CN106788381B - 一种用于继电保护测试仪的开关量输入电路 - Google Patents

一种用于继电保护测试仪的开关量输入电路 Download PDF

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Abstract

一种用于继电保护测试仪的开关量输入电路，其特征在于，所述电路由稳压二极管、整流桥电路、光电耦合器电路、三极管开关电路、滤波电容和稳压参考电源电路组成。本发明的有益效果是：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；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；带电位输出，可为达林顿管类型的高速开出提供电源，减少了外部连线。

Description

一种用于继电保护测试仪的开关量输入电路
技术领域
本发明涉及平电路领域，尤其涉及一种继电保护测试仪的开关量输入电路。
背景技术
在电力保护行业中，继电保护装置的应用非常广泛，且不可或缺。无论是小到一些电力装置 (如发电机、供电线路)，还是大到整个电力系统，都需要继电保护装置提供故障警告信号，或直接自动控制断路器发出跳闸指令，以确保电力设备的安全。因此，需要定期对继电保护装置进行检修和维护。
继电保护测试仪的出现为调试继电保护装置带来了极大的方便。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。由在现场，继电保护装置来自各个厂家，功能也不一样，其开出类型通常有2大类：（1）无源开入量，又可分为两种：a）继电器等各种开关节点的输出量；b）由达林顿管电路产生的高速开出，这种电路需要从外部取电源，为达林顿管的导通提供电源，此时的电路需兼顾提供电源和开入电路的作用。（2）24V到250V有源开入量。
目前，继电保护测试仪接线需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，可能会对继电保护装置造成损坏。
因此，有必要设计一种开关量输入电路，能自动适应以上 2 种形式的开入量，减少操作步骤，保障继电保护装置的安全稳定运行。
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通道存在的问题，本发明提出了一种开关量输入电路。
实现本发明的技术方案是，一种用于继电保护装置的开关量输入电路，由稳压二极管、整流桥电路、光电耦合器电路、三极管开关电路、滤波电容和稳压参考电源电路组成；直流电源的正极连接分压电阻R1，R1的一端分成两个支路，其中一个支路连接稳压二极管D1的负极，另一个支路连接整流桥电路的交流输入端1；整流桥电路的正极输出分成两个支路，其中一个支路连接光电耦合器电路的发光二极管的正极端，另一个支路经过电阻R3与稳压参考电路的正极及三极管Q1的基级并联；光电耦合器电路的发光二极管与三极管Q1的集电极连接；三极管Q1的发射级经电阻R4与稳压参考电路的负极并联后连接到整流桥电路的负极输出；整流桥电路的交流输入端2连接稳压管D2正极，D2的负极连接开入量的输入端A；稳压管D1的正极与电阻R2的一端并联接地，R2的另外一端连接开入量的输入端B；在开入量的输入端A与B之间、稳压管D2正极与地之间分别跨接有耐高压的无极性电容，用于滤波。
所述电路带电位输出，输入端A为电位输出的正极，输入端B为电位输入的负极。
所述的稳压参考电路的正极及三极管Q1的基级并联，稳压参考电源电路用于控制三极
管Q1的导通与截止，从而间接控制光电耦合电路发光二极管的发光与不发光；
所述的稳压二极管D2在接入正极性源开入量时用于稳压，在接入负极性源或无源开入量时或开路时起到普通二极管的单向导通作用。
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）带电位输出，可为达林顿管类型的高速开出提供电源，减少了外部连线。
附图说明
图1是开关量输入电路的原理图；
图2是无源开入量的原理图；
图 3为负极性源开入量接入原理图；
图4为正极性源开入量接入原理图；
图中，LEDn 和T是封装在一个芯片里的发光二极管和光敏三极管，Vin为输入电压，Vout为输出电压，光电耦合器发光二极管一边为输入端，由直流VCC供电，光电耦合器的另外一边为输出端，由直流VDD供电，VCC与VDD之间隔离。Cap1和Cap2为耐压值为1000V的无极性电容。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1为开关量输入电路的原理图。VCC接+12V电源，VDD接+3.3V电源，VCC与VDD不共地。+12V经1K的电阻R1连接到8.2V的稳压二极管（型号为ZPD8.2）D1负极，D1的正极接+12V所参考的地GND1。Q1是耐压值为400V的三极管FZT658，U1是光电耦合器PS2703，M是反向耐压值为600V的整流桥堆MB6S，U2是负极与正极间固定压差为1.2V的稳压电源LM385M3，稳压二极管D2为ZPD5.1。正常状态时，该电路的输出呈高阻状态，整流桥初始状态处于电桥平衡状态，即整流桥的交流输入端（1脚和2脚）电压相等，为稳压二极管D1稳压的电压8.2V，整流桥的输出两端（3脚和4脚）电压为8.2V经二极管产生压降后的电压，大约为7.5V。相应的，U2的负极与U2的正极电压相等，因此，U2不工作，三极管Q1基极与发射极间电压远小于导通电压，Q1处于截止状态，光电耦合器的LEDn也没有电流流过，T呈高阻状态。又稳压管D2的正极为7.5V，D2相当于二极管处于正向导通，从而在开入量电路的输入端A有6.8V的电位。Cap1和Cap2起滤波作用。
图 2为无源开入量时，相当于高阻输入，该开入量电路的状态为正常态，LED n无电流流过，T 呈高阻状态。当继电器触点闭合时，由输入端B、继电器触点（此时为短路）、输入端A 构成的支路相当于短路，整个电路形成了回路，稳压管D2相当于普通二极管作用处于正向导通，整流桥的交流输入端2电位被拉低，整流桥的初始平衡被打破，U2的负极电压为1.4V（D2及整流桥4脚与2脚间二极管的压降之和），整流桥的正极输出为7.5V，故U2正常工作，其输出为2.6V（即U2的负极电压1.4V+1.2V），三极管Q1基极与发射极间电压大于导通电压，从而三极管Q1和LEDn导通。电流的流向如图所示，由电源VCC出发，经R1、整流桥堆M第1脚与第3脚间的二极管、LEDn、Q1、限流电阻R4、整流桥堆M第4脚与第2脚间的二极管、D2、继电器触点、电阻R2构成的支路，T呈低阻状态。
当接入达林顿管类型产生的高速开出。初始时，输入端A接到达林顿管高速开出电路的正极，输入端B接到达林顿管高速开出电路的负极。达林顿管未受到控制信号处于不导通状态，此时，该开入量电路工作在正常状态，如前所述的原理，在输入端A输出6.8V，输入端B为参考地，为达林顿管高速开出电路供电。当达林顿管高速开出电路导通时，由输入端B、达林顿管高速开出的正负极（此时为短路）、输入端A 构成的支路相当于短路，整个电路形成了回路，此时工作原理与接入无源开入量继电器闭合时一致。
图 3为负极性源开入量接入原理图。当继电器触点断开时，相当于高阻输入，该开入量电路的状态为正常态，LED n无电流流过，T 呈高阻状态。当继电器触点闭合时，输入源极性为负，即输入源的负极接该开入量电路的输入A，输入源的正极接该开入量电路的输入B。此时，稳压管D2相当于普通二极管作用处于正向导通，整流桥堆M第4脚与第2脚间的二极管也处于正向导通，整流桥的初始平衡被打破，U2的负极和三极管Q1的集电极均为负电压；而整流桥的正极输出为7.9V，故U2正常工作并输出为（U2负极电压+1.2）V，三极管Q1基极与发射极间电压大于导通电压，从而三极管Q1和LEDn导通。电流的流向如图所示，由电源VCC出发，经R1、整流桥堆M第1脚与第3脚间的二极管、LEDn、Q1、限流电阻R4、整流桥堆M第4脚与第2脚间的二极管、D2、继电器触点、电阻R2构成的支路，T呈低阻状态。
图4为正极性源开入量接入原理图。输入源极性为正，即输入源的正极接该开入量电路的输入A，输入源的负极接该开入量电路的输入B，该时刻稳压管D2起到稳压作用，D2两端的压差为稳压管的稳压值5.1V，即A点电压-C点电压=5.1V。此时，整流桥堆M第2脚与第3脚间的二极管导通，整流桥的正极输出的电压值为（输入电压-稳压管D2的稳压值-整流桥堆二极管压降），整流桥的正极（3脚）输出远远大于U2的负极上电压9V，故U2工作且其正极输出为10.2V，三极管Q1基极与发射极间电压大于导通电压，从而三极管Q1和LEDn导通。电流的流向如图所示，由D2负极出发，经整流桥堆M第2脚与第3脚间的二极管、LEDn、Q1、限流电阻R4、整流桥堆M第4脚与第1脚间的二极管构成的支路，T呈低阻状态。

Claims (2)

1.一种用于继电保护装置的开关量输入电路，其特征在于，所述电路由稳压二极管、整流桥电路、光电耦合器电路、三极管开关电路、滤波电容和稳压参考电源电路组成；直流电源的正极连接分压电阻R1，R1的一端分成两个支路，其中一个支路连接稳压二极管D1的负极，另一个支路连接整流桥电路的交流输入端1；整流桥电路的正极输出分成两个支路，其中一个支路连接光电耦合器电路的发光二极管的正极端，另一个支路经过电阻R3与稳压参考电路的正极及三极管Q1的基级并联；光电耦合器电路的发光二极管与三极管Q1的集电极连接；三极管Q1的发射级经电阻R4与稳压参考电路的负极并联后连接到整流桥电路的负极输出；整流桥电路的交流输入端2连接稳压管D2正极，D2的负极连接开入量的输入端A；稳压管D1的正极与电阻R2的一端并联接地，R2的另外一端连接开入量的输入端B；在开入量的输入端A与B之间、稳压管D2正极与地之间分别跨接有耐高压的无极性电容，用于滤波；
所述电路带电位输出，输入端A为电位输出的正极，输入端B为电位输入的负极；
所述电路能自动适应以下2种形式的开入量，保障继电保护装置的安全稳定运行：
(1)无源开入量，又可分为两种：
a)继电器等各种开关节点的输出量；
b)由达林顿管电路产生的高速开出，这种电路需要从外部取电源，为达林顿管的导通提供电源，此时的电路需兼顾提供电源和开入电路的作用；
(2)24V到250V有源开入量；
所述的稳压参考电路的正极及三极管Q1的基级并联，稳压参考电源电路用于控制三极管Q1的导通与截止，从而间接控制光电耦合电路发光二极管的发光与不发光。
2.根据权利要求1所述的一种用于继电保护装置的开关量输入电路，其特征在于，所述的稳压二极管D2在接入正极性源开入量时用于稳压，在接入负极性源或无源开入量时或开路时起到普通二极管的单向导通作用。
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