CN110266097A - 一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，包括微控制器，所述微控制器的引脚a上连接有跳闸输出电路和电池供电模块，微控制器的引脚b上连接有故障记录模块和人机交互模块，微控制器的引脚c上连接有通信模块和电流泄放电路，微控制器的引脚d上连接有系统复位电路和信号调理电路，所述跳闸输出电路与电池供电模块相连，所述系统复位电路和信号调理电路均与自供电模块相连；本发明可保证在停电的时候驱动电容能够使得跳闸回路能够工作，保证保护装置迅速的能够处理来电的瞬间出现的故障，证DC‑DC升压芯片DC‑DC升压芯片在上电初始化中有一段时间无法对线路进行保护，防止在装置保护之前就发生故障，造成损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，属于电路保护技术领域。
背景技术
在电力系统中，由于外力、过电压、绝缘老化、操作失误、设计缺陷等因素，会发生接地、短路、过载等故障，对运行人员的安全和设备造成危害；继电保护装置的作用就是区别电力的正常、不正常和故障状态，并做出相应的处理，如发信号和跳闸；随着计算机技术在电力系统的应用和推广，继电保护装置己经升级至综合了保护、测量、控制、通讯于一体的微机保护测控装置，但在这些微机保护装置的工作过程中，需要有一个稳定的工作电源，才能安全稳定的运行，该电源即操作电源。在操作电源不稳定的情况下，可能会出现继电保护装置的误动、拒动，造成供电质量下降、停电、甚至设备损坏等事故；现有技术都是在自供电保护装置正常工作时候才能够在预定的时间完成保护动作，但是如果整个电力系统停电后发生了一些故障，在再次上电时候这种故障就会成为显性的故障，但是这时候保护装置可能正在启动操作系统就会导致对故障的处理不及时，导致电网故障扩大，现有的技术都是在自供电继电保护装置在系统上电完成初始化后再对线路进行线路保护，若单片机再初始化得过程中发生线路故障，是无法对线路进行保护，当单片机完成所有的初始化，在对线路进行保护，就已经失去了意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，利用电池在停电过程给脉冲输出电容进行充电，并时刻保证其的电压值是可以驱动外部断路器，在微控制器完成基本的硬件初始化，未进入mian()函数时，就对线路进行一次一段电流保护的判断，可以有效防止故障发生，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，包括微控制器，所述微控制器的引脚a上连接有跳闸输出电路和电池供电模块，微控制器的引脚b上连接有故障记录模块和人机交互模块，微控制器的引脚c上连接有通信模块和电流泄放电路，微控制器的引脚d上连接有系统复位电路和信号调理电路，所述跳闸输出电路与电池供电模块相连，所述系统复位电路和信号调理电路均与自供电模块相连。
进一步的，所述微控制器为DC-DC升压芯片。
进一步的，所述电池供电模块包括与DC-DC升压芯片相连的供电电池，所述DC-DC升压芯片的输出端与大电容充电模块相连，DC-DC升压芯片的输入端与核心控制器相连，所述大电容充电模块的输出端与驱动电磁阀以及检测电路相连，所述检测电路与核心控制器相连。
进一步的，所述DC-DC升压芯片采用TPS43060芯片，所述TPS43060芯片由TPS43060芯片电路控制。
进一步的，所述TPS43060芯片电路包括输入端VIN，所述输入端VIN上并联有电容C1后接地，输入端VIN与电阻器R1串联后与互相串联的电感器L1和场效应管MOS1串联，所述场效应管MOS1与输出端VOUT串联，所述输出端上并联有电容C3后接地，所述场效应管MOS1的两端并联有RC吸收电路，所述电阻器R1的一端与TPS43060芯片的ISNS+引脚和VIN引脚相连，电阻器R1的另一端与TPS43060芯片的ISNS-引脚相连，所述电感器L1的一端串联电容C4后与TPS43060芯片的BOOT引脚相连，所述电容C4上串联有互相串联的电阻器RC、稳压二极管LED和电容C2后接地，所述稳压二极管LED上并联有电阻器R2，所述电阻器R2与TPS43060芯片的VCC引脚相连，所述场效应管MOS1上并联有场效应管MOS2，所述场效应管MOS2串联有电阻器RL后与TPS43060芯片的LDRV引脚相连，场效应管MOS2接地，所述场效应管MOS2与TPS43060芯片的PGND引脚相连，所述场效应管MOS1与TPS43060芯片的SW引脚和TPS43060芯片的HDRV引脚相连。
进一步的，所述RC吸收电路由互相串联的电阻器RS和电容RC组成。
本发明利用备用的电池在停电的时候给跳闸驱动电容充电，保证在停电的时候驱动电容能够使得跳闸回路能够工作，这样可以保证保护装置迅速的能够处理来电的瞬间出现的故障，利用DC-DC升压芯片在未进入main()函数之前，进行一次一段电流保护，保证DC-DC升压芯片在上电初始化中有一段时间无法对线路进行保护，防止在装置保护之前就发生故障，造成损失。
附图说明
图1为本发明的整体模块结构示意图；
图2为本发明电池供电模块的结构示意图；
图3为本发明TPS43060芯片电路结构示意图；
图4为本发明的执行流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至4所示，本实施例提供一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，包括微控制器，所述微控制器的引脚a上连接有跳闸输出电路和电池供电模块，微控制器的引脚b上连接有故障记录模块和人机交互模块，微控制器的引脚c上连接有通信模块和电流泄放电路，微控制器的引脚d上连接有系统复位电路和信号调理电路，所述跳闸输出电路与电池供电模块相连，所述系统复位电路和信号调理电路均与自供电模块相连。
进一步的，所述微控制器为DC-DC升压芯片。
进一步的，所述电池供电模块包括与DC-DC升压芯片相连的供电电池，所述DC-DC升压芯片的输出端与大电容充电模块相连，DC-DC升压芯片的输入端与核心控制器相连，所述大电容充电模块的输出端与驱动电磁阀以及检测电路相连，所述检测电路与核心控制器相连。
进一步的，所述DC-DC升压芯片采用TPS43060芯片，所述TPS43060芯片由TPS43060芯片电路控制。
进一步的，所述TPS43060芯片电路包括输入端VIN，所述输入端VIN上并联有电容C1后接地，输入端VIN与电阻器R1串联后与互相串联的电感器L1和场效应管MOS1串联，所述场效应管MOS1与输出端VOUT串联，所述输出端上并联有电容C3后接地，所述场效应管MOS1的两端并联有RC吸收电路，所述电阻器R1的一端与TPS43060芯片的ISNS+引脚和VIN引脚相连，电阻器R1的另一端与TPS43060芯片的ISNS-引脚相连，所述电感器L1的一端串联电容C4后与TPS43060芯片的BOOT引脚相连，所述电容C4上串联有互相串联的电阻器RC、稳压二极管LED和电容C2后接地，所述稳压二极管LED上并联有电阻器R2，所述电阻器R2与TPS43060芯片的VCC引脚相连，所述场效应管MOS1上并联有场效应管MOS2，所述场效应管MOS2串联有电阻器RL后与TPS43060芯片的LDRV引脚相连，场效应管MOS2接地，所述场效应管MOS2与TPS43060芯片的PGND引脚相连，所述场效应管MOS1与TPS43060芯片的SW引脚和TPS43060芯片的HDRV引脚相连。
进一步的，所述RC吸收电路由互相串联的电阻器RS和电容RC组成。
当市电电源失电时，通过该电路将电池电压升压至25V，给大电容充电模块，当检测到电容电压到达24V后，会立即断开此升压电路，直到检测到电容电压低于20V时，再次给大电容充电模块充电，电池供电模块包括两部分电路，一部分是在停电时给整个系统供电，另一部分是通过DC-DC升压芯片给跳闸输出电路驱动电容充电保持在能够驱动跳闸回路电压值之上，当系统上电时，DC-DC升压芯片会进过最基本的systemlnit()函数对单片机系统时钟、flash初始化后，就对一段保护所需的外部采样定时器、I/O口进行初始化DC-DC升压芯片控制数据采集器采集半个周波电流数据，并计算出电流有效值，之后进入一段电流保护，判断是否发生故障，再经过一次一段保护后，进入main()函数。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，其特征在于：包括微控制器，所述微控制器的引脚a上连接有跳闸输出电路和电池供电模块，微控制器的引脚b上连接有故障记录模块和人机交互模块，微控制器的引脚c上连接有通信模块和电流泄放电路，微控制器的引脚d上连接有系统复位电路和信号调理电路，所述跳闸输出电路与电池供电模块相连，所述系统复位电路和信号调理电路均与自供电模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，其特征在于：所述微控制器为DC-DC升压芯片。
3.根据权利要求1所述的一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，其特征在于：所述电池供电模块包括与DC-DC升压芯片相连的供电电池，所述DC-DC升压芯片的输出端与大电容充电模块相连，DC-DC升压芯片的输入端与核心控制器相连，所述大电容充电模块的输出端与驱动电磁阀以及检测电路相连，所述检测电路与核心控制器相连。
4.根据权利要求2所述的一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，其特征在于：所述DC-DC升压芯片采用TPS43060芯片，所述TPS43060芯片由TPS43060芯片电路控制。
5.根据权利要求4所述的一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，其特征在于：所述TPS43060芯片电路包括输入端VIN，所述输入端VIN上并联有电容C1后接地，输入端VIN与电阻器R1串联后与互相串联的电感器L1和场效应管MOS1串联，所述场效应管MOS1与输出端VOUT串联，所述输出端上并联有电容C3后接地，所述场效应管MOS1的两端并联有RC吸收电路，所述电阻器R1的一端与TPS43060芯片的ISNS+引脚和VIN引脚相连，电阻器R1的另一端与TPS43060芯片的ISNS-引脚相连，所述电感器L1的一端串联电容C4后与TPS43060芯片的BOOT引脚相连，所述电容C4上串联有互相串联的电阻器RC、稳压二极管LED和电容C2后接地，所述稳压二极管LED上并联有电阻器R2，所述电阻器R2与TPS43060芯片的VCC引脚相连，所述场效应管MOS1上并联有场效应管MOS2，所述场效应管MOS2串联有电阻器RL后与TPS43060芯片的LDRV引脚相连，场效应管MOS2接地，所述场效应管MOS2与TPS43060芯片的PGND引脚相连，所述场效应管MOS1与TPS43060芯片的SW引脚和TPS43060芯片的HDRV引脚相连。
6.根据权利要求5所述的一种在上电时刻快速处理短路故障的自供电保护装置，其特征在于：所述RC吸收电路由互相串联的电阻器RS和电容RC组成。
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