CN111431183B - 电力控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种电力控制装置，电源端功率预测电路采用积分器对接入的电源端功率进行积分运算、进入比较器比较后电压经电容C5、电阻R15放电，反时限输出，还经反馈滤波以稳定比较器比较后电压；负荷端功率预测电路采用积分器对接入的负载功率进行积分运算，在相敏检波的同步控制下检波输出，进入预过载触发器，输出触发电压，一路直接输出，另一路经电阻R12、电容C6充电后正时限输出；所述并行处理电路采用通过光电耦合器U1输入端输入的电容C5、电阻R15放电电压和电阻R12、电容C6充电电压的电压差，以及与门U2对接入的触发电压和三极管Q3欠压导通电压的逻辑运算，来并行判断电力线路是否工作于过负荷状态，最后经反相器U3逻辑取反后送入电力负荷控制器。

Description

电力控制装置
技术领域
本发明涉及电力负荷技术领域，特别是涉及电力控制装置。
背景技术
电力线路是将变、配电所与各电能用户或用电设备联接起来，由电源端（变、配电所）向负荷端（电能用户或用电设备）输送和分配电能的导体回路，当电源端性能降低或故障（变、配电所）、负荷端用电负荷增加时，会使电力线路过负荷运行，长时间过负荷运行将导致电力线路损坏；
目前用的过负荷检测根据的是过负荷出现状态进行的检测，之后再由电力负荷控制器控制采取负荷量进行选切或接入备用电力线路进行功率补偿的方式进行处理，此种控制方法滞回时间长、不能提前预测，及时进行处理，仍旧会造成导致电力线路损坏的问题。
发明内容
基于此，有必要提供能预测过负荷、在过负荷发生时及时进行控制，避免长时间过负荷运行的电力控制装置。
其解决的技术方案是，包括电源端功率预测电路、负荷端功率预测电路、并行处理电路，其特征在于，所述电源端功率预测电路采用积分器对接入的电源端功率进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，进入比较器比较后电压经电容C5、电阻R15放电一路进入并行处理电路，另一路经反馈滤波以稳定比较器比较后电压；
所述负荷端功率预测电路采用积分器对接入的负载功率进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，在相敏检波的同步控制下，进入预过载触发器，输出触发电压，一路直接进入并行处理电路，另一路使晶闸管VTL1导通，线性电压经电阻R12、电容C6充电进入并行处理电路；
所述并行处理电路采用通过光电耦合器U1输入端输入的电容C5、电阻R15放电电压和电阻R12、电容C6充电电压的电压差，以及与门U2对接入的触发电压和三极管Q3欠压导通电压的逻辑运算，输出低电平来并行判断电力线路是否工作于过负荷状态，最后经反相器U3逻辑取反后送入电力负荷控制器。
优选地，所述负荷端功率预测电路包括电阻R4，电阻R4的一端连接负载功率信号，电阻R4的另一端分别连接运算放大器AR4的反相输入端、电阻R5的一端、电容C2的一端，运算放大器AR2的同相输入端连接地，运算放大器AR2的输出端分别连接电阻R5的另一端、电容C5的另一端、电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端分别连接运算放大器AR3的反相输入端、电阻R9的一端，电阻R7的另一端分别连接三极管Q2的集电极、运算放大器AR3的同相输入端三极管Q2的发射极连接地，三极管Q2的基极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别连接稳压管Z1的正极，稳压管Z1的负极连接运算放大器AR4的同相输入端，运算放大器AR3的输出端分别连接电阻R9的另一端、稳压管Z3的负极、晶闸管VTL1的正极，稳压管Z3的正极分别连接接地电容C7的一端、接地电阻R11的一端、三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极连接电源+5V，三极管Q4的发射极连接晶闸管VTL1的控制极，晶闸管VTL1的阴极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电容C6的一端，电容C6的另一端连接地。
优选地，所述并行处理电路包括光电耦合器U1、稳压管Z2，光电耦合器U1的引脚1连接电容C6的一端，光电耦合器U1的引脚2连接电容C5的另一端，光电耦合器U1的引脚3通过电阻R13连接地，光电耦合器U1的引脚4连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别连接接地电容C9的一端、反相器U3的引脚1，反相器U3的引脚2输出信号到电力负荷控制器，稳压管Z2的负极连接稳压管Z1的正极，稳压管Z2的正极连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源+5V，三极管Q3的集电极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接接地电容C8的一端、与门U2的B端，与门U2的A端连接晶闸管VTL1的控制极，与门U2的Y端连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极连接地，三极管Q5的集电极连接反相器U3的引脚1。
本发明的有益效果是：1，采用积分器对接入的电源端功率进行积分运算、进入比较器与低阈值功率信号对应的电压+15V进行比较后，低于电源端低阈值功率信号时，输出正向差值电压信号，经电容C5和电阻R15放电后输出，实现了反时限的功能，也即电源端功率越低，越快输出零信号，加到光电耦合器的引脚2；
采用积分器对接入的负载功率进行积分运算，在相敏检波的同步控制下线性电压检波输出，进入预过载触发器判断负载功率是否高于高阈值功率信号对应的电压+5V，高时，输出触发电压+5V，一路直接进入与门U2的A端，另一路使晶闸管VTL1导通，检波输出的线性电压经电阻R12和电容C6充电至高压加到耦合器U1的引脚2，实现了正时限的功能，也即负荷端功率越高，越快输出高压信号；
2，一路采用通过光电耦合器U1输入端输入的电压差，有电压差时，光电耦合器U1导通，光电耦合器U1的引脚4输出低电平，经电阻R14和电容C9消抖后进入反相器U3的引脚1，来预测判断工作于过负荷状态，实现电源端正常工作时，过负荷的判断，另一路在电源端功率低于低阈值功率信号的2/3时，欠压触发三极管Q3导通，+5V进入与门U2的B端，同时在与门U2的A端接入预过载触发器输出触发电压+5V时，与门U2逻辑运算，输出高电平，进而触发三极管Q5导通，低电平进入反相器U3的引脚1，实现电源端突然故障能及时传输到电力负荷控制器，以此并行判断电源端是否工作于过负荷状态，提高了过负荷判断的可靠性，最后经反相器U3逻辑取反后送入电力负荷控制器，由电力负荷控制器及时对负载进行切换或接入备用电源端进行功率补偿，避免长期过负荷运行。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
电力控制装置，包括电源端功率预测电路、负荷端功率预测电路、并行处理电路，所述电源端功率预测电路采用积分器对接入的电源端功率进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，进入比较器也即运算放大器AR4的同相输入端与反相输入端电源端低阈值功率信号对应的电压+15V进行比较后，高于电源端低阈值功率信号时，输出负向差值电压信号，后级电路不工作，低于电源端低阈值功率信号时，输出正向差值电压信号，经二极管D1单向导电、电阻R16限流、稳压管Z4稳压后，电压过来的一瞬间，电容C5放电，电容C5和电阻R15之间的电压为稳压后电压，之后由于电容C5放电，电容C5和电阻R15之间的电压为接近于零，采用RC放电后输出，实现了反时限的功能，也即电源端功率越低，越快输出零信号，一路进入并行处理电路中光电耦合器U1的引脚2，另一路经放大纹波电压，反馈到三极管Q1的基极，线性电压经电感L1和电容C3加强滤波，以稳定比较器比较后电压，所述负荷端功率预测电路采用积分器对接入的负载功率进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，在相敏检波的同步控制下（线性电压进入电阻R6-电阻R9、三极管Q2、运算放大器AR3组成的相敏检波器，三极管Q2为同步控制开关，在电源端功率输出时，稳压管Z1击穿、进而使三极管Q2导通，从而把输入的线性电压检波输出），进入稳压管Z3、电容C7、电阻R11、三极管Q4组成的预过载触发器，判断负载功率是否高于高阈值功率信号对应的电压+5V，高时，输出触发电压+5V，一路直接进入并行处理电路中与门U2的A端，另一路使晶闸管VTL1导通，检波输出的线性电压过来的一瞬间，电容C6充电，电容C6和电阻R12之间的电压为低电压，之后由于电容C6充电，电容C6和电阻R12之间的电压为接近于线性电压（也即高压）进入并行处理电路中光电耦合器U1的引脚2，采用RC充电后输出，实现了正时限的功能，也即负荷端功率越高，越快输出高压信号，所述并行处理电路一路采用通过光电耦合器U1输入端输入的电源端功率预测电路中电容C5、电阻R15放电电压和负荷端功率预测电路中电阻R12、电容C6充电电压的电压差，有电压差时，光电耦合器U1 导通，光电耦合器U1的引脚4输出低电平，经电阻R14和电容C9消抖后进入反相器U3的引脚1，来预测判断工作于过负荷状态，实现电源端正常工作时，过负荷的判断，另一路在电源端功率低于低阈值功率信号的2/3（也即电源端功率下降严重）时，欠压触发三极管Q3导通，+5V经电阻R10和电容C8消抖后进入与门U2的B端，同时在与门U2的A端接入预过载触发器输出触发电压+5V时，与门U2逻辑运算，输出高电平，进而触发三极管Q5导通，低电平进入反相器U3，来并行判断电源端是否工作于过负荷状态，实现电源端突然故障能及时传输到电力负荷控制器，以提高过负荷判断的可靠性，最后经反相器U3逻辑取反后送入电力负荷控制器，由电力负荷控制器及时对负载进行切换或接入备用电源端进行功率补偿，避免长期过负荷运行。
在上述方案的基础上，所述电源端功率预测电路采用运算放大器AR1、电阻R1、电阻R2、电容C1组成的积分器对接入的电源端功率（也即检测的电源侧-变、配电所功率，可分别检测出电流、电压再乘积运算得出，或由功率测量仪测量给出，此为现有技术在此不再详述）进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，进入比较器也即运算放大器AR4的同相输入端与反相输入端电源端低阈值功率信号对应的电压+15V进行比较后，高于电源端低阈值功率信号时，输出负向差值电压信号，后级电路不工作，低于电源端低阈值功率信号时，输出正向差值电压信号，经二极管D1单向导电、电阻R16限流、稳压管Z4稳压后，电压过来的一瞬间，电容C5放电，电容C5和电阻R15之间的电压为稳压后电压（也即高压），之后由于电容C5放电，电容C5和电阻R15之间的电压为接近于零（也即低压），后一路进入并行处理电路，另一路经电容C4、运算放大器AR5、电阻R17放大纹波电压，经电阻R18加到三极管Q1的基极，纹波电压大时，三极管Q1导通，进入比较器前的线性电压经电感L1和电容C3加强滤波，以稳定比较器比较后电压，包括电阻R1，电阻R1的一端连接电源端功率信号，电阻R1的另一端分别连接运算放大器AR1的反相输入端、电阻R2的一端、电容C1的一端，运算放大器AR1的同相输入端连接地，运算放大器AR1的输出端分别连接电阻R2的另一端、电容C1的另一端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别连接三极管Q1的集电极、运算放大器AR4的反相输入端，运算放大器AR4的同相输入端连接电源+15V，运算放大器AR4的输出端了解电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别连接稳压管Z4的负极、电容C5的一端，稳压管Z4的正极连接地，电容C5的另一端分别连接接地电阻R15的一端、电容C4的一端，电容C4的另一端连接运算放大器AR5的同相输入端，运算放大器AR5的反相输入端连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端分别连接运算放大器AR5的输出端、电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别连接接地电容C3的一端、接地电感L1的一端，三极管Q1的集电极连接运算放大器AR4的同相输入端。
在上述方案的基础上，所述负荷端功率预测电路采用运算放大器AR2、电阻R5、电阻R4、电容C2组成的积分器对接入的负载功率（也即检测的负荷侧-电能用户或用电设备使用时的功率，可分别检测出电流、电压再乘积运算得出，或由功率测量仪测量给出，此为现有技术在此不再详述）进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，在相敏检波的同步控制下（线性电压进入电阻R6-电阻R9、三极管Q2、运算放大器AR3组成的相敏检波器，三极管Q2为同步控制开关，在电源端功率输出时，稳压管Z1击穿、进而使三极管Q2导通，从而把输入的线性电压检波输出），进入稳压管Z3、电容C7、电阻R11、三极管Q4组成的预过载触发器，判断负载功率是否高于高阈值功率信号对应的电压+5V，高时，输出触发电压+5V，一路直接进入并行处理电路，另一路使晶闸管VTL1导通，检波输出的线性电压过来的一瞬间，电容C6充电，电容C6和电阻R12之间的电压为低电压，之后由于电容C6充电，电容C6和电阻R12之间的电压为接近于线性电压（也即高压）进入并行处理电路，包括电阻R4，电阻R4的一端连接负载功率信号，电阻R4的另一端分别连接运算放大器AR4的反相输入端、电阻R5的一端、电容C2的一端，运算放大器AR2的同相输入端连接地，运算放大器AR2的输出端分别连接电阻R5的另一端、电容C5的另一端、电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端分别连接运算放大器AR3的反相输入端、电阻R9的一端，电阻R7的另一端分别连接三极管Q2的集电极、运算放大器AR3的同相输入端三极管Q2的发射极连接地，三极管Q2的基极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别连接稳压管Z1的正极，稳压管Z1的负极连接运算放大器AR4的同相输入端，运算放大器AR3的输出端分别连接电阻R9的另一端、稳压管Z3的负极、晶闸管VTL1的正极，稳压管Z3的正极分别连接接地电容C7的一端、接地电阻R11的一端、三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极连接电源+5V，三极管Q4的发射极连接晶闸管VTL1的控制极，晶闸管VTL1的阴极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电容C6的一端，电容C6的另一端连接地。
在上述方案的基础上，所述并行处理电路一路采用通过光电耦合器U1输入端输入的电源端功率预测电路中电容C5、电阻R15放电电压和负荷端功率预测电路中电阻R12、电容C6充电电压的电压差，有电压差时，光电耦合器U1 导通，光电耦合器U1的引脚4输出低电平，经电阻R14和电容C9消抖后进入反相器U3的引脚1，来预测判断工作于过负荷状态，实现电源端正常工作时，过负荷的判断，另一路在电源端功率低于低阈值功率信号的2/3（也即电源端功率下降严重）时，欠压触发三极管Q3导通，+5V经电阻R10和电容C8消抖后进入与门U2的B端，同时在与门U2的A端接入预过载触发器输出触发电压+5V时，与门U2逻辑运算，输出高电平，进而触发三极管Q5导通，低电平进入反相器U3，来并行判断电源端是否工作于过负荷状态，实现电源端突然故障能及时传输到电力负荷控制器，以提高过负荷判断的可靠性，最后经反相器U3逻辑取反后送入电力负荷控制器，由电力负荷控制器及时对负载进行切换或接入备用电源端进行功率补偿，避免长期过负荷运行，包括光电耦合器U1、稳压管Z2，光电耦合器U1的引脚1连接电容C6的一端，光电耦合器U1的引脚2连接电容C5的另一端，光电耦合器U1的引脚3通过电阻R13连接地，光电耦合器U1的引脚4连接电阻R14的一端、接电源+5V电阻R20的一端，电阻R14的另一端分别连接接地电容C9的一端、反相器U3的引脚1，反相器U3的引脚2输出信号到电力负荷控制器，稳压管Z2的负极连接稳压管Z1的正极，稳压管Z2的正极连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源+5V，三极管Q3的集电极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接接地电容C8的一端、与门U2的B端，与门U2的A端连接晶闸管VTL1的控制极，与门U2的Y端连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极连接地，三极管Q5的集电极连接反相器U3的引脚1。
本发明具体使用时，所述电源端功率预测电路采用积分器对接入的电源端功率进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，进入比较器与电源端低阈值功率信号对应的电压+15V进行比较后，低于电源端低阈值功率信号时，输出正向差值电压信号，经电容C5和电阻R15放电，电容C5和电阻R15之间的电压为接近于零，实现了反时限的功能，也即电源端功率越低，越快输出零信号，一路进入并行处理电路中光电耦合器U1的引脚2，另一路经放大纹波电压，反馈到三极管Q1的基极，线性电压经电感L1和电容C3加强滤波，以稳定比较器比较后电压，所述负荷端功率预测电路采用积分器对接入的负载功率进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，在相敏检波的同步控制下把输入的线性电压检波输出，进入预过载触发器，判断负载功率是否高于高阈值功率信号对应的电压+5V，高时，输出触发电压+5V，一路直接进入并行处理电路中与门U2的A端，另一路使晶闸管VTL1导通，经电容C6和电阻R12充电接近于线性电压（也即高压）进入并行处理电路中光电耦合器U1的引脚2，采用RC充电后输出，实现了正时限的功能，也即负荷端功率越高，越快输出高压信号，所述并行处理电路一路采用通过光电耦合器U1输入端输入的电压差，有电压差时，光电耦合器U1 导通，光电耦合器U1的引脚4输出低电平，经电阻R14和电容C9消抖后进入反相器U3的引脚1，来预测判断工作于过负荷状态，实现电源端正常工作时，过负荷的判断，另一路在电源端功率低于低阈值功率信号的2/3（也即电源端功率下降严重）时，欠压触发三极管Q3导通，+5V经电阻R10和电容C8消抖后进入与门U2的B端，同时在与门U2的A端接入预过载触发器输出触发电压+5V时，与门U2逻辑运算，输出高电平，进而触发三极管Q5导通，低电平进入反相器U3，来并行判断电源端是否工作于过负荷状态，实现电源端突然故障能及时传输到电力负荷控制器，以提高过负荷判断的可靠性，最后经反相器U3逻辑取反后送入电力负荷控制器，由电力负荷控制器及时对负载进行切换或接入备用电源端进行功率补偿，避免长期过负荷运行。

Claims (1)

1.一种电力控制装置，包括电源端功率预测电路、负荷端功率预测电路、并行处理电路，其特征在于，所述电源端功率预测电路采用积分器对接入的电源端功率进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，进入比较器比较后电压经电容C5、电阻R15放电一路进入并行处理电路，另一路经反馈滤波以稳定比较器比较后电压；
所述负荷端功率预测电路采用积分器对接入的负载功率进行积分运算，输出变化率成正比的线性电压，在相敏检波的同步控制下，进入预过载触发器，输出触发电压，一路直接进入并行处理电路，另一路使晶闸管VTL1导通，线性电压经电阻R12、电容C6充电进入并行处理电路；
所述并行处理电路采用通过光电耦合器U1输入端输入的电容C5、电阻R15放电电压和电阻R12、电容C6充电电压的电压差，以及与门U2对接入的触发电压和三极管Q3欠压导通电压的逻辑运算，输出高电平来并行判断电力线路是否工作于过负荷状态，最后经反相器U3逻辑取反后送入电力负荷控制器；
所述电源端功率预测电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接电源端功率信号，电阻R1的另一端分别连接运算放大器AR1的反相输入端、电阻R2的一端、电容C1的一端，运算放大器AR1的同相输入端连接地，运算放大器AR1的输出端分别连接电阻R2的另一端、电容C1的另一端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别连接三极管Q1的集电极、运算放大器AR4的反相输入端，运算放大器AR4的同相输入端连接电源+15V，运算放大器AR4的输出端连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别连接稳压管Z4的负极、电容C5的一端，稳压管Z4的正极连接地，电容C5的另一端分别连接接地电阻R15的一端、电容C4的一端，电容C4的另一端连接运算放大器AR5的同相输入端，运算放大器AR5的反相输入端连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端分别连接运算放大器AR5的输出端、电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别连接接地电容C3的一端、接地电感L1的一端，三极管Q1的集电极连接运算放大器AR4的同相输入端；
所述负荷端功率预测电路包括电阻R4，电阻R4的一端连接负载功率信号，电阻R4的另一端分别连接运算放大器AR2的反相输入端、电阻R5的一端、电容C2的一端，运算放大器AR2的同相输入端连接地，运算放大器AR2的输出端分别连接电阻R5的另一端、电容C5的另一端、电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端分别连接运算放大器AR3的反相输入端、电阻R9的一端，电阻R7的另一端分别连接三极管Q2的集电极、运算放大器AR3的同相输入端，三极管Q2的发射极连接地，三极管Q2的基极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别连接稳压管Z1的正极，稳压管Z1的负极连接运算放大器AR4的反相输入端，运算放大器AR3的输出端分别连接电阻R9的另一端、稳压管Z3的负极、晶闸管VTL1的正极，稳压管Z3的正极分别连接接地电容C7的一端、接地电阻R11的一端、三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极连接电源+5V，三极管Q4的发射极连接晶闸管VTL1的控制极，晶闸管VTL1的阴极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电容C6的一端，电容C6的另一端连接地；
所述并行处理电路包括光电耦合器U1、稳压管Z2，光电耦合器U1的引脚1连接电容C6的一端，光电耦合器U1的引脚2连接电容C5的另一端，光电耦合器U1的引脚3通过电阻R13连接地，光电耦合器U1的引脚4连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端分别连接接地电容C9的一端、反相器U3的引脚1，反相器U3的引脚2输出信号到电力负荷控制器，稳压管Z2的负极连接稳压管Z1的正极，稳压管Z2的正极连接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接电源+5V，三极管Q3的集电极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接接地电容C8的一端、与门U2的B端，与门U2的A端连接晶闸管VTL1的控制极，与门U2的Y端连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极连接地，三极管Q5的集电极连接反相器U3的引脚1。
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