔离电压变压器130隔离电压等级取决于整个电路高压区域的电压等级，其输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离，有效保证了人身安全，为第一级隔离电路。另外放置高隔离电压变压器130时需注意其位置，使与其它器件或柜体等间隔一段距离，保证与其它器件或柜体绝缘。

高隔离电压变压器130输出的电能进入单相不可控整流桥140，单相不可控整流桥140将交流电转化为直流电，此转化过程具有不可逆性，即电能不能进行倒输，单相不可控整流桥140可以有效地对交流与直流进行隔离，为第二级隔离电路。

单相不可控整流桥140输出的电能进入高压隔离电源150，高压隔离电源150具有高隔离电压，输入为直流，输出为直流，为高压区域的用电设备供能。高压隔离电源150可以对电流的输入和输出均进行高压隔离，为第三级隔离电路。

整个电路通过隔离开关120可以与低压电源110进行可靠分断，以保障整个三级隔离电路能完全从电压电源中切除。

为了给供能电路配备电压保护和电流保护，以提高三级隔离电路的可靠性，如图2所示，在隔离开关120输出端与高隔离电压变压器130之间设置电流保护开关电路171和电压监测电路181，在单相不可控整流桥140输出端与高压隔离电源150输入端设置电流保护开关电路172和电压检测电路182，从而提高第一级隔离电路和第二级隔离电路的可靠性，其中电流保护开关电路可以通过高分断微型断路器等实现，电压监测电路可以通过操作电源、单相电压监视器、电磁交流接触器等配合操作实现，也可以通过操作电源、高分断微型断路器及其分励脱扣器、单相电压监视器等配合操作实现。下面将针对每一级隔离电路详细描述。

如图3所示，本发明第一级隔离电路还可以包括高分断微型断路器QF1、电磁交流接触器KM1、操作电源G1、单相电压监视器K1，高分断微型断路器QF1连接于隔离开关QS1和电磁交流接触器KM1之间；电磁交流接触器KM1连接于高分断微型断路器QF1和高隔离电压变压器T1之间；操作电源G1输入端与高分断微型断路器QF1输入端相连，输出端与单相电压监视器K1的常闭触点、电磁交流接触器KM1操作线圈串联；单相电压监视器K1操作线圈与操作电源G1输出端串联，电压监测端与高隔离电压变压器T1输入端相连。

隔离开关QS1后端除了给高压区域的用电设备供能外，还分出一路电源用于操作电源G1、电磁交流接触器KM1及单相电压监视器K1的电路保护，这部分电源独立出来将提高供能回路器件动作的可靠性。

高分断微型断路器QF1可以在一定范围内整定电流保护值，当供能回路第一隔离电路的电流超过整定值时，高分断微型断路器QF1将分断，对电路进行保护。

电磁交流接触器KM1操作线圈、操作电源G1与单相电压监视器K1的常闭触点串联，当电压在单相电压监视器K1设定范围内时，隔离开关QS1闭合后，电磁交流接触器KM1将一直保持吸合状态，一旦第一隔离电路的电压超过单相电压监视器K1整定值，单相电压监视器K1动作，常闭触点打开，电磁交流接触器KM1线圈失电，电磁交流接触器KM1断开，对电路进行保护。

为了及时监控隔离开关QS1、高分断微型断路器QF1和电磁交流接触器KM1的状态，如图3所示，本发明隔离电路还可以包括指示灯HL1、指示灯HL2、指示灯HL3，指示灯HL1、隔离开关QS1常开触点与操作电源G1输出端串联；指示灯HL2、高分断微型断路器QF1常开触点与操作电源G1输出端串联；指示灯HL3、电磁交流接触器KM1常开触点与操作电源G1输出端串联。通过指示灯HL1、指示灯HL2、指示灯HL3的状态可以检测出隔离开关QS1、高分断微型断路器QF1和电磁交流接触器KM1是否处于正常运行状态，从而进一步保证低压电源与高压电的有效隔离。

如图4所示，为第二级隔离电路实施例的电路图。本发明第二级隔离电路还可以包括放电电阻R1、高分断微型断路器QF2及其分励脱扣器BM、操作电源G2、单相电压监视器K2，放电电阻R1连接于单相不可控整流桥Z1和高分断微型断路器QF2之间；高分断微型断路器QF2连接于放电电阻R1和高压隔离电源之间；操作电源G2输入端与单相不可控整流桥Z1输入端相连，输出端与单相电压监视器K2的常开触点、高分断微型断路器QF2常开触点及其分励脱扣器BM串联；单相电压监视器K2操作线圈与操作电源G2输出端串联，电压监测端与高分断微型断路器QF2输入端相连。

为了提高单相电压监视器K2的可靠性，进而提高高分断微型断路器QF2的可靠性，第二隔离电路的进口处分出一部分独立电源，以用于单相电压监视器K2、高分断微型断路器QF2及其分励脱扣器BM、操作电源G2的电路保护。

高分断微型断路器QF2可以在一定范围内整定电流保护值，当供能回路第二隔离电路的直流电流超过整定值时，高分断微型断路器QF2将分断，对电路进行保护。

当单相不可控整流桥Z1输出的直流电压过高时，可以通过放电电阻R1进行释能。当直流电压高于一定整定值时，将会触发单相电压监视器K2，单相电压监视器K2的常开触点闭合，分励脱扣器BM得电，高分断微型断路器QF2分断，对电路进行保护。

如图4所示，第二隔离电路还可以包括连接于单相不可控整流桥Z1和放电电阻R1之间的电容C1。为了进一步提高隔离的可靠性，还可以包括连接于高分断微型断路器QF2与高压隔离电源之间的防反二极管Z2，以确保第二级直流电流不会反向流入单相不可控整流桥Z1。

第一级隔离电路与第二级隔离电路均放置于低压区域，但从高隔离电压变压器T1往后所有电路在设计时需注意与其他部分的绝缘设计，特别是第二级隔离电路出口处的设计，以及第二级隔离电路出口使用电缆的选取，都需以高压区域电压等级进行绝缘防护。

如图5所示，为第三级隔离电路实施例的电路图。高压隔离电源T2包括依次连接的逆变模块、隔离变压器和整流模块等。从第二隔离电路输出的直流经过逆变模块转换为交流，然后经过隔离变压器到整流模块输出直流，为高压区域的用电设备进行供能。

为了实时监视高压隔离电源T2的工作状态，如图5所示，第三级隔离电路还可以包括两端分别与高压隔离电源T2输出端与用电设备连接的指示灯HL4，从而可以根据指示灯HL4的状态判断高压隔离电源T2是否处于正常运行状态。同时由于第三级隔离电路完全置于高压区域，所以此电路部分与高压区域带电体之间亦需进行高压区域电压等级防护等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种低压供电电源的隔离电路，其特征在于，包括依次与低压电源连接的隔离开关、高隔离电压变压器、单相不可控整流桥和高压隔离电源，所述高压隔离电源输出端与高压区域的用电设备连接。

2.根据权利要求1所述的低压供电电源的隔离电路，其特征在于，还包括第一高分断微型断路器、电磁交流接触器、第一操作电源、第一单相电压监视器，所述第一高分断微型断路器连接于所述隔离开关和所述电磁交流接触器之间；所述电磁交流接触器连接于所述第一高分断微型断路器和所述高隔离电压变压器之间；所述第一操作电源输入端与所述第一高分断微型断路器输入端相连，输出端与所述第一单相电压监视器的常闭触点、所述电磁交流接触器操作线圈串联；所述第一单相电压监视器操作线圈与所述第一操作电源输出端串联，电压监测端与所述高隔离电压变压器输入端相连。

3.根据权利要求2所述的低压供电电源的隔离电路，其特征在于，还包括第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯，所述第一指示灯、所述隔离开关常开触点与所述第一操作电源输出端串联；所述第二指示灯、所述第一高分断微型断路器常开触点与所述第一操作电源输出端串联；所述第三指示灯、所述电磁交流接触器常开触点与所述第一操作电源输出端串联。

4.根据权利要求1所述的低压供电电源的隔离电路，其特征在于，还包括放电电阻、第二高分断微型断路器及其分励脱扣器、第二操作电源、第二单相电压监视器，所述放电电阻连接于所述单相不可控整流桥和所述第二高分断微型断路器之间；所述第二高分断微型断路器连接于所述放电电阻和所述高压隔离电源之间；所述第二操作电源输入端与所述单相不可控整流桥输入端相连，输出端与所述第二单相电压监视器的常开触点、所述第二高分断微型断路器常开触点及其分励脱扣器串联；所述第二单相电压监视器操作线圈与所述第二操作电源输出端串联，电压监测端与所述第二高分断微型断路器输入端相连。

5.根据权利要求4所述的低压供电电源的隔离电路，其特征在于，还包括连接于所述单相不可控整流桥和所述放电电阻之间的电容，连接于所述第二高分断微型断路器与所述高压隔离电源之间的防反二极管。

6.根据权利要求1所述的低压供电电源的隔离电路，其特征在于，所述高压隔离电源包括依次连接的逆变模块、隔离变压器和整流模块。

7.根据权利要求1所述的低压供电电源的隔离电路，其特征在于，还包括两端分别与所述高压隔离电源输出端与用电设备连接的第四指示灯。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的低压供电电源的隔离电路，其特征在于，所述隔离开关、所述高隔离电压变压器和所述单相不可控整流桥位于低压区域，所述高压隔离电源位于高压区域。