CN106786411B - 一种10kv电力线路保护系统故障信息保持电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路，包括直流电源、储能器、限流器、指示器、复位电路、驱动电路，直流电源的正极端接二极管正极,从二极管负极端引出两条支路分别接于储能器和限流器，从限流器引出两条支路分别接于指示器和复位电路，指示器包括多条支路，每条支路包括电子开关和指示灯两部分，其中每个电子开关的受控端对应接于驱动电路输出端，每个指示灯的正极分别与相对应的电子开关输出端相接，电子开关输入端与复位电路高电位端共接于限流器输出端，复位电路受控端接直流电源正极端，指示器、直流电源、储能器、复位电路、驱动电路各部分的低电位端共接于系统共地端，本发明具有显示故障信息的能力，当电力线路发生故障跳闸断电时，可以将跳闸原因信息指示出来并保持相当长的时间，为线路管理人员排除故障提供依据。

Description

一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路

技术领域

本发明涉及一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路，属于10KV电力线路技术领域；按照《国家重点支持的高新技术领域》的规定分类，属于电力电子技术领域。

背景技术

10KV电力线路中，近几年电力部门正着力推广具有多种保护功能的自动控制系统，其中有一种不用外接电源、利用10KV电流互感器兼取工作电源的（即“CT供电方式”的）那种也崭露头角。“CT供电方式”有一定的优越之处，同时也还存在这样的缺陷需待解决：跳闸断电后不能将跳闸原因的指示信息保存下来，这就给线路管理人员排除故障留下不便。

发明内容

本发明的目的旨在克服已有技术存在的缺陷，提供一种可以使“CT供电方式”的线路保护系统具有保留故障信息功能的一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路。

本发明的技术方案是：一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路，特点是：包括直流电源ZY、储能器CN、限流器XL、指示器ZS、复位电路FW、驱动电路QD，直流电源ZY的正极端接二极管V的正极, 从二极管V的负极端引出两条支路，分别接于储能器CN和限流器XL；又从限流器XL引出两条支路，分别接于指示器ZS和复位电路FW；指示器ZS包括多条支路，每条支路包括电子开关DK和指示灯ZD两部分，其中每个电子开关的受控端对应接于驱动电路QD中的输出端，其中每个指示灯ZD的正极分别与相对应的电子开关DK的输出端相接，电子开关DK的输入端A与复位电路FW的高电位端H共接于限流器XL的输出端；复位电路FW的受控端M接直流电源ZY的正极端Y+；指示器ZS 的低电位端Z -与直流电源ZY、储能器CN、复位电路FW、驱动电路QD各部分的低电位端Y-、D-、L、Q-共接于系统的共地端GND。

本技术方案中，所述指示器ZS中的电子开关DK包括多个单体，每个单体是由PNP型三极管与NPN型三极管及电阻RG组成，NPN型三极管的集电极接PNP型三极管的基极，PNP型三极管的集电极接NPN型三极管的基极并共接于电阻RG的一端，电阻RG的另一端即成为电子开关DK的受控端G, NPN型三极管的发射极即成为电子开关DK的输出端K并分别接指示灯ZD的正极，PNP型三极管的发射极为电子开关DK的输入端A并接限流器XL的输出端。

本技术方案中，所述复位电路FW由NPN型达林顿三极管CBE与电容CM及电阻RB、电阻RM组成，电容CM的负极与电阻RB的一端共接与三极管CBE的基极，电容CM的正极与电阻RM的一端共接于一点M，电阻RB、电阻RM的另一端、三极管CBE的发射极共接于一点L，三极管CBE的集电极为复位电路FW的高电位端H。

本技术方案中，所述储能器CN由电容C独立担当，其容量不小于2法拉，其耐压不小于5.5伏特，其体积不大于φ30×50。在现有技术条件下，只有选取法拉电容才能满足要求。

本技术方案中，所述限流器XL由电阻R独立担当，其阻值为8-12千欧。其功率和体积没有严格要求，常规1/4瓦金属膜电阻即可。

按照本技术方案实施成就的这种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路对于“CT供电方式”的10KV线路保护控制系统来说具有特别重要的意义，可以取得这样的技术效果：当10KV电力线路发生故障跳闸断电时，虽然此时“CT供电方式”的线路保护控制系统已经因失去工作电源丧失正常工作能力，但仍然具有显示故障信息的能力，可以将跳闸原因（即故障类型）的信息指示出来并保持相当长的时间，可以为线路管理人员排除故障提供依据。

下面结合附图及实施例对本发明技术方案进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的总体原理方框图。

图2为本发明指示器ZS中每条支路的具体结构原理图。

图3为本发明复位电路FW的具体结构原理图。

图4为本发明一个实施例的具体电原理图。

附图图面说明：

ZY—直流电源，CN—储能器，ZS—指示器，FW—复位电路，QD—驱动电路，XL—限流器， GND—系统共地端，其中：

驱动电路QD中：Q1、Q2、Q3—驱动电路QD的信号输出端，QZ—驱动电路的综合输出端；D1、D2、D3—加在驱动电路QD中各条驱动线路出口的二极管；

指示器ZS中：DK(DK1、DK2、DK3)—电子开关，ZD(ZD1、ZD2、ZD3)—指示灯，A—电子开关DK的输入端，RG—电阻，G（G1、G2、G3）—电子开关DK的受控端，P—PNP型三极管，N—NPN型三极管，RG(RG1、RG2、RG3)—电阻；

复位电路FW中：CBE—NPN型达林顿三极管，CM—电容，RB—电阻，RM—电阻，H—复位电路FW的高位端，L—复位电路FW的低电位端，M—复位电路FW的受控端；

储能器CN中：C—电容；

限流器XL—电阻器；

Y- —直流电源ZY的负极端，D- —储能器CN的负极端，L—复位电路FW的低电位端，Z- —指示灯ZD的负极端，Q- —驱动电路QD的低电位端；

V—二极管，Uo—驱动器终端（即驱动信号输出端，此端与系统的执行部分相接）。

具体实施方式

参考图1、图2、图3所示，一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路，包括直流电源ZY、储能器CN、限流器XL、指示器ZS、复位电路FW、驱动电路QD，直流电源ZY的正极端接二极管V的正极,从V的负极端引出两条支路，分别接于储能器CN和限流器XL；又从限流器XL引出两条支路，分别接于指示器ZS和复位电路FW；指示器ZS包括若干条支路，每条支路包括电子开关DK和指示灯ZD两部分，其中每个电子开关的受控端对应接于驱动电路QD中的输出端，其中每个指示灯ZD的正极分别与相对应的电子开关DK的输出端相接，电子开关DK的输入端A与复位电路FW的高电位端H共接于限流器XL的输出端；复位电路FW的受控端M接直流电源ZY的正极端Y+；指示器ZS 的低电位端Z-与直流电源ZY、储能器CN、复位电路FW、驱动电路QD各部分的低电位端Y-、D-、L、Q-共接于系统的共地端GND。

参考图4所示，图4为本发明一个实施例的具体电原理图——10KV输电线路分界开关控制箱故障跳闸指示电路的一部分。本实施例中驱动电路QD设置了3条支路（包括“过载”Q1、“短路”Q2、“接地”Q3），指示器ZS中也设置了3条支路与之对应，其中，电子开关DK包括DK1、DK2、DK3各个单体，每个单体是由PNP型三极管（以下简称P管）与NPN型三极管(以下简称N管)及电阻RG（包括RG1、RG2、RG3）组成，N管的集电极接P管的基极，P管的集电极接N管的基极并共接于RG（RG1、RG2、RG3）的一端，RG的另一端即成为电子开关DK（DK1、DK2、DK3）的受控端G(包括G1、G2、G3),N的发射极即成为电子开关DK（DK1、DK2、DK3）的输出端K(包括K1、K2、K3)分别接指示灯ZD（包括ZD1、ZD2、ZD3）的正极，P管的发射极即成为电子开关DK（DK1、DK2、DK3）的输入端A(包括A1、A2、A3)接限流器XL的输出端。复位电路FW由NPN型达林顿三极管CBE与电容CM及电阻RB、RM组成，电容CM的负极与电阻RB的一端共接与三极管CBE的基极，电容CM的正极与电阻RM的一端共接于一点M，电阻RB及RM的另一端与三极管CBE的发射极共接于一点L，三极管CBE的集电极即成为复位电路FW的高电位端H。储能器CN由电容C独立担当，其容量不小于2法拉，其耐压不小于5.5伏特，其体积不大于φ30×50。在现有技术条件下，只有选取法拉电容才能满足要求。

工作原理

参考图2，电子开关DK由于是由PNP型三极管和NPN型三极管反串对接而成，所以具有小电流触发、小电流维持的特点，即给G-K两极通入极小的电流即可使A-K两级饱和导通，并且只要有极小的电流持续通过A-K时即可保持其饱和导通状态不变，从而使与之串联的指示灯ZD持续发光不熄——发挥相应的指示作用（其持续发光时间的长短与限流器XL中电阻器的阻值大小有关，更与储能器CN中电容器的大容量有关——储能器CN的大容量越大，限流器XL的阻值越大，指示灯ZD持续发光不熄的时间就越长）。电阻RG的接入是为了适当降低电子开关DK的触发灵敏度，增强抗干扰能力。

图3所示的复位电路FW实质上是一支在直流电流控制下可瞬时导通又可随即关断的电子开关——给受控端M通入极小电流即可使H-L两端呈饱和导通状态（因三极管CBE用的是NPN型达林顿管，放大倍数很高，所以小电流即可触发使其饱和导通）；因电容CM不能持续通过直流电流，所以经过受控端M通入三极管CBE基极的电流只是瞬间即息的，因此H-L两端也就随着猛一导通又立即关断。也就是说，当开关跳闸后再恢复供电时，线路中便开始有电流通过，此时靠线路电流生存的直流电源ZY的Y+端便呈现高电位，便有一个突发电流冲过电容CM进入三极管CBE的基极促使三极管CBE导通，致使指示器ZS的A、Z-两端被短接，从而迫使已经维持导通的电子开关DK失去维持电流而关断，这样也就使得持续发光的指示灯ZD（发光二极管）熄灭。电阻RM起放电作用；电阻RB起抗干扰作用。

参考图4，其工作过程是这样：当系统判断出线路中发生某种故障需要分界开关实施分闸时（如发生接地故障时），驱动电路QD中“接地”故障支路Q3便有驱动信号（高电平）输出，该信号除用作促使分界开关实施分闸 (通过D3到达Uo)以外，还同时输送到指示器ZS中对应的“接地”故障支路之受控端G3，促使该支路DK3导通，从而使该指示器ZS发出“接地故障”的告示（点亮该指示灯ZD3）。这里需要说明的是：①分界开关分闸后驱动信号便立即消失了，但因电子开关DK具有小电流维持导通的特性，所以当驱动信号消失后指示器ZS中仍有电流通过，告示作用可以持续；②分界开关分闸后输电线路中便没有电流通过了，依靠10KV电流互感器提供能源的电源ZY便随之失去了供电能力，此后储能器CN中的电能却在二极管V的单向截流作用下被保存下来，由于储能元件电容C是法拉电容（容量很大），再加上限流器XL的限流作用，所以可以使指示器ZS中长时间有电流通过（一般可以保持2-3小时，如果需要可以通过增大电容C的大容量使保持时间更长）；③重新合闸后，保存下的故障信息便可自动消失——故障指示灯自动熄灭，这是复位电路FW的作用：当开关跳闸后再恢复供电时，线路中便开始有电流通过，此时靠线路电流生存的直流电源ZY的Y+端便呈现高电位，便有一个突发电流冲过电容CM进入三极管CBE的基极促使三极管CBE导通，致使指示器ZS的A-L两端被短接，使指示器ZS中那条正在保持导通的支路中的维持电流被旁路掉，从而迫使已经维持导通的电子开关DK失去维持电流而关断，这样也就使得持续发光的指示灯（发光二极管）熄灭。此后已经关断的电子开关将持续保持关断，直到驱动电路QD中另有某条支路输出驱动信号时才可能将与该条支路相对应电子开关DK触发导通，以至将与该支路对应的指示灯ZD点亮。

Claims (3)

1.一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路，特征是：包括直流电源ZY、储能器CN、限流器XL、指示器ZS、复位电路FW、驱动电路QD，直流电源ZY的正极端接二极管V的正极,从二极管V的负极端引出两条支路，分别接于储能器CN和限流器XL；又从限流器XL引出两条支路，分别接于指示器ZS和复位电路FW；指示器ZS包括多条支路，每条支路包括电子开关DK和指示灯ZD两部分，其中每个电子开关的受控端对应接于驱动电路QD中的输出端，其中每个指示灯ZD的正极分别与相对应的电子开关DK的输出端相接，电子开关DK的输入端A与复位电路FW的高电位端H共接于限流器XL的输出端；复位电路FW的受控端M接直流电源ZY的正极端Y+；指示器ZS 的低电位端Z-与直流电源ZY、储能器CN、复位电路FW、驱动电路QD各部分的低电位端Y-、D-、L、Q-共接于系统的共地端GND。

2.按照权利要求1所述一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路，其特征是，所述指示器ZS中的电子开关DK包括多个单体，每个单体是由PNP型三极管与NPN型三极管及电阻RG组成，NPN型三极管的集电极接PNP型三极管的基极，PNP型三极管的集电极接NPN型三极管的基极并共接于电阻RG的一端，电阻RG的另一端即成为电子开关DK的受控端G, NPN型三极管的发射极即成为电子开关DK的输出端K并分别接指示灯ZD的正极，PNP型三极管的发射极为电子开关DK的输入端A并接限流器XL的输出端。

3.按照权利要求1所述一种10KV电力线路保护系统故障信息保持电路，特征是：所述复位电路FW由NPN型达林顿三极管CBE与电容CM及电阻RB、电阻RM组成，电容CM的负极与电阻RB的一端共接与三极管CBE的基极，电容CM的正极与电阻RM的一端共接于一点M，电阻RB、电阻RM的另一端、三极管CBE的发射极共接于一点L，三极管CBE的集电极为复位电路FW的高电位端H。