CN105448609B - 电压脱扣装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电压脱扣装置，包括：A相采样电路，B相采样电路，C相采样电路，A相储能电路，B相储能电路和C相储能电路，单片机，开关电路和脱扣器；A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输入端分别与电压母线的A相、B相和C相连接，A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输出端分别与A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路的输入端相连接；A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路的输出端与开关电路的输入端相连接；单片机的三个输入端分别与A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输出端相连接，单片机的输出端与所述开关电路的输入端相连接；开关电路的输出端与所述脱扣器相连接。

Description

电压脱扣装置

技术领域

本发明涉及电网控制器，特别是涉及一种电压脱扣装置。

背景技术

电压脱扣器是一种低压配电电压保护装置，其作用是在低压配电线路中当电压低于规定值时欠压脱扣器脱扣自动断开低压断路器或在线路低电压状态下能防止低压断路器合闸，从而保护线路及设备免受低电压产生的危害，如电动机倒转等，目前在分布式光伏发电过程中，当系统电压降至规范要求值时，低压并网开关须脱扣。但目前低压断路器用欠压脱扣器技术方案均为传统的检测单线电压，其缺点是对于低压三相线路只能检测一相电压，其余二相电压没有检测，一旦发生欠压无法脱扣保护，无法完整地检测三相线路的电压状态，保护性能低，且无法判断故障类型，并采取相应的措施，保护效果差。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术保护性能低、保护效果差的问题，提供一种电压脱扣装置。

一种电压脱扣装置，包括：

A相采样电路，B相采样电路，C相采样电路，A相储能电路，B相储能电路和C相储能电路，单片机，开关电路和脱扣器；

所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输入端分别与电压母线的A相、B相和C相连接，所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输出端分别与A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路的输入端相连接；

所述A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路的输出端与所述开关电路的输入端相连接；

所述单片机的三个输入端分别与所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输出端相连接，所述单片机的输出端与所述开关电路的输入端相连接；

所述开关电路的输出端与所述脱扣器相连接；

所述单片机根据所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路采集到的三相电压值控制所述开关电路的状态，根据所述开关电路的状态控制所述脱扣器的状态，所述A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路根据所述脱扣器的状态向所述脱扣器提供电能。

上述电压脱扣装置，通过所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路分别对三相电压的A相、B相和C相进行采样，通过所述A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路分别存储三相电压的A相、B相和C相产生的电能，对脱扣器进行短暂供电，单片机获取采样得到的A相电压、B相电压和C相电压，并控制开关电路对脱扣器的状态进行切换，从而能够完整地检测三相线路的电压状态，欠压保护性能高。另外，所述电压脱扣装置通过单片机根据所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路采集到的三相电压值控制所述开关电路的状态，从而控制所述脱扣器的状态，所述A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路根据所述脱扣器的状态向所述脱扣器提供电能，能够判断故障类型，并采取相应的措施，保护效果好。

附图说明

图1为本发明的一个实施例电压脱扣器的结构示意图；

图2为本发明的另一个实施例电压脱扣器的结构示意图；

图3为本发明的防雷电路的结构示意图；

图4为本发明的采样电路的结构示意图；

图5为本发明的储能电路的结构示意图；

图6为本发明的开关电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的电压脱扣器的实施例进行描述。

图1为本发明的一个实施例电压脱扣器的结构示意图。如图1所示，所述电压脱扣装置可包括：

A相采样电路101，B相采样电路102，C相采样电路103，A相储能电路104，B相储能电路105和C相储能电路106，单片机107，开关电路108和脱扣器109；

所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103的输入端可分别与电压母线的A相、B相和C相连接，所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103的输出端可分别与A相储能电路104、B相储能电路105和C相储能电路106的输入端相连接；

所述A相储能电路104、B相储能电路105和C相储能电路106的输出端可与所述开关电路108的输入端相连接；

所述单片机107的三个输入端分别可与所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103的输出端相连接，所述单片机107的输出端可与所述开关电路108的输入端相连接；

所述开关电路108的输出端可与所述脱扣器109相连接；

所述单片机107根据所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103采集到的三相电压值控制所述开关电路108的状态，根据所述开关电路108的状态控制所述脱扣器109的状态，所述A相储能电路104、B相储能电路105和C相储能电路106根据所述脱扣器109的状态向所述脱扣器109提供电能。

其中，所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103可以是规格、型号相同的采样电路。所述A相储能电路104、B相储能电路105和C相储能电路106也可以是规格、型号相同的储能电路。

图2示出了本发明的另一个实施例电压脱扣器的结构示意图。在本实施例中，所述电压脱扣装置还可包括：

A相防雷电路110，B相防雷电路111和C相防雷电路112；

所述A相防雷电路110、B相防雷电路111和C相防雷电路112的输入端可分别与电压母线的A相、B相和C相相连接，所述A相防雷电路110、B相防雷电路111和C相防雷电路112的输出端可分别与所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103的输入端相连接；

所述A相防雷电路110，B相防雷电路111和C相防雷电路112可分别对A相电压、B相电压和C相电压进行钳位。

图3为本发明的防雷电路的结构示意图。如图3所示，所述防雷电路可包括所述A相防雷电路110、B相防雷电路111和C相防雷电路112。所述A相防雷电路110可包括压敏电阻110a，所述B相防雷电路111可包括压敏电阻111a，所述C相防雷电路112可以包括压敏电阻112a，所述压敏电阻110a、压敏电阻111a和压敏电阻112a的输入端可分别与电压母线的A相、B相和C相相连接，所述压敏电阻110a、压敏电阻111a和压敏电阻112a的输出端可分别与所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103的输入端相连接。在实际应用中，所述压敏电阻110a的两端可以跨接到电压母线的A相与零线上，所述压敏电阻111a的两端可以跨接到电压母线的B相与零线上，所述压敏电阻112a的两端可以跨接到电压母线的C相与零线上。图3中的UN表示零线。

图4为本发明的采样电路的结构示意图。如图4所示，所述采样电路可包括所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103。所述A相采样电路101可包括电压互感器101a，所述B相采样电路102可包括电压互感器102a，所述C相采样电路103可包括电压互感器103a。当所述A相防雷电路110包括压敏电阻110a，所述B相防雷电路111包括压敏电阻111a，所述C相防雷电路112包括压敏电阻112a时，所述电压互感器101a、电压互感器102a和电压互感器103a的输入端可分别与所述压敏电阻110a、压敏电阻111a和压敏电阻112a的输出端相连接，所述电压互感器101a、电压互感器102a和电压互感器103a的输出端可分别与所述A相储能电路104、B相储能电路105和C相储能电路106的输入端相连接，并与单片机107的三个输入端相连接；所述电压互感器102a、102b或102c可将采集到的A相电压、B相电压或C相电压发送到所述A相储能电路104、B相储能电路105或C相储能电路106以及单片机107。在实际应用中，所述电压互感器101a的两端可以跨接到电压母线的A相与零线上，所述电压互感器102a的两端可以跨接到电压母线的B相与零线上，所述电压互感器103a的两端可以跨接到电压母线的C相与零线上。图4中的UN表示零线。

图5为本发明的储能电路的结构示意图。如图5所示，所述储能电路可包括所述A相储能电路104、B相储能电路105和C相储能电路106。所述A相储能电路104可包括交流直流转换器104a和储能电容104b，所述B相储能电路105可包括交流直流转换器105a和储能电容105b，所述C相储能电路106可包括交流直流转换器106a和储能电容106b；所述交流直流转换器104a、交流直流转换器105a和交流直流转换器106a的输入端可分别与所述A相采样电路101、B相采样电路102和C相采样电路103的输出端相连接，所述交流直流转换器104a、交流直流转换器105a和交流直流转换器106a的输出端可分别与所述储能电容104b、储能电容105b和储能电容106b的输入端相连接；所述储能电容104b、储能电容105b和储能电容106b的输出端可与所述开关电路的输入端相连接；所述交流直流转换器104a、105a或106a可将所述A相采样电路101、B相采样电路102或C相采样电路103采集到的电压转换为直流电压，并发送到储能电容进行储能；当A相电压、B相电压或C相电压欠压或瞬时跌落时，所述储能电容104b、105b或106b可向脱扣器109输出电能，保持脱扣器109在预设时间内吸合。所述储能电容104b、储能电容105b和储能电容106b可为固态电解电容。

图6为本发明的开关电路108的结构示意图。如图6所示，所述开关电路108可包括第一MOS管108a和第二MOS管108b；

所述第一MOS管108a的栅极和所述第二MOS管108b的栅极与所述单片机相连接，所述第一MOS管108a的漏极与所述A相储能电路、B相储能电路以及C相储能电路的输出端相连接；

所述第二MOS管108b的漏极与所述A相储能电路、B相储能电路以及C相储能电路的输出端相连接；

所述第一MOS管108a的源极与所述第二MOS管108b的源极相连接。

所述电压脱扣装置能够完整地检测三相线路的电压状态，欠压保护性能高。

普通欠压脱扣功能：

单片机107可控制第一MOS管108a向第二MOS管108b发送启动脉冲，用高电压启动，启动时间可由单片机设置(例如，可设为5～20ms)，发出启动脉冲后，第一MOS管108a关断，第二MOS管108b导通，第二MOS管108b可输出一个维持电压，其维持电压较低，可保证脱扣器可靠吸合。

当A相电压、B相电压和C相电压的幅值均大于启动门槛时，单片机可先让第一MOS管108a导通一个短延时，可在禁止第一MOS管108a导通的同时，使第二MOS管108b导通，使脱扣器109维持吸合。当三相电压欠压或瞬时跌落时(无跳闸信号，无过流)，可认为电网电压发生晃电，此时A相储能电路104、B相储能电路105或C相储能电路106可向脱扣器输出电能，保持脱扣器吸合，当维持吸合时间(可通过单片机设置，例如，可设为0～5s)到，如果电压依然未恢复，则第二MOS管108b关断，释放脱扣器109。如果此时电压已经恢复正常，则第二MOS管108b继续导通。此功能可以避免因为电压的扰动，使脱扣器109动作。

如果外部跳闸信号存在或存在过流信号，单片机107可向第二MOS管108b发送关断指令，迅速关断MOS管108b，释放脱扣器109。

上述应用实施例的电压脱扣装置，可智能识别负载故障、欠压、系统电压断电、外部跳闸、低电压，判据如下：

负载故障：存在过电流或外部跳闸信号。

外部跳闸：采集到外部信号。

欠压：无外部跳闸及过流信号时，A相电压、B相电压或C相电压中的一者或两者降低到门槛以下。

系统外部断电：无外部跳闸信号，无过流，A相电压、B相电压和C相电压均小于电压设定值，并维持一定时间(此时间可通过单片机设置)，认为是外部断电。

晃电：无过流、无外部跳闸信号，A相电压、B相电压或C相电压中的任意一者发生跌落，并在一定时间内恢复，认为是欠电压。

上述电压脱扣装置具有以下优点：

(1)能够完整地检测三相线路中每一相电压的状态，保护性能高；

(2)能够判断负载故障、欠压、系统电压断电、外部跳闸、低电压等故障类型，并采取相应的措施，保护效果好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (6)

1.一种电压脱扣装置，其特征在于，包括：

A相采样电路，B相采样电路，C相采样电路，A相储能电路，B相储能电路和C相储能电路，单片机，开关电路和脱扣器；

所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输入端分别与电压母线的A相、B相和C相连接，所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输出端分别与A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路的输入端相连接；

所述A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路的输出端与所述开关电路的输入端相连接；

所述单片机的三个输入端分别与所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输出端相连接，所述单片机的输出端与所述开关电路的输入端相连接；

所述开关电路的输出端与所述脱扣器相连接；

所述单片机根据所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路采集到的三相电压值控制所述开关电路的状态，根据所述开关电路的状态控制所述脱扣器的状态，所述A相储能电路、B相储能电路和C相储能电路根据所述脱扣器的状态向所述脱扣器提供电能；

无外部跳闸及过流信号时，若A相电压、B相电压或C相电压中的一者或两者降低到门槛以下，判定发生欠压故障；

无外部跳闸信号、无过流时，若A相电压、B相电压和C相电压均小于电压设定值，并维持一定时间，判定外部断电；

无过流、无外部跳闸信号时，若A相电压、B相电压或C相电压中的任意一者发生跌落，并在一定时间内恢复，判定发生晃电故障；

所述开关电路包括：

第一MOS管和第二MOS管；

所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极与所述单片机相连接，所述第一MOS管的漏极与所述A相储能电路、B相储能电路以及C相储能电路的输出端相连接；

所述第二MOS管的漏极与所述A相储能电路、B相储能电路以及C相储能电路的输出端相连接；

所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极相连接；

当A相电压、B相电压和C相电压的幅值均大于启动门槛时，单片机先让第一MOS管导通一个短延时，在禁止第一MOS管导通的同时，使第二MOS管导通，使脱扣器维持吸合；

当三相电压欠压或瞬时跌落时，A相储能电路、B相储能电路或C相储能电路向脱扣器输出电能，保持脱扣器吸合；

当维持吸合时间到，如果电压依然未恢复，则第二MOS管关断，释放脱扣器；如果此时电压已经恢复正常，则第二MOS管继续导通；

如果外部跳闸信号存在或存在过流信号，单片机向第二MOS管发送关断指令，关断第二MOS管，释放脱扣器。

2.根据权利要求1所述的电压脱扣装置，其特征在于，还包括：

A相防雷电路，B相防雷电路和C相防雷电路；

所述A相防雷电路、B相防雷电路和C相防雷电路的输入端分别与电压母线的A相、B相和C相相连接，所述A相防雷电路、B相防雷电路和C相防雷电路的输出端分别与所述A相采样电路、B相采样电路和C相采样电路的输入端相连接；

所述A相防雷电路、B相防雷电路和C相防雷电路分别对A相电压、B相电压和C相电压进行钳位。

3.根据权利要求2所述的电压脱扣装置，其特征在于，所述A相防雷电路、B相防雷电路或C相防雷电路包括压敏电阻，所述压敏电阻的一端与电压母线的A相、B相或C相相连接，所述压敏电阻的另一端与所述A相采样电路、B相采样电路或C相采样电路的输入端相连接。

4.根据权利要求3所述的电压脱扣装置，其特征在于，所述A相采样电路、B相采样电路或C相采样电路包括电压互感器，所述电压互感器的输入端与所述A相防雷电路、B相防雷电路或C相防雷电路的压敏电阻的另一端相连接，所述电压互感器的输出端与所述A相储能电路、B相储能电路或C相储能电路的输入端，以及单片机的输入端相连接；

所述电压互感器将采集到的A相电压、B相电压或C相电压发送到所述A相储能电路、B相储能电路或C相储能电路以及单片机。

5.根据权利要求1所述的电压脱扣装置，其特征在于，所述A相储能电路、B相储能电路或C相储能电路包括：

交流直流转换器和储能电容；

所述交流直流转换器的输入端与所述A相采样电路、B相采样电路或C相采样电路的输出端相连接，所述交流直流转换器的输出端与所述储能电容的输入端相连接；

所述储能电容的输出端与所述开关电路的输入端相连接；

所述交流直流转换器将所述A相采样电路、B相采样电路或C相采样电路采集到的电压转换为直流电压，并发送到储能电容进行储能；

当A相电压、B相电压或C相电压欠压或瞬时跌落时，所述储能电容向脱扣器输出电能，保持脱扣器在预设时间内吸合。

6.根据权利要求5所述的电压脱扣装置，其特征在于，所述储能电容为固态电解电容。