CN104331111A

CN104331111A - 一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路

Info

Publication number: CN104331111A
Application number: CN201410431292.4A
Authority: CN
Inventors: 周勤; 熊华强; 马建; 张春强; 胡海梅; 裴茂林; 陈克旭; 谢三军; 熊志凌
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: CN104331111B

Abstract

一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路，其特征在于，所述电路由DC-DC直流隔离电源、不对称桥式整流电路和光电耦合器电路组成。所述DC-DC直流隔离电源为开入量电路提供电源；光电耦合器电路用于将位于强电侧的开入量的实时状态传递到弱电侧，并供弱电侧的主控电路监视；不对称桥式整流电路用于将有源输入量的电压转换成极性固定的电压，以实现有源输入量的极性自适应；所述不对称桥式整流电路的其中一个桥臂的上桥和另一个桥臂的下桥由3个高速二极管串联，而另外两个桥均只含1个高速二极管。本发明对于各种类型的输入量形式，对于有源开入量的极性，均可自适应。本发明适用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路。

Description

一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路

技术领域

本发明涉及一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路，属电力系统继电保护技术领域。

背景技术

继电保护装置是电力系统最重要的二次设备之一，是电力系统安全运行的保障，涉及停电范围较广的大型系统事故，大多与继电保护装置的不正确动作有直接或间接的关系。因此，合理的安排继电保护定值，提高继电保护运行管理水平，是保障电网安全运行的重要条件。

随着全国电力系统的迅速发展,要求继电保护装置日趋完善和可靠。继电保护技术越来越先进,功能和性能越来越完善,电子线路设计越来越复杂,对继电保护装置的测试手段和检测设备及试验方法提出了更高的要求。微机型继电保护测试仪的推广应用,提高了继电保护试验人员的工作效率,降低了劳动强度,对促进保护装置调试水平的提高起了巨大的作用。目前,国内的微机型继电保护测试仪的厂家较多,在持续工作能力、可靠性、功率输出能力、暂态输出性能及软件的易操作性等方面普遍存在一些问题。但随着测试仪生产厂家不断对测试仪进行更新换代,不断地把新技术和新的元器件应用到测试仪的生产开发上,微机型测试仪的功能会不断完善,越来越方便保护装置的调试。

继电保护测试仪具备开入量电路，可以接收来自继电保护装置的开出量，并反映其当前状态。由于继电保护测试仪一般用于出厂测试，其工作环境与现场情况不尽相同。在现场，继电保护装置的开出一般都为110V或220V有源开出，而在出厂测试时，由于缺乏必要的电源条件，因此，继电保护测试仪的开入量可能出现以下3种形式：

1) 纯粹的无源开入量，即继电器触点开入；

2) 带状态监视的无源开入量，在继电器触点开入的基础上，并联一个状态监视电路；

3) 24V到250V有源开入量。

目前，很多继电保护测试仪需要事前根据开入量形式进行相关的设置，这种做法一方面降低了工作的效率，另一方面，如果设置与实际情况不符，可能会对继电保护测试仪造成损坏。

因此，有必要设计一种有源、无源开入量自适应电路，能自动适应以上3种形式的开入量，减少操作步骤，保障继电保护测试仪的安全稳定运行。

发明内容

本发明要解决的问题是，针对目前继电保护测试仪的开入量存在多种形式的问题，本发明提出了一种有源、无源开入量自适应电路。

实现本发明的技术方案是，本发明一种有源、无源开入量自适应电路由DC-DC直流隔离电源、不对称桥式整流电路和光电耦合器电路组成；DC-DC直流隔离电源的输出端一端接地，一端通过限流电阻R连接高速二极管D9的正极，高速二极管D9的负极连接光电耦合器电路的发光二极管的正极端，发光二极管的负极端通过高速二极管D10接地；不对称桥式整流的输出端分别连接高速二极管D9的正极和高速二极管D10的负极，与光电耦合器的输入连接。

DC-DC直流隔离电源为开入量电路提供电源，电源输入侧为弱电侧，电源输出侧为强电侧。所述电源输入侧除对所述DC-DC直流隔离电源供电外，还对继电保护测试仪的主控制电路供电。所述DC-DC直流隔离电源采用高频变压器实现所述电源输入侧和所述电源输出侧的电气隔离，所述高频变压器的变比由两侧的电压比决定，控制原理采用开环控制，简单可靠。

光电耦合器电路用于将位于强电侧的开入量的实时状态传递到弱电侧，并供弱电侧的主控电路监视。所述光电耦合器电路包含位于强电侧的发光二极管和位于弱电侧的光敏三极管。同时，发光二极管两侧各串联一个高速二极管，构成所述光电耦合器电路的输入，以提升所述光电耦合器电路输入的启动电压。

不对称桥式整流电路用于将有源输入量的电压转换成极性固定的电压，以实现有源输入量的极性自适应。同时，所述不对称桥式整流电路的其中一个桥臂的上桥和另一个桥臂的下桥由3个高速二极管串联，而另外两个桥均只含1个高速二极管。

所述DC-DC直流隔离电源经过一个限流电阻连接所述光电耦合器电路的输入。

所述桥式整流电路的输出与所述光电耦合器的输入连接。

本发明所述有源、无源开入量自适应电路的工作原理如下：

（1）正常状态时，所述光电耦合电路的发光二极管有电流流过，光敏三极管呈低阻状态。由于发光二极管采用高灵敏度的型号，因此，此时电流非常小，约为数百微安。

（2）对于纯粹的无源开入量和带状态监视的无源开入量，当继电器触点闭合时，原先经过发光二极管的电流被闭合触点旁路，此时，发光二极管无电流流过，光敏三极管呈高阻状态。

（3）对于有源开入量，当有电压输入时，无论该输入电压极性如何，均被桥式整流电路转换成极性固定的电压。该电压对于所述光电耦合器电路的输入来说是反向电压，此时，发光二极管处于截止状态，无电流流过，光敏三极管呈高阻状态。

本发明的有益效果是：（1）对于各种类型的输入量形式，均可自适应，无需事先进行配置；（2）对于有源开入量的极性，均可自适应，即使反接也能正确识别，不会因为开入量的极性带来安全隐患；（3）实现了强电侧和弱电侧的有效隔离，且各开入量之间亦相互隔离，不会因不同电位点的环接带来安全隐患。

本发明适用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路。

附图说明

图1为有源、无源开入量自适应电路的原理图；

图2为无源开入量原理图；

图3为有源开入量原理图；

图中，DC-DC为直流隔离电源；T为光敏三极管；LED为发光二极管；R为限流电阻； D1~D10是同型号高速二极管；V_in为输出电压；V_out为输入电压。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1为有源、无源开入量自适应电路的原理图及正常状态时的电流流向图。D1~D10是同型号高速二极管，其中，D1~D8构成不对称桥式整流电路；LEDn和T是封装在一个芯片里的发光二极管和光敏三极管，R为限流电阻，DC-DC为直流隔离电源。DC-DC直流隔离电源将弱电侧的5V电源转换为强电侧的24V电源，同时，实现了弱电侧和强电侧的隔离。DC-DC直流隔离电源的隔离原理采用高频变压器，控制原理采用开环控制。正常状态时，该电路的输入呈高阻状态，电流流向如图1所示，流经由D9、LED、D10构成的支路，因为该支路相当于3个二极管串联，其启动电压约为2.1V。而由D1~D4构成的支路，以及D5~D8构成的支路，分别相当于4个二极管串联，其启动电压约为2.8V，比由D9、LED、D10构成的支路高。R的值为55千欧姆，此时，LED有电流流过，电流值约为400微安，T呈低阻状态。

图2为无源开入量原理图。当继电器触点断开时，无论有没有状态监视电路，都相当于高阻输入，有源、无源开入量自适应电路的状态为正常态，LED有电流流过，T呈低阻状态。当继电器触点闭合时，由D5、继电器触点（此时为短路）、D4构成的支路相当于2个二极管串联，其启动电压约为1.4V，比由D9、LED、D10构成的支路低。因此，电流不再流经由D9、LED、D10构成的支路，而是流经由D5、继电器触点、D4构成的支路。此时，LED无电流流过， T呈高阻状态。

图3为有源开入量原理图。当继电器触点断开时，相当于高阻输入，有源、无源开入量自适应电路的状态为正常态，LED有电流流过，T呈低阻状态。当继电器触点闭合时，无论输入源极性如何，经过不对称桥式整流电路转换成如图3所示极性。此时，由D9、LED、D10构成的支路承受反向电压，LED处于截止状态，无电流流过，T呈高阻状态。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，例如，DC-DC直流隔离电源采用不同的原理，不平衡桥式整流电路采用更多数量的高速二极管等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路，其特征在于，所述电路由DC-DC直流隔离电源、不对称桥式整流电路和光电耦合器电路组成；DC-DC直流隔离电源的输出端一端接地，一端通过限流电阻R连接高速二极管D9的正极，高速二极管D9的负极连接光电耦合器电路的发光二极管的正极端，发光二极管的负极端通过高速二极管D10接地；不对称桥式整流的输出端分别连接高速二极管D9的正极和高速二极管D10的负极。

2.根据权利要求1所述的一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路，其特征在于，所述DC-DC直流隔离电源为开入量电路提供电源，电源输入侧为弱电侧，电源输出侧为强电侧；所述电源输入侧除对所述DC-DC直流隔离电源供电外，还对继电保护测试仪的主控制电路供电；所述DC-DC直流隔离电源采用高频变压器实现所述电源输入侧和所述电源输出侧的电气隔离，所述高频变压器的变比由两侧的电压比决定，控制原理采用开环控制。

3.根据权利要求1所述的一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路，其特征在于，所述光电耦合器电路用于将位于强电侧的开入量的实时状态传递到弱电侧，并供弱电侧的主控电路监视；所述光电耦合器电路包含位于强电侧的发光二极管和位于弱电侧的光敏三极管；发光二极管两侧各串联一个高速二极管，构成所述光电耦合器电路的输入，以提升所述光电耦合器电路输入的启动电压。

4.根据权利要求1所述的一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路，其特征在于，所述不对称桥式整流电路用于将有源输入量的电压转换成极性固定的电压，以实现有源输入量的极性自适应；同时，所述不对称桥式整流电路的其中一个桥臂的上桥和另一个桥臂的下桥由3个高速二极管串联，而另外两个桥均只含1个高速二极管。

5.根据权利要求2所述的一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路，其特征在于，所述DC-DC直流隔离电源经过一个限流电阻连接所述光电耦合器电路的输入。

6.根据权利要求4所述的一种用于继电保护测试仪的有源、无源开入量自适应电路，其特征在于，所述桥式整流电路的输出与所述光电耦合器的输入连接。