CN112863939B - 一种启动继电器开启控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种启动继电器开启控制方法及装置，通过控制器产生两路控制信号组串联开启启动继电器的双重设计，只有两路控制信号组同时有效时，启动继电器才会动作闭合，大大降低了启动继电器误动作的机率，提高了独立CPU运行的继电保护控制装置的出口安全性，有效避免了与独立CPU运行错误导致的装置误出口问题，提升电力系统的稳定运行性能。

Description

一种启动继电器开启控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种启动继电器开启控制方法及装置。

背景技术

目前单CPU插件独立运行的继电保护控制程序的出口启动继电器QD的开启方式通常仅有差分控制回路，该差分控制回路的控制电路图如图1所示。图1中，CPU处理器的输出管脚输出的START_P与START_N信号状态控制启动继电器QD的导通与关断。当START_P信号为高电平、START_N信号为低电平时，三极管Q18导通，将开关U20的G管脚信号变为低电平，开关U20闭合，将其管脚S端的高电平5.0VCC从其管脚D端输出信号+5V_QD，使启动继电器QD动作电压满足，出口节点闭合。当START_P信号为低电平、START_N信号为任意状态时或START_N信号为高电平、START_P信号为任意状态时，三极管Q18不能导通，开关U20的G管脚信号始终为高电平，开关U20为断开状态，其管脚S端的高电平不能通过其管脚D端输出，启动继电器QD的动作电压不满足，出口节点断开。START_P信号、START_N信号与启动继电器QD动作关系如表1所示。

表1 START_P信号、START_N信号与启动继电器QD动作关系

当CPU处理器正常工作时，控制START_P信号、START_N信号高低电平的反转，到达控制启动继电器QD的动作与返回目的。当CPU处理器异常时，例如程序混乱、寄存器故障等，造成差分信号START_P、START_N有25％的机率造成误动作开启启动继电器QD，启动继电器控制的可靠性较低。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种提高开启启动继电器可靠性的方法，通过控制器产生两路控制信号组串联开启启动继电器的双重设计实现，极大地提高了控制开启启动继电器的可靠性。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种启动继电器开启控制方法，包括步骤：

输出第一控制信号组和第二控制信号组，所述第二控制信号组的信号状态与所述第一控制信号组的信号状态相关；

当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，向启动继电器输出启动信号，所述启动继电器动作。

进一步的，所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，通过启动开关输出启动信号。

进一步的，所述第一控制信号组有效时，通过第一开关和第二开关为启动开关提供启动电源。

进一步的，所述第二控制信号组有效时，通过第三开关为启动开关提供使能信号。

进一步的，所述第二控制信号组的信号状态与所述第一控制信号组的信号状态相关，包括当输出所述第一控制信号组有效时，使得输出所述第二控制信号组有效。

根据本发明的另一个方面，提供了一种启动继电器开启控制装置，包括控制模块、信号传输模块和启动继电器；其中，

所述控制模块，输出第一控制信号组和第二控制信号组，所述第二控制信号组的信号状态与所述第一控制信号组的信号状态相关；

所述信号传输模块，当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，向启动继电器输出启动信号，所述启动继电器动作。

进一步的，所述信号传输模块包括启动开关，当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，通过启动开关输出启动信号。

进一步的，所述信号传输模块还包括第一开关和第二开关，第一控制信号组有效时，通过第一开关和第二开关为启动开关提供启动电源。

进一步的，所述信号传输模块还包括第三开关，所述第二控制信号组有效时，通过第三开关为启动开关提供使能信号。

进一步的，所述控制模块使得当所述第一控制信号组有效时，所述第二控制信号组有效。

综上所述，本发明提供了一种启动继电器开启控制方法及装置，通过控制器产生两路控制信号组串联开启启动继电器的双重设计，只有两路控制信号组同时有效时，启动继电器才会动作闭合，大大降低了启动继电器误动作的机率，提高了独立CPU运行的继电保护控制装置的出口安全性，有效避免了与独立CPU运行错误导致的装置误出口问题，提升电力系统的稳定运行性能。

附图说明

图1是现有技术启动继电器差分控制回路的控制电路图；

图2是本发明启动继电器开启控制方法的流程图；

图3是本发明第一实施例启动继电器开启控制回路的控制电路图；

图4是本发明第二实施例启动继电器开启控制回路的控制电路图；

图5是本发明第三实施例启动继电器开启控制回路的控制电路图；

图6是本发明启动继电器开启控制装置的构成框图。

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。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一组实施例，提供了一种启动继电器开启控制方法，图2示出了该控制方法的流程图，包括步骤：

输出第一控制信号组和第二控制信号组，所述第二控制信号组与所述第一控制信号组相关。

当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，向启动继电器输出启动信号，所述启动继电器动作。

图3示出了根据第一实施例启动继电器开启控制回路的控制电路图，以下结合图3对该实施例进行详细说明。图3中，控制信号组通过CPU处理器和FPGA芯片输出，经过开关电路的传输之后，输出值启动开关U21，启动开关U21用于输出启动信号+5V_QD至启动继电器QD，从而开启启动继电器。

CPU处理器的输出管脚输出第一控制信号组，其中包括START_P与START_N，通过START_P与START_N信号状态控制第二开关U20的启动电源信号+5V_QD’。当START_P信号为高电平、START_N信号为低电平时，三极管Q18导通，三极管Q18可以作为第一开关，将第二开关U20的G管脚信号变为低电平，第二开关U20闭合，将其管脚S端的高电平5.0VCC从其管脚D端输出，为启动开关U21提供启动电源+5V_QD’。

FPGA芯片的输出管脚输出第二控制信号组，其中包括START_P’与START_N’，START_P’与START_N’的信号状态控制启动开关U21的开合，以提供启动电源信号+5V_QD。当START_P’信号为高电平、START_N’信号为低电平时，三极管Q1导通，三极管Q1可以作为第三开关，将启动开关U21的G管脚信号变为低电平，以作为使能信号使得启动开关U21闭合，将其管脚S端的高电平+5V_QD’从其管脚D端输出为启动信号+5V_QD，使启动继电器QD动作电压满足，出口节点闭合。其中，FPGA芯片的输出START_P’与START_N’信号状态受CPU处理器的控制，即第二控制信号组与所述第一控制信号组相关，CPU处理器输出START_P信号为高电平、START_N信号为低电平的同时，通过编码报文控制FPGA芯片输出START_P’信号为高电平、START_N’信号为低电平。START_P信号、START_N信号、状态START_P’信号、START_N’信号与启动继电器QD动作关系如表2所示。

表2 START_P、START_N、START_P’、START_N’信号与启动继电器QD动作关系

CPU处理器正常工作时，控制START_P信号、START_N信号高低电平的反转，同时通过编码报文控制FPGA芯片输出START_P’信号、START_N’信号高低电平的反转，到达控制启动继电器QD的动作与返回目的。当CPU处理器异常时，例如程序混乱、寄存器故障等，造成差分信号START_P、START_N输出，并导致FPGA芯片输出差分信号START_P’、START_N’时，仅有6.25％的机率造成误动作开启启动继电器QD。由以上实施例可以看出，通过控制器产生两路控制信号组串联开启启动继电器的双重设计，提高了独立CPU运行的继电保护控制装置的出口安全性，有效避免了与独立CPU运行错误导致的装置误出口问题，提升了电力系统的稳定运行性能。

通过控制器产生两路控制信号组串联开启启动继电器的控制方法，还可以通过其他控制回路实现，根据本发明的第二个实施例，通过使用双差分启动控制电路产生两路控制信号组串联控制启动继电器QD，降低异常启动机率。图4示出了根据第二实施例启动继电器开启控制回路的控制电路图，以下结合图4对该实施例进行详细说明。图4中，第一控制信号组和第二控制信号组均由CPU处理器输出，CPU处理器的输出管脚输出的START_P与START_N信号可以作为第一控制信号组，START_P与START_N信号状态控制第二开关U20的启动电源信号+5V_QD’；CPU处理器的输出管脚输出的START_P’与START_N’信号可以作为第二控制信号组，START_P’与START_N’信号状态控制启动开关U21的开合，提供启动信号+5V_QD。当START_P信号为高电平、START_N信号为低电平时，三极管Q18导通，三极管Q18作为第一开关，将第二开关U20的G管脚信号变为低电平，第二开关U20闭合，将其管脚S端的高电平5.0VCC从其管脚D端输出，为启动开关U21提供启动电源+5V_QD’；当START_P’信号为高电平、START_N’信号为低电平时，三极管Q1导通，三极管Q1作为第三开关，将启动开关U21的G管脚信号变为低电平，启动开关U21闭合，将其管脚S端的高电平+5V_QD’从其管脚D端输出，使启动继电器QD动作电压满足，出口节点闭合。START_P信号、START_N信号、START_P’信号、START_N’信号与启动继电器QD动作关系如表3所示。

表3 START_P、START_N、START_P’、START_N’信号与启动继电器QD动作关系

CPU处理器正常工作时，同时控制START_P信号、START_N信号、START_P’信号、START_N’信号高低电平的反转，达到控制启动继电器QD的动作与返回。当CPU处理器异常时，例如程序混乱、寄存器故障等，造成差分信号START_P、START_N、START_P’、START_N’输出，仅有12.5％的机率造成误动作开启启动继电器QD。

还可以通过将差分启动回路与软件编码启动回路串联顺序调整来生成双重控制信号。根据本发明的第三个实施例，通过将差分启动回路与软件编码启动回路串联顺序调整来产生两路控制信号组串联控制启动继电器QD，降低异常启动机率。图5示出了根据第三实施例启动继电器开启控制回路的控制电路图，以下结合图5对该实施例进行详细说明。图5中，将CPU处理器生成的控制信号组与FPGA芯片生成的控制信号组输出与后级电路的连接交换调整。FPGA芯片的输出管脚输出第一控制信号组，其中包括START_P’与START_N’信号，START_P’与START_N’信号状态控制第二开关U20的开合，提供启动电源信号+5V_QD’。当START_P’信号为高电平、START_N’信号为低电平时，三极管Q1导通，三极管Q1作为第一开关，将第二开关U20的G管脚信号变为低电平，第二开关U20闭合，将其管脚S端的高电平5.0VCC从其管脚D端输出，为启动开关U21提供输入电源+5V_QD’；FPGA芯片的输出START_P’与START_N’信号状态受CPU处理器的控制，CPU处理器输出START_P信号为高电平、START_N信号为低电平时，通过编码报文控制FPGA芯片输出START_P’信号为高电平、START_N’信号为低电平。CPU处理器的输出管脚输出第二控制信号组，其中包括START_P与START_N信号，START_P与START_N信号状态控制启动开关U21的启动信号+5V_QD。当START_P信号为高电平、START_N信号为低电平时，三极管Q18导通，三极管Q18作为第三开关，将启动开关U21的G管脚信号变为低电平，启动开关U21闭合，将其管脚S端的高电平从其管脚D端输出，使启动继电器QD动作电压满足，出口节点闭合。START_P信号、START_N信号、状态START_P’信号、START_N’信号与启动继电器QD动作关系如表4所示。

表4 START_P、START_N、START_P’、START_N’信号与启动继电器QD动作关系

CPU处理器正常工作时，控制START_P信号、START_N信号高低电平的反转，同时通过编码报文控制FPGA芯片输出START_P’信号、START_N’信号高低电平的反转，达到控制启动继电器QD的动作与返回。当CPU处理器异常时，；例如程序混乱、寄存器故障等，造成差分信号START_P、START_N，FPGA芯片输出START_P’、START_N’仅有6.25％的机率造成误动作开启启动继电器QD。

根据本发明的另一组实施例，提供了一种启动继电器开启控制装置，该装置的构成框图如图6所示，该装置包括控制模块、信号传输模块和启动继电器。

控制模块，输出第一控制信号组和第二控制信号组，所述第二控制信号组与所述第一控制信号组相关。其中，控制模块可以根据本发明上文中第一至第三实施例提供的技术方案，通过CPU处理器与FPGA芯片共同实现，或者仅由CPU处理器来实现。第一控制信号组和第二控制信号组均可以包括两个差分信号。第二控制信号组与所述第一控制信号组相关，包括第一和第二控制信号组同时有效。

信号传输模块，当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，向启动继电器输出启动信号，所述启动继电器动作。其中，该信号传输模块包括启动开关，当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，通过启动开关输出启动信号。该信号传输模块还包括第一开关、第二开关和第三开关，第一控制信号组有效时，通过第一开关和第二开关为启动开关提供启动电源。所述第二控制信号组有效时，通过第三开关为启动开关提供使能信号。其中，第一开关可以通过第一至第三实施例中的三极管Q1或Q18实现，第二开关可以通过第一至第三实施例中的开关U20实现，第三开关可以通过第一至第三实施例中的三极管Q18或Q1实现，启动开关可以通过第一至第三实施例中的开关U21实现。各个模块的具体工作方式可以参照第一至第三实施例的技术方案。

综上所述，本发明涉及一种启动继电器开启控制方法及装置，通过控制器产生两路控制信号组串联开启启动继电器的双重设计，只有两路控制信号组同时有效时，启动继电器才会动作闭合，大大降低了启动继电器误动作的机率，提高了独立CPU运行的继电保护控制装置的出口安全性，有效避免了与独立CPU运行错误导致的装置误出口问题，提升电力系统的稳定运行性能。

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 (6)

1.一种启动继电器开启控制方法，其特征在于，包括步骤：

输出第一控制信号组和第二控制信号组，所述第二控制信号组的信号状态与所述第一控制信号组的信号状态相关；

当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，向启动继电器输出启动信号，所述启动继电器动作；所述第二控制信号组的信号状态与所述第一控制信号组的信号状态相关，包括当输出所述第一控制信号组有效时，使得输出所述第二控制信号组有效；

所述第一控制信号组有效时，通过第一开关和第二开关为启动开关提供启动电源，所述第二控制信号组有效时，通过第三开关为启动开关提供使能信号，其中，所述第一控制信号组为START_P信号和START_N信号，第二控制信号组为START_P’信号和START_N’信号，START_P信号为高电平、START_N信号为低电平的同时，通过编码报文控制START_P’信号为高电平、START_N’信号为低电平；

当START_P信号为高电平、START_N信号为低电平时，三极管Q18导通，三极管Q18作为第一开关，将第二开关U20的G管脚信号变为低电平，第二开关U20闭合，将其管脚S端的高电平从其管脚D端输出，为启动开关U21提供启动电源；

当START_P’信号为高电平、START_N’信号为低电平时，三极管Q1导通，三极管Q1作为第三开关，将启动开关U21的G管脚信号变为低电平，以作为使能信号使得启动开关U21闭合，将其管脚S端的高电平从其管脚D端输出为启动信号，使启动继电器QD动作电压满足，出口节点闭合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，通过启动开关输出启动信号。

3.一种启动继电器开启控制装置，其特征在于，基于权利要求1或2所述的控制方法对启动继电器进行开启控制，包括控制模块、信号传输模块和启动继电器；其中，

所述控制模块，输出第一控制信号组和第二控制信号组，所述第二控制信号组的信号状态与所述第一控制信号组的信号状态相关；

所述信号传输模块，当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，向启动继电器输出启动信号，所述启动继电器动作；

所述控制模块使得当所述第一控制信号组有效时，所述第二控制信号组有效。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号传输模块包括启动开关，当所述第一控制信号组和第二控制信号组均为有效时，通过启动开关输出启动信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号传输模块还包括第一开关和第二开关，第一控制信号组有效时，通过第一开关和第二开关为启动开关提供启动电源。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号传输模块还包括第三开关，所述第二控制信号组有效时，通过第三开关为启动开关提供使能信号。