CN106711976B - 一种快速合闸开关触发控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速合闸开关触发控制电路，包括电源电路、光通信接口电路、可编程逻辑电路、驱动控制电路和驱动控制检测电路，电源电路分别连接并提供电源给光通信接口电路、可编程逻辑电路、驱动控制电路和驱动控制检测电路；光通信接口电路接收快速旁路装置通讯板发出的合闸信号、分闸信号和触发信号；可编程逻辑电路根据合闸信号、分闸信号和触发信号发送控制信号给驱动控制电路，驱动控制电路输出相应的触发控制信号给快速合闸开关；驱动控制检测电路检测驱动控制电路输出的触发控制信号是否准确，并将检测信号通过光通信接口电路发送给快速旁路装置通讯板。这种电路集成度高，提高了快速合闸开关的响应速度，可靠性高。

Description

一种快速合闸开关触发控制电路

技术领域

本发明涉及一种电路，具体讲涉及一种快速合闸开关触发控制电路。

背景技术

交流输电系统的串联电容器补偿技术(简称串补)是将电力电容器串联于交流输电线路中，补偿交流输电线路的部分感性阻抗，从而达到增加线路输送容量、提高系统稳定性、降低网损、节约投资的目的。在远距离、大容量输电系统中，随着输电距离的增加，输电线路的送电能力受到越来越多的限制，而串补是解决这个问题、提高输电线路送电能力的重要手段之一，具有非常巨大的经济价值，目前在世界各国电力系统中获得了广泛的应用。

随着电力系统的迅速发展，单机、发电厂、以及变电所的容量越来越大，工业中心的负荷越来越多，导致现代大电力系统各级电网中的短路电流水平越来越高。短路电流超标已经成为威胁现代电力系统安全运行的重要问题之一。除改变电网结构之外，在输电线路中设置故障电流限制器装置，是解决短路电流超标问题的新思路和新途径。

故障电流限制器装置中的串联电容器补偿装置、串联谐振型故障电流装置都需要一种响应速度在1ms左右的快速旁路开关来达到快速旁路，保护电容器的目的，或快速旁路投入电抗以限制故障电流的目的。快速合闸开关是一种新型的快速旁路组合开关，由一个快速机械开关和一个真空触发管组成。它的特点是，合闸速度快、体积较小，成本低，应用前景大，是未来串联补偿装置，或故障电流限制器快速旁路开关的方向。

现有的快速合闸开关型串联电容补偿装置主要通过控制触发电路触发快速合闸开关的分合闸动作，控制触发电路的集成度不高、需要三块控制触发板分别接收快速旁路装置通讯板发送的开关合闸、开关分闸和真空触发管触发这三个控制信号，再由三块控制触发板根据接收到的控制信号分别触发控制快速合闸开关；控制触发电路占用空间大，且控制触发电路中没有设置触发控制检测电路以及可编程逻辑电路，不能对控制触发电路的输出信号进行智能检测和智能控制；响应速度慢，可靠性不高。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种快速合闸开关触发控制电路。该电路根据快速组合开关结构特点及需求设计，集成度高，用一块触发板同时执行3路控制命令，且设计有触发检测电路和可编程逻辑电路，可对触发结果进行智能检测和智能控制，提高了快速旁路开关的工作可靠性。

本发明提供的技术方案是：一种快速合闸开关触发控制电路，包括电源电路、光通信接口电路、可编程逻辑电路、驱动控制电路和驱动控制检测电路，其改进之处在于：所述电源电路分别连接并提供电源给所述光通信接口电路、所述可编程逻辑电路、所述驱动控制电路和所述驱动控制检测电路；所述光通信接口电路接收快速旁路装置通讯板发出的合闸信号、分闸信号和触发信号，并将接收到的信号发送给所述可编程逻辑电路；所述可编程逻辑电路根据接收到的所述合闸信号、所述分闸信号和所述触发信号发送控制信号给所述驱动控制电路，使所述驱动控制电路输出相应的触发控制信号给所述快速合闸开关；所述驱动控制检测电路检测所述驱动控制电路输出的触发控制信号是否准确，并将检测信号通过所述光通信接口电路发送给所述快速旁路装置通讯板。

优选的，所述光通信接口电路包括第一光通信模块、第二光通信模块、第三光通信模块、第四光通信模块和电平转换模块；

所述快速旁路装置通讯板分别发送合闸光信号、分闸光信号和触发光信号给所述第一光通信模块、所述第二光通信模块和所述第三光通信模块；通过所述第一光通信模块、所述第二光通信模块和所述第三光通信模块将光信号转换为电信号后分别输出给所述电平转换模块；

所述第四光通信模块接收所述电平转换模块发送的所述驱动控制检测电路的检测信号，并将所述检测信号转换为光信号后通过光纤发送给所述快速旁路装置通讯板。

进一步，可编程逻辑电路包括可编程逻辑芯片，所述可编程逻辑芯片分别连接有复位电路、晶振电路和指示电路；

所述可编程逻辑芯片包括分别与所述电平转换模块相连的合闸信号输入接口、分闸信号输入接口、触发信号输入接口和检测信号输出接口，分别与三路驱动控制电路对应相连的合闸信号输出接口、分闸信号输出接口和触发信号输出接口，以及分别与三路驱动控制检测电路对应相连的合闸检测信号输入接口、分闸检测信号输入接口和触发检测信号输入接口。

进一步，所述检测信号包括合闸检测信号、分闸检测信号和触发检测信号。

进一步，所述驱动控制电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6，电容C1、C2、C3和C4，二极管D1、D2和D3，瞬态抑制二极管TVS，变压器，光耦合器A和晶体管；

所述光耦合器A包括发光二极管和光敏晶体管；

所述发光二极管阳极分别连接3.3V电压和所述电容C1的一端，其阴极与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端为所述驱动控制电路的输入端，所述电容C1的另一端接地；

所述光敏晶体管的集电极接24V电压，其发射极分别与所述电阻R2的一端和所述电阻R3的一端连接；所述电阻R3的另一端分别与所述电容C2的一端和所述晶体管的基极连接；所述电阻R2的另一端、所述电容C2的另一端、以及所述晶体管的发射极分别接地电位；

所述晶体管的集电极分别与所述电阻R5的一端和所述电容C3的一端连接，所述电阻R5的另一端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电容C3的另一端、所述二极管D1的阳极、以及所述变压器一次绕组的一端连接；

所述二极管D1的阴极与所述瞬态抑制二极管TVS的阴极连接，所述瞬态抑制二极管TVS的阳极与所述变压器一次绕组的另一端连接；

所述变压器二次绕组的一端与所述二极管D2的阳极连接，其另一端与所述二极管D3的阳极连接，所述二极管D2的阴极与所述二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的两端分别并联所述电阻R6和所述电容C4；所述电容C4的两端为所述驱动控制电路的输出端。

进一步，所述电阻R5的两端分别与驱动控制检测电路相连。

进一步，所述驱动控制检测电路包括二极管D4和光耦合器B；所述电阻R5与所述二极管D4并联；所述光耦合器B的发光二极管的阳极与所述二极管D4的阴极连接，其阴极与所述二极管D4的阳极连接；所述光耦合器B的光敏晶体管的集电极接5V电压，其发射极为所述驱动控制检测电路的输出端。

优选的，所述电源电路包括第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块，所述第一电源模块将24V直流电压转换为5V直流电压后分别给所述光通信接口电路的第一光通信模块、第二光通信模块、第三光通信模块和第四光通信模块、以及所述驱动控制检测电路供电；

所述第二电源模块的输入接所述第一电源模块的输出，所述第二电源模块将所述第一电源模块输出的5V直流电压转化为3.3V直流电压后分别给所述光通信接口电路的电平转换模块、所述可编程逻辑电路以及所述驱动控制电路供电；

所述第三电源模块的输入接所述第一电源模块的输出，所述第三电源模块将所述第一电源模块输出的5V直流电压转化为1.8V直流电压后给所述可编程逻辑电路供电。

与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步

1)本发明提供的快速合闸开关触发控制电路的集成度高，控制命令多路并行输入和输出，提高了快速合闸开关的响应速度，提高了故障电流限制器的工作可靠性；

2)本发明通过在触发控制电路的输出端设置驱动控制检测电路，可对触发执行结果进行智能检测，从而判断快速合闸开关的触发信号是否正确输出，便于事故分析；

3)本发明在快速合闸开关触发控制电路中设置可编程逻辑电路，可通过软件调整驱动控制电路的输出，提高了控制电路稳定性；

4)本发明在可编程逻辑电路中设置指示电路，可对内部电路运行状态进行指示，便于故障分析；

5)驱动控制检测电路的回检信号通过串行光接口发送给快速旁路装置通讯板，可节省器件和空间。

附图说明

图1为本发明提供的快速合闸开关触发控制电路的整体结构图；

图2为图1中电源电路的结构原理图；

图3为图1中光通信接口电路的结构原理图；

图4为图1中可编程逻辑电路的结构原理图；

图5为图1中驱动控制电路和驱动控制检测电路的结构原理图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

本发明提供的快速合闸开关触发控制电路的结构如图1所示：主要包括5个部分：①电源电路，②光通信接口电路，③可编程逻辑电路，④驱动控制电路，⑤驱动控制检测电路。

①电源电路的结构如图2所示：电源电路包括第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块，第一电源模块的输入端接24V直流电压，第一电源模块将24V直流电压转换为5V直流电压后分别给光通信接口电路的第一光通信模块、第二光通信模块、第三光通信模块和第四光通信模块、以及驱动控制检测电路供电；第一电源模块输入端的地电位G24V与输出端的地电位GND相互隔离；

第二电源模块的输入接第一电源模块的输出，第二电源模块将第一电源模块输出的5V直流电压转化为3.3V直流电压后分别给光通信接口电路的电平转换模块、可编程逻辑芯片以及驱动控制电路供电；

第三电源模块的输入接第一电源模块的输出，第三电源模块将第一电源模块输出的5V直流电压转化为1.8V直流电压后给可编程逻辑芯片供电。

②光通信接口电路到的结构如图3所示:光通信接口电路包括第一光通信模块、第二光通信模块、第三光通信模块、第四光通信模块和电平转换模块；

所述快速旁路装置通讯板分别发送合闸光信号、分闸光信号和触发光信号给所述第一光通信模块、所述第二光通信模块和所述第三光通信模块；通过所述第一光通信模块、所述第二光通信模块和所述第三光通信模块将光信号转换为电信号后分别输出给所述电平转换模块；

所述第四光通信模块接收所述电平转换模块发送的所述驱动控制检测电路的检测信号，并将所述检测信号转换为光信号后通过光纤发送给所述快速旁路装置通讯板。

③可编程逻辑电路的结构如图4所示：可编程逻辑电路主要包括可编程逻辑芯片，分别与所述可编程逻辑芯片连接的复位电路、晶振电路和指示电路；可编程逻辑芯片包括分别与电平转换模块相连的合闸信号输入接口、分闸信号输入接口、触发信号输入接口和检测信号输出接口，分别与三路驱动控制电路对应相连的合闸信号输出接口、分闸信号输出接口和真空触发管触发信号输出接口，以及分别与三路驱动控制检测电路对应相连的合闸检测信号输入接口、分闸检测信号输入接口和触发检测信号输入接口。

可编程逻辑电路接收②光通信接口电路发送过来的开关合闸，开关分闸，真空触发管触发控制命令信号，直接转发命令控制④驱动控制电路输出。另外还接收⑤驱动控制检测电路，对④驱动控制电路是否正确执行控制命令的检测信号。以编码的方式发送给②光通信接口电路，通过光通信接口电路的第四光通信模块将检测信号回传给快速旁路装置通讯板。

④驱动控制电路的结构如图5所示：驱动控制电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6，电容C1、C2、C3和C4，二极管D1、D2和D3，瞬态抑制二极管TVS，变压器，光耦合器A和晶体管；

所述光耦合器A包括发光二极管和光敏晶体管；

所述发光二极管阳极分别连接3.3V电压和所述电容C1的一端，其阴极与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端为所述驱动控制电路的输入端，所述电容C1的另一端接地；

所述光敏晶体管的集电极接24V电压，其发射极分别与所述电阻R2的一端和所述电阻R3的一端连接；所述电阻R3的另一端分别与所述电容C2的一端和所述晶体管的基极连接；所述电阻R2的另一端、所述电容C2的另一端、以及所述晶体管的发射极分别接地电位；

所述晶体管的集电极分别与所述电阻R5的一端和所述电容C3的一端连接，所述电阻R5的另一端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电容C3的另一端、所述二极管D1的阳极、以及所述变压器一次绕组的一端连接；

所述二极管D1的阴极与所述瞬态抑制二极管TVS的阴极连接，所述瞬态抑制二极管TVS的阳极与所述变压器一次绕组的另一端连接；

所述变压器二次绕组的一端与所述二极管D2的阳极连接，其另一端与所述二极管D3的阳极连接，所述二极管D2的阴极与所述二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的两端分别并联所述电阻R6和所述电容C4；所述电容C4的两端为所述驱动控制电路的输出端。

有3路驱动控制电路分别接收④驱动控制电路转发过来的开关合闸，开关分闸，真空触发管触发控制命令信号，并执行触发输出。

⑤驱动控制检测电路的结构如图5：驱动控制检测电路包括二极管D4和光耦合器B；所述电阻R5与所述二极管D4并联；所述光耦合器B的发光二极管的阳极与所述二极管D4的阴极连接，其阴极与所述二极管D4的阳极连接；所述光耦合器B的光敏晶体管的集电极接5V电压，其发射极为所述驱动控制检测电路的输出端。

有3路驱动控制检测电路，分别检测3路驱动控制电路执行结果是否正确，并将各检测信息发送给③可编程逻辑电路。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种快速合闸开关触发控制电路，包括电源电路、光通信接口电路、可编程逻辑电路、驱动控制电路和驱动控制检测电路，其特征在于：所述电源电路分别连接并提供电源给所述光通信接口电路、所述可编程逻辑电路、所述驱动控制电路和所述驱动控制检测电路；所述光通信接口电路接收快速旁路装置通讯板发出的合闸信号、分闸信号和触发信号，并将接收到的信号发送给所述可编程逻辑电路；所述可编程逻辑电路根据接收到的所述合闸信号、所述分闸信号和所述触发信号发送控制信号给所述驱动控制电路，使所述驱动控制电路输出相应的触发控制信号给所述快速合闸开关；所述驱动控制检测电路检测所述驱动控制电路输出的触发控制信号是否准确，并将检测信号通过所述光通信接口电路发送给所述快速旁路装置通讯板；

所述光通信接口电路包括第一光通信模块、第二光通信模块、第三光通信模块、第四光通信模块和电平转换模块；

所述快速旁路装置通讯板分别发送合闸光信号、分闸光信号和触发光信号给所述第一光通信模块、所述第二光通信模块和所述第三光通信模块；通过所述第一光通信模块、所述第二光通信模块和所述第三光通信模块将光信号转换为电信号后分别输出给所述电平转换模块；

所述第四光通信模块接收所述电平转换模块发送的所述驱动控制检测电路的检测信号，并将所述检测信号转换为光信号后通过光纤发送给所述快速旁路装置通讯板；

可编程逻辑电路包括可编程逻辑芯片，所述可编程逻辑芯片分别连接有复位电路、晶振电路和指示电路；

所述可编程逻辑芯片包括分别与所述电平转换模块相连的合闸信号输入接口、分闸信号输入接口、触发信号输入接口和检测信号输出接口，分别与三路驱动控制电路对应相连的合闸信号输出接口、分闸信号输出接口和触发信号输出接口，以及分别与三路驱动控制检测电路对应相连的合闸检测信号输入接口、分闸检测信号输入接口和触发检测信号输入接口。

2.如权利要求1所述的一种快速合闸开关触发控制电路，其特征在于：

所述检测信号包括合闸检测信号、分闸检测信号和触发检测信号。

3.如权利要求1所述的一种快速合闸开关触发控制电路，其特征在于：

所述驱动控制电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6，电容C1、C2、C3和C4，二极管D1、D2和D3，瞬态抑制二极管TVS，变压器，光耦合器A和晶体管；

所述光耦合器A包括发光二极管和光敏晶体管；

所述发光二极管阳极分别连接3.3V电压和所述电容C1的一端，其阴极与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端为所述驱动控制电路的输入端，所述电容C1的另一端接地；

所述光敏晶体管的集电极接24V电压，其发射极分别与所述电阻R2的一端和所述电阻R3的一端连接；所述电阻R3的另一端分别与所述电容C2的一端和所述晶体管的基极连接；所述电阻R2的另一端、所述电容C2的另一端、以及所述晶体管的发射极分别接地电位；

所述晶体管的集电极分别与所述电阻R5的一端和所述电容C3的一端连接，所述电阻R5的另一端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电容C3的另一端、所述二极管D1的阳极、以及所述变压器一次绕组的一端连接；

所述二极管D1的阴极与所述瞬态抑制二极管TVS的阴极连接，所述瞬态抑制二极管TVS的阳极与所述变压器一次绕组的另一端连接；

所述变压器二次绕组的一端与所述二极管D2的阳极连接，其另一端与所述二极管D3的阳极连接，所述二极管D2的阴极与所述二极管D3的阴极连接，所述二极管D3的两端分别并联所述电阻R6和所述电容C4；所述电容C4的两端为所述驱动控制电路的输出端。

4.如权利要求3所述的一种快速合闸开关触发控制电路，其特征在于：

所述电阻R5的两端分别与驱动控制检测电路相连。

5.如权利要求4所述的一种快速合闸开关触发控制电路，其特征在于：

所述驱动控制检测电路包括二极管D4和光耦合器B；所述电阻R5与所述二极管D4并联；所述光耦合器B的发光二极管的阳极与所述二极管D4的阴极连接，其阴极与所述二极管D4的阳极连接；所述光耦合器B的光敏晶体管的集电极接5V电压，其发射极为所述驱动控制检测电路的输出端。

6.如权利要求1所述的一种快速合闸开关触发控制电路，其特征在于：

所述电源电路包括第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块，所述第一电源模块将24V直流电压转换为5V直流电压后分别给所述光通信接口电路的第一光通信模块、第二光通信模块、第三光通信模块和第四光通信模块、以及所述驱动控制检测电路供电；

所述第二电源模块的输入接所述第一电源模块的输出，所述第二电源模块将所述第一电源模块输出的5V直流电压转化为3.3V直流电压后分别给所述光通信接口电路的电平转换模块、所述可编程逻辑电路以及所述驱动控制电路供电；

所述第三电源模块的输入接所述第一电源模块的输出，所述第三电源模块将所述第一电源模块输出的5V直流电压转化为1.8V直流电压后给所述可编程逻辑电路供电。