CN104505805A - 一种中压系统断路器操作回路 - Google Patents

Abstract

一种中压系统断路器操作回路，包括用于连接操作电源的正、负接线端子，正、负接线端子之间并行设置有合闸控制支路，跳闸控制支路，合位操作支路，跳位操作支路，合位监视支路，跳位监视支路，合位信号检测支路，防跳保护支路以及远方遥控操作支路；跳位监视支路与合闸控制支路均外接正接线端子与断路器储能常开辅助触点首端，断路器储能常开辅助触点次端经断路器合闸线圈连接负接线端子；合位监视支路与跳闸控制支路均外接正接线端子与断路器跳闸线圈首端，断路器跳闸线圈次端连接负接线端子；跳位监视支路，远方遥控操作支路以及合位信号检测支路开入端连接至中央处理器。本发明实现微机保护及断路器操作回路一体化，简化了操作回路的接线。

Description

一种中压系统断路器操作回路

技术领域

本发明涉及中压供电系统的户内外机构型断路器操作回路，具体涉及一种中压系统断路器操作回路。

背景技术

微机断路器的操作回路与微机保护装置一体化，与传统电磁式继电器保护方式相比较，具有接线简单，可靠性高，成本低等特点。

中压系统基本上是面对终端用户的供电系统，中压断路器的使用非常广泛，因此也就出现了不同的断路器操作回路所反映出的各式各样的故障，其中比较常见的故障有：断路器在没有储能的情况下手动合闸导致合闸线圈烧坏；断路器操作回路上的防跳回路与断路器本体的防跳闭锁不同步导致对断路器操作时出现死锁；断路器操作回路上的位置监视回路接线的不当导致断路器状态位置相反；断路器操作回路接线复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种接线简单，工作安全可靠，能够对防跳回路有效闭锁，并且在断路器控制回路断线及人为接线错误时合闸不会导致线圈烧坏的中压系统断路器操作回路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括用于连接操作电源的正、负接线端子，所述的正、负接线端子之间并行设置有合闸控制支路，跳闸控制支路，合位操作支路，跳位操作支路，合位监视支路，跳位监视支路，合位信号检测支路，防跳保护支路以及远方遥控操作支路；

所述的跳位监视支路与合闸控制支路均外接正接线端子与断路器储能常开辅助触点首端，断路器储能常开辅助触点次端经断路器合闸线圈连接负接线端子；所述的合位监视支路与跳闸控制支路均外接正接线端子与断路器跳闸线圈首端，断路器跳闸线圈次端连接负接线端子；

所述的跳位监视支路，远方遥控操作支路，合位监视支路以及合位信号检测支路分别通过跳位监视支路开入端，远方遥控操作支路开入端，合位监视支路开入端以及合位信号检测支路开入端连接至中央处理器。

所述的跳位监视支路包括用于隔离两端电信号的第一光耦，第一光耦的两个输入端分别连接正接线端子与断路器储能常开辅助触点首端，第一光耦的两个输出端分别连接跳位监视支路开入端与地线。

所述的防跳保护支路包括防跳继电器，所述的合闸控制支路包括首端与防跳继电器的第三防跳辅助触点相连的合闸保持继电器，合闸保持继电器的次端连接断路器储能常开辅助触点首端。

所述的合位操作支路包括合后继电器线圈，且合后继电器线圈通过合闸保持继电器的第三保持辅助触点连接合闸控制支路。

所述的跳位操作支路包括合后继电器线圈的第二常开辅助触点，第二常开辅助触点外接远方遥控操作支路，手动跳闸回路次端与保护跳闸硬压板。

所述的远方遥控操作支路包括遥控合闸继电器及通过第二光耦与遥控合闸继电器相连的远方遥控操作支路开入端。

所述的合闸控制支路外接重合闸保护投切硬压板，远方遥控操作支路的遥控合闸继电器以及手动合闸瞬动开关连接端。

所述的跳闸控制支路包括跳闸保持继电器，所述的跳闸保持继电器通过第二跳闸辅助触点连接正接线端子，跳闸保持继电器经断路器跳闸线圈连接负接线端子。

所述的合位监视支路包括用于隔离两端电信号的第三光耦，第三光耦的两个输入端分别连接正接线端子与断路器跳闸线圈首端，第三光耦的两个输出端分别连接合位监视支路开入端与地线。

所述的合位信号检测支路包括用于隔离两端电信号的第四光耦，第四光耦的两个输入端分别连接电源以及合后继电器线圈的磁保持闭合触点，第四光耦的两个输出端分别连接合位信号检测支路开入端与地线。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过连接合闸控制支路，跳闸控制支路，合位操作支路，跳位操作支路，合位监视支路，跳位监视支路，合位信号检测支路，防跳保护支路以及远方遥控操作支路，实现运行人员对断路器整体及防跳回路的可靠闭锁，当断路器未储能时，储能位置开关断开合闸控制支路与合闸线圈的回路；当跳闸控制支路与合闸控制支路同时处于激励状态，跳闸控制支路激励使得断路器跳闸线圈动作，由于跳闸控制支路中继电器辅助触点闭合，进而牵动防跳保护支路动作，防跳保护支路通过常闭触点断开合闸保持继电器与合闸线圈回路，其常开触点闭合，保持防跳保护支路线圈处于激励状态，因此不会产生合闸线圈烧坏的现象。本发明跳位监视支路，远方遥控操作支路，合位监视支路以及合位信号检测支路分别通过跳位监视支路开入端，远方遥控操作支路开入端，合位监视支路开入端以及合位信号检测支路开入端连接至中央处理器，能够实现微机保护及断路器操作回路一体化，接线简单，工作可靠，能够有效克服当前断路器操作回路中的普遍不足，保证了断路器在中压系统二次控制工作中的可靠性。

附图说明

图1本发明的整体结构电路图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，断路器操作回路外接端子信号说明：

1)正接线端子+KM、负接线端子-KM连接操作回路的直流电源DC220V；

2)正接线端子+KM、负接线端子-KM之间并行设置有合闸控制支路3，跳闸控制支路7，合位操作支路4，跳位操作支路6，合位监视支路8，跳位监视支路1，合位信号检测支路9，防跳保护支路2以及远方遥控操作支路5；

3)储能端子CNWZ外接断路器储能常开辅助触点的首端，储能常开辅助触点的次端接断路器的辅助触点的首端，断路器的辅助触点的次端接断路器的合闸线圈首端，合闸线圈次端接负接线端子-KM；

4)手动合闸端子SDHZ外接手动合闸瞬动开关的次端；

5)重合闸端子CHZCK外接重合闸保护投切硬压板HZLP首端，重合闸保护投切硬压板HZLP次端接SDHZ端子；

6)手动跳闸端子SDTZ外接手动跳闸回路的次端，跳闸端子TZCK外接保护跳闸硬压板TZLP连接片的首端，保护跳闸硬压板TZLP连接片的次端接保护跳闸接线端子BHTZ，跳闸线圈端子TZXQ外接断路器的辅助常开节点至跳闸线圈的首端，跳闸线圈的次端外接-KM。

跳位监视支路1，远方遥控操作支路5，合位监视支路8以及合位信号检测支路9分别通过跳位监视支路开入端DIN1，远方遥控操作支路开入端DIN2，合位监视支路开入端DIN3，合位信号检测支路开入端DIN4连接至中央处理器。

断路器操作回路中各元件的作用：

1)电路中的磁珠CR1、CR2、CR3吸收其自身回路的高频噪音，磁珠型号均采用BLM21BD102SN1D；

2)电容C1、C2、C5为高频滤波，电容型号选用CT4-63V-0.1μF；电容C3、C4、C6为旁路电容，做退耦用，电容型号选用DE2E3KH102MB3；

3)二极管D1、D7、D12防止旁路光耦的反向误导通，屏蔽旁路光耦的反向干扰信号，二极管型号选用IN4007；二极管D2、D6、D8提供续流回路，保护其两端的线圈，二极管型号选用IN4007；二极管D5、D9实现信号的单向导电作用，保证相应回路信号流向的方向，二极管型号选用IN5408；二极管D3、D4、D10、D11起钳位作用，保证其两端的电压为0.7V，二极管型号选用IN5408；

4)第一光耦U1、第二光耦U2、第三光耦U3、第四光耦U4隔离其两端的电信号，增强自身回路的抗干扰能力；

5)电阻R1，R2，R4，R5，R10，R11，R12，R14，R15，R16，R21，R22，R24在自身回路中衰减电压，保证其相应回路中的器件提供工作电流；R3，R13，R23提供对光耦分流作用，防止光耦过流，保护光耦；R6，R7，R8，R9，R17，R18，R19，R20提供续流及正常工作时的分流作用，实现该操作回路自适应不同断路器分合闸线圈电流。

6)双向稳压二极管TVS1、TVS2、TVS3在自身回路中，对其两端器件进行过电压保护，型号选用SA5.0CA；

7)防跳继电器TBJVA为电压启动继电器，型号选用DSP1-DC24V；合闸保持继电器HBJA及跳闸保持继电器TBJA为电流启动型继电器，型号选用ST2-DC1.5V；合后继电器HHJA为双线圈磁保持继电器，型号为ST2-L2-DC24V，当其满足启动电流，其触点HHJD就进行磁保持闭合，该触点一旦闭合，尽管合后继电器HHJA线圈失电，其触点还是保持不变，仅当合后继电器HHJA的第二常开辅助触点HHJB分后线圈满足启动电流带电时，该触点断开，返回其常开状态。

断路器操作回路的触点说明：

第二保持辅助触点HBJB、第三保持辅助触点HBJC是合闸保持继电器HBJA的常开辅助触点，第二保持辅助触点HBJB给合闸回路提供合闸保持信号，保证断路器可靠合闸；第三保持辅助触点HBJC给合后继电器HHJA动作提供通路。第二防跳辅助触点TBJVB是防跳继电器TBJVA的辅助触点，为防跳回路提供保持回路通路；第二跳闸辅助触点TBJB、第三跳闸辅助触点TBJC为跳闸保持继电器TBJA的辅助触点，第二跳闸辅助触点TBJB为跳闸回路提供跳闸保持信号，保证断路器可靠跳闸，第三跳闸辅助触点TBJC给防跳继电器TBJVA提供启动信号通路，依次通过TBJA动作-TBJC闭合-TBJVA动作做准备；第三防跳辅助触点TBJVC为防跳继电器TBJVA的常闭辅助触点，依次通过TBJVA动作-TBJVC断开，切断合闸回路，保证在防跳继电器TBJVA动作时，断路器不合闸；YHJB、YHJC、YTJB、YTJC分别为装置内部遥控合闸继电器，遥控跳闸继电器的常开辅助触头，当远方操作有信号时，其信号通过YHJB、YHJC、YTJB、YTJC进入合闸回路或跳闸回路，实现遥控合闸或遥控跳闸；CXJB、CXJC，BTJB、BTJC分别为装置内部的重合闸继电器和保护跳闸继电器的常开辅助触点，实现对断路器运行状态的保护。

断路器操作回路的工作原理：

1)断路器储能回路：给上合母电源，储能位置就位，其常开触点闭合，常闭触点断开其储能回路；

2)断路器状态：在分闸状态下，断路器常开辅助触点断开，常闭辅助触点闭合；在合闸状态下，断路器常开辅助触点闭合，常闭辅助触点断开。

3)断路器跳位监视支路1依次通过+KM-R1-U1-R2-CR1-合闸回路的储能位置首端-储能位置次端-储能位置次端-断路器常闭触点首端-断路器常闭触点次端-断路器合闸线圈首端-断路器合闸线圈次端--KM，形成电流回路，第一光耦U1导通，跳位监视支路开入端DIN1电位为零，开入到CPU的I/O引脚，监视到断路器处于分位状态。此时断路器线圈上尽管流过跳位监视回路的电流，但是，该电流远不能激励该线圈动作，所以断路器不会合闸，仅仅是给跳位监视回路提供通路。

4)断路器合位监视支路8与跳位监视支路1类同。

5)当手动合闸或遥控合闸时，电压通过二极管D5分别进入防跳继电器TBJVA防跳回路和合后继电器线圈HHJA合闸回路。(1)在正常情况下，此时跳闸保持继电器TBJA不会动作，所以，合闸信号通过第三防跳辅助触点TBJVC进入合闸保持继电器HBJA，合闸回路形成电流回路，依次通过HBJA动作-HBJB闭合，断路器可靠合闸；同时依次通过HBJC闭合-HHJA动作-HHJD闭合-U4导通-DIN4为低电平。(2)当保护合闸时，此时依次通过CXJB-TBJVC-HBJA形成电流回路，依次通过HBJA动作-HBJB闭合，断路器可靠合闸，此时尽管第三保持辅助触点HBJC闭合，但是合后继电器线圈HHJA没有电源信号，所以依次通过HHJA处于断开状态-HHJD断开-DIN4处于高电平状态。

6)(1)当手动分闸或遥控分闸，合闸信号通过二极管D9进入分闸回路，依次通过TBJA得电动作-TBJB闭合，断路器可靠分闸；同时依次通过HHJB得电动作-HHJD断开复位-U4失电-DIN4处于高电平状态。(2)当保护跳闸时，保护跳闸继电器的常开辅助触点BTJB、BTJC闭合，跳闸信号依次通过TZLP到分闸回路-TBJA得电动作-TBJB闭合，断路器可靠分闸；此时第二常开辅助触点HHJB没有得电保存复位-HHJD保持闭合-U4得电-DIN4处于低电平状态。

在实际应用中，本发明断路器操作回路在正常情况下能够可靠分闸或合闸：

1)在断路器操作回路过程中，当某种原因导致跳合闸入口信号同时出现的情况下，通过该操作回路会产生：(1)跳闸回路由于串联有断路器常开辅助触点导致跳闸线圈不能动作导致防跳继电器TBJVA复位，只能处于等待分闸的状态；(2)由于合闸回路具备了导通的条件，所以依次通过HBJA动作-HBJB动作，断路器可靠合闸；(3)断路器处于合闸状态，跳闸回路基本了导通条件，依次通过TBJA动作-TBJB闭合，断路器可靠分闸，同时依次通过TBJC闭合-TBJVA动作-TBJVC复位断开-切断合闸回路再次导通的条件，所以断路器最终只能处于分闸状态，防止了断路器的跳跃状态，保护了断路器。

2)在合闸回路中，设计了HBJA合闸保持继电器，其辅助触点HBJB接通保证合闸回路持续可靠导通，保证了断路器的可靠合闸；在分闸回路中，设计了TBJA跳闸保持继电器，其辅助触点TBJB接通保证跳闸回路持续可靠导通，保证了断路器的可靠分闸。从而避免了由于保护装置的分合闸脉冲持续时间小于断路器自身固有分合闸时间带来断路器分合闸失败的问题，从而保证了断路器的可靠分闸、合闸。

3)通过二极管D5、D9分开了断路器的操作是人为操作还是保证自身的操作，当手动合闸或遥控合闸时，依次通过HHJA满足动作条件-HHJD闭合-U4导通-DIN4为低电平，当保护进行重合闸时，若合闸保持继电器HHJA不满足动作条件则合位信号检测支路开入端DIN4为低电平；一旦磁保持闭合触点HHJD闭合，仅当手动分闸或遥控分闸时，依次通过HHJB满足动作条件-HHJD复位断开-U4复位-DIN4为高电平，当然如果保护进线跳闸时，对合位信号检测支路开入端DIN4没有一点影响。通过对合位信号检测支路开入端DIN4电平信号的读取，CPU很容易就完成了：(1)开关位置不对应启动重合闸；(2)手跳闭锁重合闸，保护跳闸后，合位信号检测支路开入端DIN4的开入电平保持不变，只有手动或遥控跳闸后，合位信号检测支路开入端DIN4的电平才会发生翻转，通过CPU给重合闸电容放电，从而实现对重合闸的闭锁；(3)手跳闭锁备自投，其原理和手跳闭锁重合闸一样；(4)开关位置不对应测试事故总信号。这样，通过二极管D5、D9及合后继电器，模拟了传统开关的KK操作把手的功能，既延续了电力系统的传统习惯，同时也满足了变电站综合自动化技术的需要。

4)通过合位监视回路及断路器储能位置开关，跳位监视支路开入端DIN1、合位监视支路开入端DIN3，保护装置可以实时监视分合闸回路的可靠性，同时跳合位在操作回路内部接线，从而省去了外接跳合位监视的接线。

5)通过遥控开入回路DIN2的电平状态，保护装置可以很巧妙的实现闭锁远方操作，不需要再外加闭锁远方开入信号。

6)当断路器未储能时，储能位置开关断开合闸保持继电器HBJA与合闸线圈的回路；当由于某种原因导致跳闸保持继电器TBJA与合闸保持继电器HBJA同时处于激励状态，如跳、合闸出口继电器BTJB、BTJC，CXJB触点拉弧导致触点短接等，依次通过跳闸保持继电器激励-线圈动作-辅助触点TBJB、TBJC闭合-防跳继电器TBJVA带电-防跳继电器常闭触点TBJVC断开，断开合闸保持继电器与合闸线圈回路，常开触点闭合，保持防跳继电器TBJVA线圈处于激励状态，因此不会产生合闸线圈烧坏的现象。

通过上述分析能够看出，本发明断路器操作回路保证了断路器工作的可靠性，经济性，简化了操作回路的接线。

Claims (10)

1.一种中压系统断路器操作回路，其特征在于：包括用于连接操作电源的正、负接线端子，所述的正、负接线端子之间并行设置有合闸控制支路(3)，跳闸控制支路(7)，合位操作支路(4)，跳位操作支路(6)，合位监视支路(8)，跳位监视支路(1)，合位信号检测支路(9)，防跳保护支路(2)以及远方遥控操作支路(5)；

所述的跳位监视支路(1)与合闸控制支路(3)均外接正接线端子(+KM)与断路器储能常开辅助触点首端，断路器储能常开辅助触点次端经断路器合闸线圈连接负接线端子(-KM)；所述的合位监视支路(8)与跳闸控制支路(7)均外接正接线端子(+KM)与断路器跳闸线圈首端，断路器跳闸线圈次端连接负接线端子(-KM)；

所述的跳位监视支路(1)，远方遥控操作支路(5)，合位监视支路(8)以及合位信号检测支路(9)分别通过跳位监视支路开入端(DIN1)，远方遥控操作支路开入端(DIN2)，合位监视支路开入端(DIN3)以及合位信号检测支路开入端(DIN4)连接至中央处理器。

2.根据权利要求1所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的跳位监视支路(1)包括用于隔离两端电信号的第一光耦(U1)，第一光耦(U1)的两个输入端分别连接正接线端子(+KM)与断路器储能常开辅助触点首端，第一光耦(U1)的两个输出端分别连接跳位监视支路开入端(DIN1)与地线。

3.根据权利要求1所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的防跳保护支路(2)包括防跳继电器(TBJVA)，所述的合闸控制支路(3)包括首端与防跳继电器(TBJVA)的第三防跳辅助触点(TBJVC)相连的合闸保持继电器(HBJA)，合闸保持继电器(HBJA)的次端连接断路器储能常开辅助触点首端。

4.根据权利要求3所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的合位操作支路(4)包括合后继电器线圈(HHJA)，且合后继电器线圈(HHJA)通过合闸保持继电器(HBJA)的第三保持辅助触点(HBJC)连接合闸控制支路(3)。

5.根据权利要求4所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的跳位操作支路(6)包括合后继电器线圈(HHJA)的第二常开辅助触点(HHJB)，第二常开辅助触点(HHJB)外接远方遥控操作支路(5)，手动跳闸回路次端连接保护跳闸硬压板(TZLP)。

6.根据权利要求1所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的远方遥控操作支路(5)包括遥控合闸继电器及通过第二光耦(U2)与遥控合闸继电器相连的远方遥控操作支路开入端(DIN2)。

7.根据权利要求1或6所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的合闸控制支路(3)外接重合闸保护投切硬压板(HZLP)，远方遥控操作支路(5)的遥控合闸继电器以及手动合闸瞬动开关连接端(SDHZ)。

8.根据权利要求1所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的跳闸控制支路(7)包括跳闸保持继电器(TBJA)，所述的跳闸保持继电器(TBJA)通过第二跳闸辅助触点(TBJB)连接正接线端子(+KM)，跳闸保持继电器(TBJA)经断路器跳闸线圈连接负接线端子(-KM)。

9.根据权利要求1所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的合位监视支路(8)包括用于隔离两端电信号的第三光耦(U3)，第三光耦(U3)的两个输入端分别连接正接线端子(+KM)与断路器跳闸线圈首端，第三光耦(U3)的两个输出端分别连接合位监视支路开入端(DIN3)与地线。

10.根据权利要求1所述的中压系统断路器操作回路，其特征在于：所述的合位信号检测支路(9)包括用于隔离两端电信号的第四光耦(U4)，第四光耦(U4)的两个输入端分别连接电源以及合后继电器线圈(HHJA)的磁保持闭合触点(HHJD)，第四光耦(U4)的两个输出端分别连接合位信号检测支路开入端(DIN4)与地线。