CN111986939B - 一种断路器跳合闸控制系统及其监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种断路器跳合闸系统以及用于该断路器跳合闸控制系统的监控方法，通过光耦和继电器配合实现跳合闸回路快速、全面地监视，既能够实现快速数字量监视，又有继电器硬接点全面监视控制回路断线。该断路器跳合闸系统的监视回路与现有技术中的纯继电器监视回路相比，回路里的功率电阻发热明显降低，避免了电阻长期带电、发热严重的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及继电保护及相关领域，尤其是涉及一种断路器跳合闸控制系统及其监控方法。
背景技术
断路器在电力系统中起到控制和保护两个重要作用，一方面根据电网的运行需要，断路器控制一部分电力设备或线路投入或退出运行；另一方面当电力设备或线路发生故障时，在继电保护和自动装置的配合下，断路器迅速断开，切除故障，保护电力系统无故障部分正常运行。断路器跳合闸监视回路能够监视断路器控制回路的完好与异常，并提前有效告警，保障电力系统的可靠性。
目前，电力系统操作箱的跳合闸监视回路有两种监视方式。一种监视方式是通过继电器触点来监视跳合闸位置，输出接点到保护及有关信号回路，该种监视方式的缺点是一方面，继电器动作时间慢，会造成故障报警延时，另一方面，这种回路里串联的大功率电阻长期带电，发热严重，存在重大安全隐患；另一种监视方式是开入监视跳合闸回路，输出数字量到中央处理器，该种监视方式虽然监视速度快，但是仅能单独监视跳闸回路或者合闸回路，无法对控制回路断线进行判断。
发明内容
针对上述现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种断路器跳合闸控制系统及其监控方法，通过光耦和继电器配合实现跳合闸回路快速、全面地监视，既能够实现快速数字量监视，又有继电器硬接点全面监视控制回路断线。该中断路器跳合闸控制系统中的监视回路与目前存在的纯继电器监视回路相比，回路里的功率电阻发热明显降低，避免了电阻长期带电、发热严重的安全隐患。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种断路器跳合闸控制系统，包括：跳闸控制回路、合闸监视回路、合闸控制回路和跳闸监视回路；其中，
所述跳闸控制回路，用于当系统发出跳闸控制信号时，控制跳闸控制触点J1闭合,并使系统处于自保持状态；
所述合闸监视回路，并联于所述跳闸控制回路的跳闸线圈上，用于监视所述断路器是否处于合闸位置；
所述合闸控制回路，用于当系统发出合闸控制信号时，控制合闸控制触点J2闭合，并使系统处于自保持状态；
所述跳闸监视回路，并联于合闸控制回路的合闸线圈上，用于监视断路器是否处于跳闸位置。
进一步的，所述跳闸控制回路包括：跳闸控制触点J1、跳闸保持继电器TBJ、断路器常闭辅助触点A和跳闸线圈。
进一步的，所述合闸监视回路包括：直流电源的正负极+KM、-KM、分压电阻R1、R2、第一光耦1、断路器常闭辅助触点A和跳闸线圈。
进一步的，所述合闸控制回路包括：合闸控制触点J2、合闸保持继电器HBJ、断路器常开辅助触点B和合闸线圈。
进一步的，所述跳闸监视回路包括：直流电源的正负极+KM、-KM、分压电阻R3、R4、第二光耦2、断路器常开辅助触点B和合闸线圈。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种用于所述断路器跳合闸控制系统的监控方法，包括：
当系统发出跳闸控制信号时，跳闸控制触点J1闭合，跳闸保持继电器TBJ线圈带电，断路器常闭辅助触点A关闭，跳闸线圈带电，由于此时跳闸保持继电器TBJ线圈带电，所述跳闸保持继电器TBJ的TBJB触点闭合，系统处于自保持状态；
当系统发出合闸控制信号时，合闸控制触点J2闭合，合闸保持继电器HBJ线圈带电，断路器常开辅助触点B关闭，合闸线圈带电，此时由于合闸保持继电器HBJ线圈带电，所述跳闸保持继电器TBJ的HBJB触点闭合，系统处于自保持状态；
当跳闸线圈和合闸线圈都不带电时，所述合闸监视回路和跳闸监视回路都不带电，跳闸监视继电器TWJ和合位监视继电器继电器HWJ都不动作，所述跳闸监视继电器TWJ和合位监视继电器HWJ的常闭触点TWJB、HWJB均闭合，此时报告控制回路断线。
进一步的，当断路器跳闸完毕后，断路器常闭辅助触点A断开，跳闸线圈恢复不带电状态，断路器常开辅助触点B闭合，合闸线圈处于带电状态，合闸监视回路处于工作状态。
进一步的，当断路器合闸完毕后，断路器常开辅助触点B断开，合闸线圈恢复不带电状态，断路器常闭辅助触点A闭合，跳闸线圈处于带电状态，跳闸监视回路处于工作状态。
进一步的，当断路器处于合闸位置时，断路器常闭辅助触点A闭合，跳闸线圈带电，第一光耦1导通，所述第一光耦的第一输出信号HWKR0为高电平,所述第一输出信号HWKR0经过第一总线收发器U1处理后进入中央处理器，中央处理器据此判断断路器处于合闸位置，此时跳闸线圈带电，具备跳闸条件。
进一步的，当断路器处于跳闸位置时，断路器常开辅助触点B闭合，合闸线圈带电，第二光耦2导通，所述第二光耦的第二输出信号TWKR0信号为高电平，所述第二输出信号TWKR0经过第二总线收发器U2处理后进入中央处理器，中央处理器据此判断断路器处于跳闸位置，此时合闸线圈带电，具备合闸条件。
综上所述，本发明提供的一种断路器跳合闸系统以及用于该断路器跳合闸控制系统的监控方法，通过光耦和继电器配合实现跳合闸回路快速、全面地监视，既能够实现快速数字量监视，又有继电器硬接点全面监视控制回路断线。该断路器跳合闸系统的监视回路与现有技术中的纯继电器监视回路相比，回路里的功率电阻发热明显降低，避免了电阻长期带电、发热严重的安全隐患。
附图说明
图1是本发明的跳合闸控制回路和监视回路示意图。
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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
为了解决现有技术中断路器监控设备存在的动作时间慢、安全性能较低，或者功能不全面的缺陷，本发明提供了一种断路器跳合闸系统以及用于该断路器跳合闸控制系统的监控方法，通过光耦和继电器配合实现跳合闸回路快速、全面地监视，既能够实现快速数字量监视，又有继电器硬接点全面监视控制回路断线。
下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个方面，本发明提供一种断路器跳合闸系统，包括：跳闸控制回路、合闸监视回路、合闸控制回路和跳闸监视回路。如图1所示，所述跳闸控制回路，用于当系统发出跳闸控制信号时，控制跳闸控制触点J1闭合,此时跳闸保持继电器TBJ的线圈带电，断路器常闭辅助触点A闭合，跳闸线圈带电。由于此时跳闸保持继电器TBJ线圈带电，所述跳闸保持继电器TBJ的触点TBJB闭合，系统处于自保持状态。根据某些实施例，所述跳闸控制回路包括：跳闸控制触点J1、跳闸保持继电器TBJ和断路器常闭辅助触点A。所述跳闸控制触点J1的一端连接跳闸保持继电器TBJ的一端，所述跳闸保持继电器TBJ的另一端连接所述断路器常闭辅助触点A，所述断路器常闭辅助触点A连接跳闸线圈，所述跳闸控制回路连接于直流电源正极+KM和直流电负正极-KM之间。
当断路器跳闸完毕后，断路器常闭辅助触点A断开，跳闸线圈恢复不带电状态，断路器常开辅助触点B闭合，合闸线圈处于带电状态，合闸监视回路处于工作状态。
所述合闸监视回路，并联于所述跳闸控制回路的跳闸线圈上，用于监视所述断路器是否处于合闸位置。根据某些实施例，所述合闸监视回路进一步地包括：直流电源正极+KM、分压电阻R1、第一光耦1的原边、分压电阻R2、断路器常闭辅助触点A、跳闸线圈和直流电源负极-KM。所述直流电源正极+KM连接分压电阻R1的一端，所述分压电阻R1的另一端连接第一光耦1的原边第一端子，第一光耦1的原边第二端子连接分压电阻R2的一端，所述分压电阻R2的另一端连接断路器常闭辅助触点A，所述断路器常闭辅助触点A与跳闸线圈连接，所述跳闸线圈的另一端连接直流电源负极-KM。
当断路器处于合闸位置时，断路器常闭辅助触点A闭合，跳闸线圈带电，第一光耦1导通，所述第一光耦1的第一输出信号HWKR0信号取得高电平,经过第一总线收发器U1后，同时得到第一总线收发器U1处理后的数字输出信号HWKR1和HWKR1’，此时得到所述数字输出信号HWKR1和HWKR1’均为高电平。所述数字输出信号HWKR1’的高电平信号直接进入中央处理器，中央处理器由此判断出断路器现在处于合闸位置，此时跳闸线圈带电，具备跳闸条件。所述数字输出信号HWKR1高电平信号驱动三极管Q1导通，进而驱动合位监视继电器HWJ动作，所述合位监视继电器HWJ常闭触点HWJB断开。
所述合闸控制回路，用于当系统发出合闸控制信号时，控制合闸控制触点J2闭合，合闸保持继电器HBJ线圈带电，断路器常开辅助触点B关闭，合闸线圈带电，此时由于合闸保持继电器HBJ线圈带电，所述合闸保持继电器HBJ的HBJB触点闭合，并使系统处于自保持状态。根据某些实施例，所述合闸控制回路包括：合闸控制触点J2、合闸保持继电器HBJ、断路器常开辅助触点B和合闸线圈。所述合闸控制触点J2的一端连接合闸保持继电器HBJ的一端，所述合闸保持继电器HBJ的另一端连接所述断路器常开辅助触点B，所述断路器常开辅助触点B连接合闸线圈，所述合闸控制回路连接于直流电源正极+KM和直流电负正极-KM之间。
当断路器合闸完毕后，断路器常开辅助触点B断开，合闸线圈恢复不带电状态，断路器常闭辅助触点A闭合，跳闸线圈处于带电状态，跳闸监视回路处于工作状态。
所述跳闸监视回路，并联于合闸控制回路的合闸线圈上，用于监视断路器是否处于跳闸位置。所述跳闸监视回路进一步地包括：直流电源正极+KM、分压电阻R3、第二光耦2的原边、分压电阻R4、断路器常开辅助触点B、合闸线圈和直流电源负极-KM。所述直流电源正极+KM连接分压电阻R3的一端，所述分压电阻R3的另一端连接第二光耦2的原边第一端子，第二光耦2的原边第二端子连接分压电阻R4的一端，所述分压电阻R4的另一端连接断路器断路器常开辅助触点B，所述断路器常开辅助触点B与合闸线圈连接，所述合闸线圈的另一端连接直流电源负极-KM。
当断路器处于跳闸位置时，断路器常开辅助触点B闭合，合闸线圈带电，第二光耦2导通，第一输出信号HWKR0信号取得高电平，经第二总线收发器U2后，同时得到第二总线收发器U2处理后的数字输出信号TWKR1和TWKR1’此时得到所述数字输出信号TWKR1和TWKR1’均为高电平。所述数字输出信号TWKR1’的高电平信号直接进入中央处理器，中央处理器由此判断出断路器现在处于跳闸位置，此时合闸线圈带电，具备合闸条件。所述数字输出信号TWKR1高电平信号驱动三极管Q2导通，进而驱动跳闸监视继电器TWJ动作，所述跳闸监视继电器TWJ常闭触点TWJB断开。根据某些实施例，所述跳闸监视回路和所述合闸回路中的驱动三极管Q1和Q2也可以替换成驱动光耦。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于所述断路器跳合闸控制系统的监控方法，包括：
当系统发出跳闸控制信号时，跳闸控制触点J1闭合，跳闸保持继电器TBJ线圈带电，断路器常闭辅助触点A关闭，跳闸线圈带电，由于此时跳闸保持继电器TBJ线圈带电，所述跳闸保持继电器TBJ的TBJB触点闭合，系统处于自保持状态；当断路器跳闸完毕后，断路器常闭辅助触点A断开，跳闸线圈恢复不带电状态，断路器常开辅助触点B闭合，合闸线圈处于带电状态，合闸监视回路处于工作状态。
当系统发出合闸控制信号时，合闸控制触点J2闭合，合闸保持继电器HBJ线圈带电，断路器常开辅助触点B关闭，合闸线圈带电，此时由于合闸保持继电器HBJ线圈带电，所述跳闸保持继电器TBJ的HBJB触点闭合，系统处于自保持状态；当断路器合闸完毕后，断路器常开辅助触点B断开，合闸线圈恢复不带电状态，断路器常闭辅助触点A闭合，跳闸线圈处于带电状态，跳闸监视回路处于工作状态。
当断路器处于合闸位置时，断路器常闭辅助触点A闭合，跳闸线圈带电，第一光耦1导通，所述第一光耦的第一输出信号HWKR0为高电平,所述第一输出信号HWKR0经过第一总线收发器U1处理后进入中央处理器，中央处理器据此判断断路器处于合闸位置，此时跳闸线圈带电，具备跳闸条件。
当断路器处于跳闸位置时，断路器常开辅助触点B闭合，合闸线圈带电，第二光耦2导通，所述第二光耦的第二输出信号TWKR0信号为高电平，所述第二输出信号TWKR0经过第二总线收发器U2处理后进入中央处理器，中央处理器据此判断断路器处于跳闸位置，此时合闸线圈带电，具备合闸条件。
当跳闸线圈和合闸线圈都不带电时，所述合闸监视回路和跳闸监视回路都不带电，跳闸监视继电器TWJ和合位继电器HWJ都不动作，所述跳闸监视继电器和合位监视继电器的常闭触点TWJB、HWJB均闭合，此时报告控制回路断线。控制回路断线是一种非常危险的状态，因此在这种状态下，系统既无法切除故障线路，即执行跳闸动作，也无法正常投入电力设备或者线路，即执行合闸动作。本发明对控制回路断线状态进行监视以及判断，能够有效避免上述危险状态的发生。
综上所述，本发明提供了一种断路器跳合闸系统以及用于该断路器跳合闸控制系统的监控方法，通过光耦和继电器配合实现跳合闸回路快速、全面地监视，既能够实现快速数字量监视，又有继电器硬接点全面监视控制回路断线。并且本发明实现了对控制回路断线状态进行监视以及判断，能够有效避免上控制回路断线这一危险状态的发生。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (4)
1.一种断路器跳合闸控制系统，其特征在于，包括：跳闸控制回路、合闸监视回路、合闸控制回路和跳闸监视回路；其中，
所述跳闸控制回路，用于当系统发出跳闸控制信号时，控制跳闸控制触点(J1)闭合,并使系统处于自保持状态；所述跳闸控制回路包括：跳闸控制触点(J1)、跳闸保持继电器(TBJ)、断路器常闭辅助触点(A)和跳闸线圈；
所述合闸监视回路，并联于所述跳闸控制回路的跳闸线圈上，用于监视所述断路器是否处于合闸位置；所述合闸监视回路包括：直流电源的正负极(+KM、-KM)、第一分压电阻(R1)、第二分压电阻(R2)、第一光耦、断路器常闭辅助触点(A)和跳闸线圈，第一分压电阻(R1)连接在直流电源的正极和第一光耦之间，第二分压电阻(R2)一端连接第一光耦，另一端连接断路器常闭辅助触点(A)；所述第一光耦的输出端经过第一总线收发器(U1)后，分别连接至中央处理器和第一三极管(Q1)的控制极，第一三极管(Q1)的集电极连接合位监视继电器(HWJ)，发射极接地；
所述合闸控制回路，用于当系统发出合闸控制信号时，控制合闸控制触点(J2)闭合，并使系统处于自保持状态；所述合闸控制回路包括：合闸控制触点(J2)、合闸保持继电器(HBJ)、断路器常开辅助触点(B)和合闸线圈；
所述跳闸监视回路，并联于合闸控制回路的合闸线圈上，用于监视断路器是否处于跳闸位置；所述跳闸监视回路包括：直流电源的正负极(+KM、-KM)、第三分压电阻(R3)、第四分压电阻(R4)、第二光耦(2)、断路器常开辅助触点(B)和合闸线圈，第三分压电阻(R3)连接在直流电源的正极和第二光耦之间，第四分压电阻(R4)一端连接第一光耦，另一端连接断路器常开辅助触点(B)；所述第二光耦的输出端经过第二总线收发器(U2)后，分别连接至中央处理器和第二三极管(Q2)的控制极，第二三极管(Q2)的集电极连接跳闸监视继电器(TWJ)，发射极接地。
2.一种用于如权利要求1中所述的断路器跳合闸控制系统的监控方法，其特征在于，包括：
当系统发出跳闸控制信号时，跳闸控制触点(J1)闭合，跳闸保持继电器(TBJ)线圈带电，断路器常闭辅助触点(A)关闭，跳闸线圈带电，由于此时跳闸保持继电器(TBJ)线圈带电，所述跳闸保持继电器(TBJ)的第一触点(TBJB)闭合，系统处于自保持状态；
当系统发出合闸控制信号时，合闸控制触点(J2)闭合，合闸保持继电器(HBJ)线圈带电，断路器常开辅助触点(B)关闭，合闸线圈带电，此时由于合闸保持继电器(HBJ)线圈带电，所述跳闸保持继电器(TBJ)的第二触点(HBJB)闭合，系统处于自保持状态；
当跳闸线圈和合闸线圈都不带电时，所述合闸监视回路和跳闸监视回路都不带电，跳闸监视继电器(TWJ)和合位监视继电器(HWJ)都不动作，所述跳闸监视继电器(TWJ)和合位监视继电器(HWJ)的常闭触点(TWJB、HWJB)均闭合，此时报告控制回路断线；
当断路器处于合闸位置时，断路器常闭辅助触点(A)闭合，跳闸线圈带电，第一光耦(1)导通，所述第一光耦的第一输出信号(HWKR0)为高电平,经过第一总线收发器(U1)后，同时得到第一总线收发器(U1)处理后的第一数字输出信号(HWKR1)和第二数字输出信号(HWKR1’)；所述第二数字输出信号(HWKR1’)的高电平信号直接进入中央处理器，中央处理器由此判断出断路器现在处于合闸位置，此时跳闸线圈带电，具备跳闸条件；所述第一数字输出信号(HWKR1)高电平信号驱动第一三极管(Q1)导通，进而驱动合位监视继电器HWJ动作，所述合位监视继电器(HWJ)常闭触点(HWJB)断开；
当断路器处于跳闸位置时，断路器常开辅助触点(B)闭合，合闸线圈带电，第二光耦(2)导通，所述第二光耦的第二输出信号(TWKR0)信号为高电平，同时得到第二总线收发器(U2)处理后的第一数字输出信号(TWKR1)和第二数字输出信号(TWKR1’)，所述第二数字输出信号(TWKR1’)的高电平信号直接进入中央处理器，中央处理器由此判断出断路器现在处于跳闸位置，此时合闸线圈带电，具备合闸条件；所述第一数字输出信号(TWKR1)的高电平信号驱动第二三极管(Q2)导通，进而驱动跳闸监视继电器(TWJ)动作，所述跳闸监视继电器(TWJ)常闭触点(TWJB)断开。
3.根据权利要求2所述的监控方法，其特征在于，当断路器跳闸完毕后，断路器常闭辅助触点(A)断开，跳闸线圈恢复不带电状态，断路器常开辅助触点(B)闭合，合闸线圈处于带电状态，合闸监视回路处于工作状态。
4.根据权利要求3所述的监控方法，其特征在于，当断路器合闸完毕后，断路器常开辅助触点(B)断开，合闸线圈恢复不带电状态，断路器常闭辅助触点(A)闭合，跳闸线圈处于带电状态，跳闸监视回路处于工作状态。
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