CN112485656A - 一种继电器出口回路双光耦自检系统及自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种继电器出口回路双光耦自检系统及自检方法。一旦继电器出口回路中的器件出现损坏，导致回路击穿或者断线，则会引起断路器误出口或者拒动问题，对电力系统造成严重的危害。本发明采用的技术方案为：继电器的每个出口回路都包含单独的启动回路和动作回路；由启动回路和动作回路共同导通来驱动继电器的出口回路；在启动回路和动作回路中各设计了一个反馈光耦，利用两个反馈光耦单独对启动回路和动作回路的状态进行实时监测，实时检测出口回路的短路和断路异常，避免因自检导致的继电器误出口，提供继电器的可靠性。

Description

一种继电器出口回路双光耦自检系统及自检方法

技术领域

本发明属于智能断路器控制领域，具体地说是一种继电器出口回路双光耦自检系统及自检方法。

背景技术

目前的智能变电站中，一次设备的智能化尚未成熟，采用智能断路器控制单元实现对断路器的控制。智能断路器控制单元对上通过光纤连接保护、测控等二次设备，并接收下发的分合闸命令，对下通过出口回路将控制命令发至断路器操作机构，实现对断路器的分合闸操作。因此，一旦出口回路中的器件出现损坏，导致回路击穿或者断线，则会引起断路器误出口或者拒动问题，对电力系统造成严重的危害。

现有的出口回路设计，一种是出口回路无自检设计，当回路出现短路和断路情况装置无法进行告警，易出现误动、拒动的情况；还有一种是利用继电器的另外一副触点进行回采，这种的缺点是一旦回采的触点出现粘连或损坏，则会误报，且断路检测只能在继电器动作时做判断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种继电器出口回路双光耦自检系统及自检方法，其利用两个反馈光耦单独对启动回路和动作回路的状态进行实时监测，以避免因自检导致的继电器误出口，以提供继电器的可靠性。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种继电器出口回路双光耦自检系统，继电器的每个出口回路都包含单独的启动回路和动作回路；

所述的动作回路包括节点DZ_KIO、第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1；

节点DZ_KIO与第一动作光耦OP1的1端子连接，第一动作光耦OP1的2端子接地，第一动作光耦OP1的4端子连接继电器的一出口，第一动作光耦OP1的3端子分别连接第一MOS管Q1的G极和一个二极管的正极；

第一MOS管Q1的D极与第二动作光耦OP2的2端子连接，第二动作光耦OP2的1端子连接第二电源VCC2，第二动作光耦OP2的4端子连接第二电源VCC3，第二动作光耦OP2的3端子连接节点DZ_CHECK；

所述的启动回路包括节点QD_KIO、第一启动光耦OP3、第二启动光耦OP4和第二MOS管Q2；

节点QD_KIO与第一启动光耦OP3的1端子连接，第一启动光耦OP3的2端子接地，第一启动光耦OP3的4端子连接第二电源VCC2，第一启动光耦OP3的3端子连接第二MOS管Q2的G极；

第二MOS管Q2的D极分别连接所述二极管的负极和第二启动光耦OP4的2端子，第二动作光耦OP4的1端子连接第二电源VCC2，第二动作光耦OP4的4端子连接第二电源VCC3，第二动作光耦OP4的3端子用于连接节点QD_CHECK；

由启动回路和动作回路共同导通来驱动继电器的出口回路。

本发明在启动回路和动作回路中各设计了一个反馈光耦，利用两个反馈光耦单独对启动回路和动作回路的状态进行实时监测，实时检测出口回路的短路和断路异常。对于背景技术中提到的第2种出口回路设计，本发明双光耦自检系统中，因启动和动作中单个回路导通无法驱动继电器动作，所以在继电器未动作时，自检程序也可以分开给启动回路和动作回路发导通命令，通过判断反馈光耦的电位来实时检测回路的状态，并且能准确的定位到故障的回路。

进一步地，所述的继电器由第一电源VCC1供电。

本发明采用的另一种技术方案为：一种继电器出口回路双光耦自检方法，利用上述继电器出口回路双光耦自检系统进行自检，其步骤如下：

首先，进行所有继电器出口的启动回路的短路自检；

检测到异常时，继电器闭锁，并发出“出口X启动光耦短路”告警信号；未检测到异常后进行动作回路的短路自检；

检测到异常时，继电器闭锁，并发出“出口动作光耦短路”告警信号；在未检测到异常后开始进行启动回路的断路自检；

检测到异常时，继电器发出“出口X启动光耦开路”告警信号，未检测到异常时再进行动作回路的断路自检；

检测到异常时，继电器发出“出口X动作光耦开路”告警信号。

作为上述自检方法的补充，不管短路自检还是断路自检，都是每个出口回路依次进行。例如，在启动回路自检时，从出口1的启动回路开始检，检测完成后，开始出口2检测，依次检下去。继电器在自检时按照一定的顺序循环进行，是为了防止继电器的启动回路和动作回路同时导通而导致继电器误出口。

作为上述自检方法的补充，对同一个出口X，启动回路短路自检的过程如下：

当继电器未收到出口X的开出命令时，出口X回路的启动信号不发出，节点QD_KIO为低电平，第一启动光耦OP3不导通，第二MOS管Q2的S极和G极均为低电平，第二MOS管Q2不导通，第二启动光耦OP4也无法导通，节点QD_CHECK为低电平；当节点QD_KIO为低电平，但节点QD_CHECK为高电平，说明启动回路出现短路，继电器发出“出口X启动光耦短路”告警信号。

作为上述自检方法的补充，对同一个出口X，回路短路自检的过程如下：

当继电器未收到出口X的开出命令时，出口X回路的动作信号不发出，节点DZ_KIO为低电平，第一动作光耦OP1不导通，第一MOS管Q1的S极和D极均为低电平，Q1不导通，第二动作光耦OP2也无法导通，节点DZ_CHECK为低电平；当节点DZ_KIO为低电平，但节点DZ_CHECK为高电平，说明动作回路出现短路，继电器发出“出口X动作光耦短路”告警信号。

作为上述自检方法的补充，对同一个出口X，启动回路断路自检的过程如下：

当继电器未收到任何的开出命令，并且启动回路和动作回路的短路检测未有异常时，开始进行启动回路的断路自检；

当没有开出命令时，节点QD_KIO为低电平，第一启动光耦OP3、第二启动光耦OP4和第二MOS管Q2均不导通，节点QD_CHECK为低电平；继电器启动回路断路自检时，发出启动信号，节点QD_KIO为高电平，第一启动光耦OP3、第二启动OP4和第一MOS管Q2导通，正常情况下节点QD_CHECK会变为高电平，若节点QD_CHECK仍为低电平，说明出口X的启动回路出现断路，继电器发出“出口X启动光耦开路”告警信号。

作为上述自检方法的补充，对同一个出口X，动作回路断路自检的过程如下：

当继电器未收到任何的开出命令，并且启动回路和动作回路的短路检测未有异常时，开始进行动作回路的断路自检；

当没有开出命令时，节点DZ_KIO为低电平，第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1均不导通，节点DZ_CHECK为低电平；继电器动作回路断路自检时，发出动作信号，DZ_KIO为高电平，第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1导通，正常情况下节点DZ_CHECK会变为高电平，若节点DZ_CHECK仍为低电平，说明出口X的动作回路出现断路，继电器发出“出口X动作光耦开路”告警信号。

本发明采用出口回路由启动回路和动作回路共同导通来驱动，避免了因自检导致的继电器误出口，提高装置的可靠性。

本发明出口回路的双光耦自检具有实时性、准确性和可靠性，一旦回路出现异常时，装置能立刻发出告警或闭锁信号，避免了因出口回路异常导致的拒动、误动，保证电网的安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明出口回路双光耦自检系统的电路图；

图2为本发明出口回路双光耦自检系统自检的主流程图（图中的装置即为继电器）。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种继电器出口回路双光耦自检系统，如图1所示，继电器的每个出口回路都包含单独的启动回路和动作回路。

所述的动作回路包括节点DZ_KIO、第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1；节点DZ_KIO与第一动作光耦OP1的1端子连接，第一动作光耦OP1的2端子接地，第一动作光耦OP1的4端子连接继电器K1的一出口，第一动作光耦OP1的3端子分别连接第一MOS管Q1的G极和一个二极管的正极；

第一MOS管Q1的D极与第二动作光耦OP2的2端子连接，第二动作光耦OP2的1端子连接第二电源VCC2，第二动作光耦OP2的4端子连接第二电源VCC3，第二动作光耦OP2的3端子连接节点DZ_CHECK。

所述的启动回路包括节点QD_KIO、第一启动光耦OP3、第二启动光耦OP4和第二MOS管Q2；节点QD_KIO与第一启动光耦OP3的1端子连接，第一启动光耦OP3的2端子接地，第一启动光耦OP3的4端子连接第二电源VCC2，第一启动光耦OP3的3端子连接第二MOS管Q2的G极；

第二MOS管Q2的D极分别连接所述二极管的负极和第二启动光耦OP4的2端子，第二动作光耦OP4的1端子连接第二电源VCC2，第二动作光耦OP4的4端子连接第二电源VCC3，第二动作光耦OP4的3端子用于连接节点QD_CHECK。

由启动回路和动作回路共同导通来驱动继电器的出口回路。所述的继电器由第一电源VCC1供电。

本发明还提供一种继电器出口回路双光耦自检方法，如图2所示，利用上述继电器出口回路双光耦自检系统进行自检，其步骤如下：

首先，进行所有继电器出口的启动回路的短路自检；

检测到异常时，继电器闭锁，并发出“出口X启动光耦短路”告警信号；未检测到异常后进行动作回路的短路自检；

检测到异常时，继电器闭锁，并发出“出口X动作光耦短路”告警信号；在未检测到异常后开始进行启动回路的断路自检；

检测到异常时，继电器发出“出口X启动光耦开路”告警信号，未检测到异常时再进行动作回路的断路自检；

检测到异常时，继电器发出“出口X动作光耦开路”告警信号。

不管短路自检还是断路自检，都是每个出口回路依次进行。例如，在启动回路自检时，从出口1的启动回路开始检，检测完成后，开始出口2检测，依次检下去。继电器在自检时按照一定的顺序循环进行，是为了防止继电器的启动回路和动作回路同时导通而导致继电器误出口。

对同一个出口X，启动回路短路自检的过程如下：

当继电器未收到出口X的开出命令时，出口X回路的启动信号不发出，节点QD_KIO为低电平，第一启动光耦OP3不导通，第二MOS管Q2的S极和G极均为低电平，第二MOS管Q2不导通，第二启动光耦OP4也无法导通，节点QD_CHECK为低电平；当节点QD_KIO为低电平，但节点QD_CHECK为高电平，说明启动回路出现短路，继电器发出“出口X启动光耦短路”告警信号。

对同一个出口X，动作回路短路自检的过程如下：

当继电器未收到出口X的开出命令时，出口X回路的动作信号不发出，节点DZ_KIO为低电平，第一动作光耦OP1不导通，第一MOS管Q1的S极和D极均为低电平，Q1不导通，第二动作光耦OP2也无法导通，节点DZ_CHECK为低电平；当节点DZ_KIO为低电平，但节点DZ_CHECK为高电平，说明动作回路出现短路，继电器发出“出口X动作光耦短路”告警信号。

对同一个出口X，启动回路断路自检的过程如下：

当继电器未收到任何的开出命令，并且启动回路和动作回路的短路检测未有异常时，开始进行启动回路的断路自检；

当没有开出命令时，节点QD_KIO为低电平，第一启动光耦OP3、第二启动光耦OP4和第二MOS管Q2均不导通，节点QD_CHECK为低电平；继电器启动回路断路自检时，发出启动信号，节点QD_KIO为高电平，第一启动光耦OP3、第二启动OP4和第一MOS管Q2导通，正常情况下节点QD_CHECK会变为高电平，若节点QD_CHECK仍为低电平，说明出口X的启动回路出现断路，继电器发出“出口X启动光耦开路”告警信号。

对同一个出口X，动作回路断路自检的过程如下：

当继电器未收到任何的开出命令，并且启动回路和动作回路的短路检测未有异常时，开始进行动作回路的断路自检；

当没有开出命令时，节点DZ_KIO为低电平，第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1均不导通，节点DZ_CHECK为低电平；继电器动作回路断路自检时，发出动作信号，DZ_KIO为高电平，第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1导通，正常情况下节点DZ_CHECK会变为高电平，若节点DZ_CHECK仍为低电平，说明出口X的动作回路出现断路，继电器发出“出口X动作光耦开路”告警信号。

在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和变更，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种继电器出口回路双光耦自检系统，其特征在于，继电器的每个出口回路都包含单独的启动回路和动作回路；

所述的动作回路包括节点DZ_KIO、第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1；

节点DZ_KIO与第一动作光耦OP1的1端子连接，第一动作光耦OP1的2端子接地，第一动作光耦OP1的4端子连接继电器的一出口，第一动作光耦OP1的3端子分别连接第一MOS管Q1的G极和一个二极管的正极；

第一MOS管Q1的D极与第二动作光耦OP2的2端子连接，第二动作光耦OP2的1端子连接第二电源VCC2，第二动作光耦OP2的4端子连接第二电源VCC3，第二动作光耦OP2的3端子连接节点DZ_CHECK；

所述的启动回路包括节点QD_KIO、第一启动光耦OP3、第二启动光耦OP4和第二MOS管Q2；

节点QD_KIO与第一启动光耦OP3的1端子连接，第一启动光耦OP3的2端子接地，第一启动光耦OP3的4端子连接第二电源VCC2，第一启动光耦OP3的3端子连接第二MOS管Q2的G极；

第二MOS管Q2的D极分别连接所述二极管的负极和第二启动光耦OP4的2端子，第二动作光耦OP4的1端子连接第二电源VCC2，第二动作光耦OP4的4端子连接第二电源VCC3，第二动作光耦OP4的3端子用于连接节点QD_CHECK；

由启动回路和动作回路共同导通来驱动继电器的出口回路。

2.根据权利要求1所述的一种继电器出口回路双光耦自检系统，其特征在于，所述的继电器由第一电源VCC1供电。

3.一种继电器出口回路双光耦自检方法，利用权利要求1或2所述继电器出口回路双光耦自检系统进行自检，其特征在于，步骤如下：

首先，进行所有继电器出口的启动回路的短路自检；

检测到异常时，继电器闭锁，并发出“出口X启动光耦短路”告警信号；未检测到异常后进行动作回路的短路自检；

检测到异常时，继电器闭锁，并发出“出口X动作光耦短路”告警信号；在未检测到异常后开始进行启动回路的断路自检；

检测到异常时，继电器发出“出口X启动光耦开路”告警信号，未检测到异常时再进行动作回路的断路自检；

检测到异常时，继电器发出“出口X动作光耦开路”告警信号。

4.根据权利要求3所述的一种继电器出口回路双光耦自检方法，其特征在于，不管短路自检还是断路自检，都是每个出口回路依次进行。

5.根据权利要求3所述的一种继电器出口回路双光耦自检方法，其特征在于，对同一个出口X，启动回路短路自检的过程如下：

当继电器未收到出口X的开出命令时，出口X回路的启动信号不发出，节点QD_KIO为低电平，第一启动光耦OP3不导通，第二MOS管Q2的S极和G极均为低电平，第二MOS管Q2不导通，第二启动光耦OP4也无法导通，节点QD_CHECK为低电平；当节点QD_KIO为低电平，但节点QD_CHECK为高电平，说明启动回路出现短路，继电器发出“出口X启动光耦短路”告警信号。

6.根据权利要求3所述的一种继电器出口回路双光耦自检方法，其特征在于，对同一个出口X，动作回路短路自检的过程如下：

当继电器未收到出口X的开出命令时，出口X回路的动作信号不发出，节点DZ_KIO为低电平，第一动作光耦OP1不导通，第一MOS管Q1的S极和D极均为低电平，Q1不导通，第二动作光耦OP2也无法导通，节点DZ_CHECK为低电平；当节点DZ_KIO为低电平，但节点DZ_CHECK为高电平，说明动作回路出现短路，继电器发出“出口X动作光耦短路”告警信号。

7.根据权利要求3所述的一种继电器出口回路双光耦自检方法，其特征在于，对同一个出口X，启动回路断路自检的过程如下：

当继电器未收到任何的开出命令，并且启动回路和动作回路的短路检测未有异常时，开始进行启动回路的断路自检；

当没有开出命令时，节点QD_KIO为低电平，第一启动光耦OP3、第二启动光耦OP4和第二MOS管Q2均不导通，节点QD_CHECK为低电平；继电器启动回路断路自检时，发出启动信号，节点QD_KIO为高电平，第一启动光耦OP3、第二启动OP4和第一MOS管Q2导通，正常情况下节点QD_CHECK会变为高电平，若节点QD_CHECK仍为低电平，说明出口X的启动回路出现断路，继电器发出“出口X启动光耦开路”告警信号。

8.根据权利要求3所述的一种继电器出口回路双光耦自检方法，其特征在于，对同一个出口X，动作回路断路自检的过程如下：

当继电器未收到任何的开出命令，并且启动回路和动作回路的短路检测未有异常时，开始进行动作回路的断路自检；

当没有开出命令时，节点DZ_KIO为低电平，第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1均不导通，节点DZ_CHECK为低电平；继电器动作回路断路自检时，发出动作信号，DZ_KIO为高电平，第一动作光耦OP1、第二动作光耦OP2和第一MOS管Q1导通，正常情况下节点DZ_CHECK会变为高电平，若节点DZ_CHECK仍为低电平，说明出口X的动作回路出现断路，继电器发出“出口X动作光耦开路”告警信号。

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