CN109728648A - 一种熔断器开合闸控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔断器开合闸控制电路，包括单片机、电机驱动电路、电机、电压采集电路、电流采集电路和无线通信模块，电机驱动电路、电压采集电路、电流采集电路和无线通信模块分别与单片机连接，电机驱动电路与电机连接，单片机分别控制电压采集电路和电流采集电路采集电压信息和电流信息，并通过无线通信模块将采集的电压信息和电流信息传送至终端设备，终端设备根据获得的电压信息和电流信息向单片机发出控制指令，单片机根据控制指令通过电机驱动电路驱动电机，电机对熔断器进行开合闸操作。本发明的控制电路可以智能控制熔断器开合闸，以避免安全事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网上的高压跌落式熔断器，特别是关于一种熔断器开合闸控制电路。
背景技术
在电力电网的高压线路与变压器之间都装有高压跌落式熔断器，便于变压器设备和线路维护检修或限电的需要。普通的高压跌落式熔断器，一般有高压瓷瓶、熔断管、高压开关接线，熔断管一端与瓷瓶高压开关接线活动连接，另一端通过熔断器活动钩环连接于瓷瓶上，在分闸或合闸时，需要使用专用高压绝缘棒人工推上或拉下，工作时操作人员需要穿戴绝缘靴与绝缘手套，操作比较麻烦，且容易发生安全事故，特别在下雨天等恶劣天气操作时，非常容易发生人身安全事故。
发明内容
为了解决现有技术中人工操作熔断器开合闸存在的安全问题，本发明提出了一种熔断器开合闸控制电路。
本发明所采用的技术方案是：
一种熔断器开合闸控制电路，包括单片机、电机驱动电路、电机、电压采集电路、电流采集电路和无线通信模块，所述电机驱动电路、电压采集电路、电流采集电路和所述无线通信模块分别与所述单片机连接，所述电机驱动电路与所述电机连接，所述单片机分别控制所述电压采集电路和所述电流采集电路采集电压信息和电流信息，并通过所述无线通信模块将采集的电压信息和电流信息传送至终端设备，所述终端设备根据获得的电压信息和电流信息向所述单片机发出控制指令，所述单片机根据控制指令通过所述电机驱动电路驱动所述电机，所述电机对熔断器进行开合闸操作。
较佳的，所述电机驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第六继电器，所述单片机通过所述第二三极管、第三三极管和所述第四三极管分别控制所述第三继电器、第四继电器和所述第六继电器驱动第一电机、第二电机和第三电机，所述单片机通过所述第一三极管控制所述第一继电器和所述第二继电器实现所述第一电机、第二电机和所述第三电机正反转，所述第一电机、第二电机和所述第三电机分别驱动位于三相交流电各相线路上熔断器的开合闸操作。
较佳的，当所述第一三极管截止时，所述第一继电器和所述第二继电器通过所述第三继电器、第四继电器和所述第六继电器分别向所述第一电机、第二电机和所述第三电机提供电机正转电压；当所述第一三极管导通时，所述第一继电器和所述第二继电器通过所述第三继电器、第四继电器和所述第六继电器分别向所述第一电机、第二电机和所述第三电机提供电机反转电压。
较佳的，所述电压采集电路包括第七十电阻、第七十一电阻、第七十二电阻、第五电压互感器、第六电压互感器、第七电压互感器、第四运放电路、第五运放电路和第六运放电路，所述第七十电阻、第七十一电阻和所述第七十二电阻的一端分别与三相交流电的三相线路连接，另一端分别与所述第五电压互感器、第六电压互感器和所述第七电压互感器的一侧串联连接，所述第五电压互感器、第六电压互感器和所述第七电压互感器的另一侧输出电压分别通过所述第四运放电路、第五运放电路和所述第六运放电路放大后传送至所述单片机。
较佳的，所述电压采集电路包括第三十三电阻、第三十一电阻和第三十二电阻，所述第四运放电路、第五运放电路和所述第六运放电路的输入电压和输出电压引脚之间分别连接所述第三十三电阻、第三十一电阻和所述第三十二电阻。
较佳的，所述电流采集电路包括第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路，所述第一电流互感器、第二电流互感器和所述第三电流互感器的输入端分别与三相交流电的三相线路连接，输出端分别与所述第一运放电路、第二运放电路和所述第三运放电路的输入端连接，所述第一运放电路、第二运放电路和所述第三运放电路的输出端分别连接所述单片机。
较佳的，所述电流采集电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第九电容、第十电容和第十一电容，所述第一电流互感器的输出端依次连接所述第十一电阻、第九电容至地，所述第二电流互感器的输出端依次连接所述第十二电阻、第十电容至地，所述第三电流互感器的输出端依次连接所述第十三电阻、第十一电容至地。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
电压采集电路和电流采集电路可以采集高压配电线路上的电压信息和电流信息，当电压信息或电流信息超出安全阈值范围时，单片机控制电机驱动熔断器开闸，无线通信模块可以传送检测数据，也可以接收控制指令，实现远程智能控制熔断器开合闸；
第一三极管导通或截止时，第一继电器和第二继电器的触点闭合或断开，进而切换电压正负极，从而实现电机正反转运动；第二三极管、第三三极管和四三极管分别控制第三继电器、第四继电器和第六继电器的触点闭合，从而分别驱动第一电机、第二电机和第三电机运动，本发明结构简单，可以分别或同时驱动电机运动来控制熔断器开合闸；
电压采集电路通过电阻实现降压，通过电压互感器实现电压隔离，通过运放电路实现电压放大，进而由单片机进行电压检测，最终获取高压配电线路上的电压信息；电流采集电路通过电流互感器实现降流，通过运放电路实现电压放大，进而由单片机进行电压检测，最终获取高压配电线路上的电流信息；根据电压信息和电流信息，单片机可以自动或被遥控控制熔断器的开合闸。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的全部优点。
附图说明
图1为本发明一实施例的主控电路图；
图2为本发明一实施例的电机驱动电路图；
图3为本发明一实施例的电压采集电路图；
图4为本发明一实施例的电流采集电路图；
图5为本发明一实施例的转线接口电路图；
图6为本发明一实施例的电源电路图；
图7为本发明一实施例的4G工业级通信模组电路图；
图8为本发明一实施例的4G通信相关外围电路图；
图9为本发明一实施例的4G通信电源电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
请综合参考图1至图6，一种熔断器开合闸控制电路，包括型号为STM32F030C8T6的单片机U1A、电机驱动电路、电机、电压采集电路、电流采集电路和无线通信模块，电机驱动电路、电压采集电路、电流采集电路和无线通信模块分别与单片机U1A连接，电机驱动电路与电机连接，单片机U1A分别控制电压采集电路和电流采集电路采集高压配电线路上的电压信息和电流信息，并通过无线通信模块将采集的电压信息和电流信息传送至终端设备，终端设备根据获得的电压信息和电流信息向单片机发出控制指令，单片机U1A根据控制指令通过电机驱动电路驱动电机，电机对熔断器进行开合闸操作。
如图2所示，电机驱动电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4和第六继电器K6，单片机U1A通过第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4分别控制第三继电器K3、第四继电器K4和第六继电器K6驱动第一电机、第二电机和第三电机，单片机U1A通过第一三极管Q1控制第一继电器K1和第二继电器K2实现第一电机、第二电机和第三电机正反转，第一电机、第二电机和第三电机分别驱动位于三相交流电各相线路上熔断器的开合闸操作。
在一个实施例中，当第一三极管Q1截止时，第一继电器K1和第二继电器K2通过第三继电器K3、第四继电器K4和第六继电器K6分别向第一电机、第二电机和第三电机提供电机正转电压；当第一三极管Q1导通时，第一继电器K1和第二继电器K2通过第三继电器K3、第四继电器K4和第六继电器K6分别向第一电机、第二电机和第三电机提供电机反转电压。当电机正转时，可以是其中一个电机或者其中两个电机或者三个电机同时正转；当电机反转时，可以是其中一个电机或者其中两个电机或者三个电机同时反转。电机正转可以是对应熔断器的合闸，电机反转对应熔断器的开闸，反之也可以。
如图3所示，电压采集电路包括第七十电阻R70、第七十一电阻R71、第七十二电阻R72、第五电压互感器U5、第六电压互感器U6、第七电压互感器U7、第四运放电路、第五运放电路和第六运放电路，第七十电阻R70、第七十一电阻R71和第七十二电阻R72的一端分别与三相交流电的三相线路连接，另一端分别与第五电压互感器U5、第六电压互感器U6和第七电压互感器U7的一侧串联连接，第五电压互感器U5、第六电压互感器U6和第七电压互感器U7的另一侧输出电压分别通过第四运放电路、第五运放电路和第六运放电路放大后传送至单片机U1A。本实施例中，第七十电阻R70、第七十一电阻R71、第七十二电阻R72的阻值均为190K，通过该些电阻对三相交流电各相线路上的电压进行降压，而电压互感器U5、U6和U7的型号为ZMPT107，电压变比为1000:1000，起到隔离作用。
优选的，电压采集电路包括第三十三电阻R33、第三十一电阻R31和第三十二电阻R32，第四运放电路、第五运放电路和第六运放电路的输入电压和输出电压引脚之间分别连接第三十三电阻R33、第三十一电阻R31和第三十二电阻R32。本实施例中，第四运放电路、第五运放电路和第六运放电路的芯片型号为OPA-363，第四运放电路、第五运放电路和第六运放电路对输入的电压进行放大，而电阻R31、R32和R33作为取样电阻，阻值均为600欧姆，最终通过单片机U1A获得三相交流电各相线路的电压信息。
如图4所示，电流采集电路包括第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路，第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器的输入端分别与三相交流电的三相线路连接，输出端分别与第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路的输入端连接，第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路的输出端分别连接单片机U1A。本实施例中，第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器的芯片型号为ZMCT118F，电流变比为1000:1。
优选的，电流采集电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第九电容C9、第十电容C10和第十一电容C11，第一电流互感器的输出端依次连接第十一电阻R11、第九电容C9至地，第二电流互感器的输出端依次连接第十二电阻R12、第十电容C10至地，第三电流互感器的输出端依次连接第十三电阻R13、第十一电容C11至地。本实施例中，第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路采用的芯片型号为OPA-363，电阻R11、R12和R13作为取样电阻，其阻值均为600欧姆，最终通过单片机U1A获得三相交流电各相线路的电流信息。
如图5所示，转线接口电路图，转接口包括三相交流电各相的电流转接口，分别为电流A、电流B和电流C的转接口，还包括AB相之间的电压差转接口，C相的电压转接口，连接灯以及故障灯的转接口。
如图6所示，电源电路图，可以采用12V可充电锂电池作为电源，锂电池可以由外部电源直接充电，也可以利用太阳能进行充电，锂电池的12V电压可以经过转换后变为稳定的5V和3.3V电源，以提供电路各芯片所需的电源。电源电路还包括总开关和急停开关，总开关、急停开关和锂电池串联连接，当总开关闭合时，则整个熔断器开合闸控制电路开始供电，而当电路出现紧急故障时，则可以通过急停开关及时的关断整个熔断器开合闸控制电路的供电。
如图7所示，无线通信模块采用4G工业级通信模组，型号为M8321，其应用的场景包括公网对讲、智能家居、智能公用和安防路由等。
如图8所示，4G通信相关外围电路，外围电路包括身份识别的SIM卡，进行4G信号发射和接收的8位双向电压电平转换器TXB0108，启动和关闭4G通信模组的POWER按键和REST按键以及显示4G通信模组工作模式和工作状态的指示灯。
如图9所示，4G通信电源电路，包括直流-直流开关降压(逐步递减)稳压器TPS5431DDA，电压可调，5.5V-23V输入，1.22V-20V输出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种熔断器开合闸控制电路，其特征在于，包括单片机、电机驱动电路、电机、电压采集电路、电流采集电路和无线通信模块，所述电机驱动电路、电压采集电路、电流采集电路和所述无线通信模块分别与所述单片机连接，所述电机驱动电路与所述电机连接，所述单片机分别控制所述电压采集电路和所述电流采集电路采集电压信息和电流信息，并通过所述无线通信模块将采集的电压信息和电流信息传送至终端设备，所述终端设备根据获得的电压信息和电流信息向所述单片机发出控制指令，所述单片机根据控制指令通过所述电机驱动电路驱动所述电机，所述电机对熔断器进行开合闸操作。
2.根据权利要求1所述的一种熔断器开合闸控制电路，其特征在于，所述电机驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第六继电器，所述单片机通过所述第二三极管、第三三极管和所述第四三极管分别控制所述第三继电器、第四继电器和所述第六继电器驱动第一电机、第二电机和第三电机，所述单片机通过所述第一三极管控制所述第一继电器和所述第二继电器实现所述第一电机、第二电机和所述第三电机正反转，所述第一电机、第二电机和所述第三电机分别驱动位于三相交流电各相线路上熔断器的开合闸操作。
3.根据权利要求2所述的一种熔断器开合闸控制电路，其特征在于，当所述第一三极管截止时，所述第一继电器和所述第二继电器通过所述第三继电器、第四继电器和所述第六继电器分别向所述第一电机、第二电机和所述第三电机提供电机正转电压；当所述第一三极管导通时，所述第一继电器和所述第二继电器通过所述第三继电器、第四继电器和所述第六继电器分别向所述第一电机、第二电机和所述第三电机提供电机反转电压。
4.根据权利要求1所述的一种熔断器开合闸控制电路，其特征在于，所述电压采集电路包括第七十电阻、第七十一电阻、第七十二电阻、第五电压互感器、第六电压互感器、第七电压互感器、第四运放电路、第五运放电路和第六运放电路，所述第七十电阻、第七十一电阻和所述第七十二电阻的一端分别与三相交流电的三相线路连接，另一端分别与所述第五电压互感器、第六电压互感器和所述第七电压互感器的一侧串联连接，所述第五电压互感器、第六电压互感器和所述第七电压互感器的另一侧输出电压分别通过所述第四运放电路、第五运放电路和所述第六运放电路放大后传送至所述单片机。
5.根据权利要求4所述的一种熔断器开合闸控制电路，其特征在于，所述电压采集电路包括第三十三电阻、第三十一电阻和第三十二电阻，所述第四运放电路、第五运放电路和所述第六运放电路的输入电压和输出电压引脚之间分别连接所述第三十三电阻、第三十一电阻和所述第三十二电阻。
6.根据权利要求1所述的一种熔断器开合闸控制电路，其特征在于，所述电流采集电路包括第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路，所述第一电流互感器、第二电流互感器和所述第三电流互感器的输入端分别与三相交流电的三相线路连接，输出端分别与所述第一运放电路、第二运放电路和所述第三运放电路的输入端连接，所述第一运放电路、第二运放电路和所述第三运放电路的输出端分别连接所述单片机。
7.根据权利要求6所述的一种熔断器开合闸控制电路，其特征在于，所述电流采集电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第九电容、第十电容和第十一电容，所述第一电流互感器的输出端依次连接所述第十一电阻、第九电容至地，所述第二电流互感器的输出端依次连接所述第十二电阻、第十电容至地，所述第三电流互感器的输出端依次连接所述第十三电阻、第十一电容至地。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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