CN113359021B - 静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，所述判断系统包括超宽范围供电电路单元、信号滤波电路单元、精密方波法角差变换电路单元、精密计数法角差比较单元和精密幅差比较闭锁电路单元；所述超宽范围供电电路单元的信号输出端与所述信号滤波电路单元的信号输入端相连；所述信号滤波电路单元的信号输出端与所述精密方波法角差变换电路单元的信号输入端相连；所述精密方波法角差变换电路单元的角差信号输出端与所述精密计数法角差比较单元的角差信号输入端相连；所述精密方波法角差变换电路单元的幅值信号输出端与所述精密幅差比较闭锁电路单元的幅值信号输入端相连。

Description

静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统

技术领域

本发明提出了静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，属于电力电子技术领域。

背景技术

随着电力系统快速的发展，电力系统自动化程度越来越高，电力输变电及配电网系统中同期检查的精度要求越来越高，可靠性要求越来越高，同期检查继电器作为自动重合闸、备用电源自投装置以及其它需要同期检查的重要判断元件，现有技术中，传统继电器在应用中受外部电源的供电限制，或受电源浪涌，造成误动或拒动或误差大的现象时有发生，给设备运行的留下隐患，严重影响了自动化系统的安全可靠性。

发明内容

本发明提供了静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，用以解决电力系统同期控制领域的同期检查元件在现场应用出现检测条件不充分的问题，适用于变电站自动重合闸、备用电源自投装置以及其它需要同期检查的设备中，所采取的技术方案如下：

本发明提出的一种静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，所述判断系统包括超宽范围供电电路单元1、信号滤波电路单元2、精密方波法角差变换电路单元3、精密计数法角差比较单元4和精密幅差比较闭锁电路单元5；所述超宽范围供电电路单元1的信号输出端与所述信号滤波电路单元2的信号输入端相连；所述信号滤波电路单元2的信号输出端与所述精密方波法角差变换电路单元3的信号输入端相连；所述精密方波法角差变换电路单元3的角差信号输出端与所述精密计数法角差比较单元4的角差信号输入端相连；所述精密方波法角差变换电路单元3的幅值信号输出端与所述精密幅差比较闭锁电路单元5的幅值信号输入端相连；所述超宽范围供电电路单元1的电源信号输出端分别与信号滤波电路单元2、精密方波法角差变换电路单元3、精密计数法角差比较单元4和精密幅差比较闭锁电路单元5的电源信号输入端相连；

所述超宽范围供电电路单元1包括电源管理电路11、启动单元12、驱动信号管理单元13、功率单元14、监视反馈单元15和DC-DC隔离输出单元16；所述电源管理电路11用于检测和接收所述启动单元12和驱动信号管理单元13的反馈信息，并对启动单元12和驱动信号管理单元13发送控制命令；所述驱动信号管理单元13控制所述功率单元14和监视反馈单元15的输出端的负载、保护和预置端的预值信息，所述DC-DC隔离输出单元16对功率单元14输出的电源信号进行电源隔离。

进一步地，所述监视反馈单元15包括负载检测电路、保护信号电路和反馈信号电路；所述负载检测电路的信号输入端与所述功率单元14的负载信号输出端相连；所述保护信号电路的信号输入端与所述功率单元14的保护信号输出端相连；所述负载检测电路的负载信号输出端和保护信号电路的保护信号输出端分别与所述驱动信号管理单元13的负载信号输入端和保护信号输入端相连；所述反馈信号电路的信号输入端与所述保护信号电路的信号输出端相连；所述反馈信号电路的反馈信号输出端与所述驱动信号管理单元13的反馈信号输入端相连。

进一步地，所述信号滤波电路单元2包括第一滤波电路和第二滤波电路；所述第一滤波电路包括第一带阻滤波电路和第一带通滤波电路；所述第一带阻滤波电路和第一带通滤波电路之间进行电连接；所述第二滤波电路包括第二带阻滤波电路和第二带通滤波电路；所述第二带阻滤波电路和第二带通滤波电路之间进行电连接。

进一步地，所述第一带阻滤波电路和第二带阻滤波电路的电路结构相同，所述第一带阻滤波电路和第二带阻滤波电路均包括对称电阻电容桥21和运算放大电路22；所述对称电阻电容桥21和运算放大电路22之间进行电连接。

进一步地，所述精密方波法角差变换电路单元3包括方波生成电路31、方波比较与角差变换电路32和角差精度调整电路33；所述方波生成电路31的信号输出端与所述方波比较与角差变换电路32的信号输入端相连；所述方波比较与角差变换电路32的信号输出端与所述角差精度调整电路33的信号输入端相连。所述精密方波法角差变换电路单元3用于达到对两组输入信号的角度差变换成对应的方波信号，以用于后级角差比较电路中作为计时启动与停止跳变条件和计时，达到对角差的精确判断的目的。

进一步地，所述精密计数法角差比较单元4包括基频晶振电路41、分频电路42、计数电路43和角差预置电路44；所述基频晶振电路41与所述分频电路42进行电连接；所述分频电路42的方波信号输出端与所述计数电路43的方波信号输入端相连；所述角差预置电路44设定所述基频晶振电路41和分频电路42所产生的方波的计时时长。基频晶振电路、分频电路组成计数的基频信号，角差预置电路用于设定计时时长，计数电路通过接受输入方波上升沿时开始计时，到达设定计时时长时输出控制信号，表示满足角差条件，如果方波在计时未达设定计时时长时就出现下降沿，将复位计时，不输出控制信号，表示不满足角差条件。

进一步地，所述精密幅差比较闭锁电路单元5包括高精度整流电路51、高精度比较电路单元52和闭锁开关控制电路53；所述高精度整流电路51的信号输出端与所述高精度比较电路单元52的信号输入端相连；所述高精度比较电路单元52的信号输出端与所述闭锁开关控制电路53的信号输入端相连。

进一步地，所述判断系统还包括出口驱动电路6；所述出口驱动电路6设置于精密计数法角差比较单元4和精密幅差比较闭锁电路单元5的信号输出出口端；所述出口驱动电路6包括三极管驱动电路61、驱动限流强拉稳压管62、下拉嵌位电阻63、快速泄放电路二极管64和反向隔离二极管65；所述快速泄放电路二极管64与所述三极管驱动电路61的集电极端电连接；所述反向隔离二极管65与所述快速泄放电路二极管64之间电连接；所述驱动限流强拉稳压管62通过电阻与所述三极管驱动电路61的基极端电连接；所述下拉嵌位电阻63设置于所述驱动限流强拉稳压管62和三极管驱动电路61的发射极端之间的线路上。

进一步地，所述超宽范围供电电路单元1还包括输出功率检测模块；所述输出功率检测模块与所述DC-DC隔离输出单元16的电源输出端进行电连接；

所述输出功率检测模块包括功率检测电路、功率变化检测模块和报警指示灯；所述功率检测电路与所述DC-DC隔离输出单元16的电源输出端进行电连接；所述功率检测电路的信号输出端与所述功率变化检测模块的信号输入端相连；所述功率变化检测模块的报警指示灯控制信号输出端与所述报警指示灯的控制信号输入端相连；

所述功率变化检测模块的功率变化检测过程包括：

步骤1、实时采集DC-DC隔离输出单元16的电源信号输出端的电阻两端的实际功率，并判断每个PWM周期内电阻两端的功率变化情况；

步骤2、当电阻两端的实际功率在一个PWM周期中出现变化时，对当前一个PWM周期进行标记，并判断所述实际功率的波动是否超出预设的第一功率波动阈值，当所述实际功率波动超出预设的第一功率波动阈值时，对直流电源进行自校正调整；如自校正调整后的前30个PWM周期内再次出现所述实际功率波动，则启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，第一功率波动阈值通过如下公式获取：

其中，P ₁表示第一功率波动阈值；P ₀表示电阻两端的标准功率；λ表示第一功率阈值系数，λ的具体数值设置需满足如下条件：

其中，D表示数字PWM占空比产生器产生的占空比对应的数值；

步骤3、当对当前一个出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期进行标记，并且判断所述实际功率的波动没有超出预设的第一功率波动阈值后，检测到与标记的PWM周期连续的一个PWM周期内仍存在电阻两端的实际功率波动，无论第二个PWM周期内的电阻两端的实际功率波动值是否超过预设的第一功率波动阈值，均启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；

步骤4、当对当前一个出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期进行标记，并且判断所述实际功率的波动没有超出预设的第一功率波动阈值后，设置监控周期次数N，如果在所标记的PWM周期后的第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动，则判断所述当前电阻两端实际功率波动是否超出第二功率波动阈值，如果当前电阻两端实际功率波动超出第二功率波动阈值，则对直流电源进行自校正调整；如自校正调整后的前五个PWM周期内再次出现所述实际功率波动，则启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，第二功率波动阈值通过如下公式获取：

其中，P ₂表示第二功率波动阈值；P ₀表示电阻两端的标准功率；α表示第二功率阈值系数，α的具体数值设置需满足如下条件：

其中，D表示所述数字PWM占空比产生器产生的占空比对应的数值；

如果第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动没有超出所述第二功率波动阈值，则对当前第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动进行第二次标记；当实际功率波动标记次数达到三次时，启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，PWM周期个数N满足如下条件：

其中，N表示监控周期次数，M表示第一次出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期标记时，已经历的PWM周期个数；T表示功率波动标记清除次数；

步骤5、当超过N个PWM周期内，电阻两端的实际功率仍未出现再一次的功率波动，则清除上一次的功率波动标记。

本发明有益效果：

本发明提出的静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统解决了电力系统同期控制领域的同期检查元件在现场应用出现检测条件不充分的问题，提供了静态同期检查继电器的器件及高精度相位差和幅值差综合判断的安全可靠性，适用于变电站自动重合闸、备用电源自投装置以及其它需要同期检查的设备中，无需根据应用装置和场合不同而进行电路重新设计，有效提高电路兼容性和应用广泛性。同时，通过本发明提出的静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统不受外部电源供电限制，有效避免因外部电源浪涌而造成的检测误差增大的问题发生，有效提高继电器检测的准确性和精确性，进而有效提高被检测设备运行隐患的查出率，提高设备运行的安全可靠性。

附图说明

图1为本发明所述静态同期检查继电器原理框图；

图2为本发明所述超宽范围供电电路单元原理框图；

图3为本发明所述精密方波法角差变换电路单元电路图；

图4为本发明所述精密计数法角差比较单元电路图；

图5为本发明所述精密幅差比较闭锁电路单元电路图；

图6为本发明所述出口驱动电路的电路图；

图7为本发明所述输出功率检测模块结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提出了一种静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，如图1所示，所述判断系统包括超宽范围供电电路单元1、信号滤波电路单元2、精密方波法角差变换电路单元3、精密计数法角差比较单元4和精密幅差比较闭锁电路单元5；所述超宽范围供电电路单元1的信号输出端与所述信号滤波电路单元2的信号输入端相连；所述信号滤波电路单元2的信号输出端与所述精密方波法角差变换电路单元3的信号输入端相连；所述精密方波法角差变换电路单元3的角差信号输出端与所述精密计数法角差比较单元4的角差信号输入端相连；所述精密方波法角差变换电路单元3的幅值信号输出端与所述精密幅差比较闭锁电路单元5的幅值信号输入端相连；所述超宽范围供电电路单元1的电源信号输出端分别与信号滤波电路单元2、精密方波法角差变换电路单元3、精密计数法角差比较单元4和精密幅差比较闭锁电路单元5的电源信号输入端相连。

其中，如图2所示，所述超宽范围供电电路单元1包括电源管理电路11、启动单元12、驱动信号管理单元13、功率单元14、监视反馈单元15和DC-DC隔离输出单元16；所述电源管理电路11用于检测和接收所述启动单元12和驱动信号管理单元13的反馈信息，并对启动单元12和驱动信号管理单元13发送控制命令；所述驱动信号管理单元13控制所述功率单元14和监视反馈单元15的输出端的负载、保护和预置端的预值信息，所述DC-DC隔离输出单元16对功率单元14输出的电源信号进行电源隔离。

具体的，所述监视反馈单元15包括负载检测电路、保护信号电路和反馈信号电路；所述负载检测电路的信号输入端与所述功率单元14的负载信号输出端相连；所述保护信号电路的信号输入端与所述功率单元14的保护信号输出端相连；所述负载检测电路的负载信号输出端和保护信号电路的保护信号输出端分别与所述驱动信号管理单元13的负载信号输入端和保护信号输入端相连；所述反馈信号电路的信号输入端与所述保护信号电路的信号输出端相连；所述反馈信号电路的反馈信号输出端与所述驱动信号管理单元13的反馈信号输入端相连。

所述超宽范围供电电路单元包括电源信号检测电路、启动控制电路、电源输出驱动信号电流，电源电流检测单元，电源保护单元及反馈单元构成可实现25～450V的超范围的电源变换成稳压输出，另外通过对输出电压、驱动功率器件温度的实时检测实现电路保护，防止过载、过压、过温故障，对于前级输出稳压电源再通过DC-DC隔离变换，实现了通用性强，抗干扰能力强的低功率的隔离电源，适用范围极广。

如图3所示，所述信号滤波电路单元2包括第一滤波电路和第二滤波电路；所述第一滤波电路包括第一带阻滤波电路和第一带通滤波电路；所述第一带阻滤波电路和第一带通滤波电路之间进行电连接；所述第二滤波电路包括第二带阻滤波电路和第二带通滤波电路；所述第二带阻滤波电路和第二带通滤波电路之间进行电连接。

其中，所述第一带阻滤波电路和第二带阻滤波电路的电路结构相同，所述第一带阻滤波电路和第二带阻滤波电路均包括对称电阻电容桥21和运算放大电路22；所述对称电阻电容桥21和运算放大电路22之间进行电连接。所述信号滤波电路单元用于实现对工频外波进行阻隔，达到对需要检测的纯工频电量的输出。

如图3所示，所述精密方波法角差变换电路单元3包括方波生成电路31、方波比较与角差变换电路32和角差精度调整电路33；所述方波生成电路31的信号输出端与所述方波比较与角差变换电路32的信号输入端相连；所述方波比较与角差变换电路32的信号输出端与所述角差精度调整电路33的信号输入端相连。本实施例中，所述方波生成电路31实现对两组输入交流信号转换成方波信号，再由所述的方波比较与角差变换电路32对两组方法进行同相比较，实现将其角度差变换成对应的方波信号，以用于后级角差比较电路中作为计时启动与停止跳变条件和计时，以达到对角差的精确判断的目的。

如图4所示，所述精密计数法角差比较单元4包括基频晶振电路41、分频电路42、计数电路43和角差预置电路44；所述基频晶振电路41与所述分频电路42进行电连接；所述分频电路42的方波信号输出端与所述计数电路43的方波信号输入端相连；所述角差预置电路44设定所述基频晶振电路41和分频电路42所产生的方波的计时时长。在本实施例中，所述基频晶振电路41、分频电路42组成计数的基频信号，所述角差预置电路44用于设定计时时长，所述计数电路43通过接受所述精密方波法角差变换电路单元3输出方波上升沿时开始计时，到达设定计时时长时输出控制信号，表示满足角差条件，如果所述精密方波法角差变换电路单元3输出方波在计时未达设定计时时长时就出现下降沿，将复位计时，不输出控制信号，表示不满足角差条件。

如图5所示，所述精密幅差比较闭锁电路单元5包括高精度整流电路51、高精度比较电路单元52和闭锁开关控制电路53；所述高精度整流电路51的信号输出端与所述高精度比较电路单元52的信号输入端相连；所述高精度比较电路单元52的信号输出端与所述闭锁开关控制电路53的信号输入端相连。本实施例中，所述高精度整流电路51是采用成对低功耗、高输入阻抗的运算放大器和快速二极管组成全桥整流电流，再通过后级的带阻滤波，可实现微信号的无损整流，保证了信号采集与输出侧的线性的无偏离；所述高精度比较电路单元52由幅差加法电路、比较预置电路及绝对值比较电路组成；所述闭锁开关控制电路53是由绝对值比较电路输出信号控制的开关管的关合逻辑。

如图6所示，所述判断系统还包括出口驱动电路6；所述出口驱动电路6设置于精密计数法角差比较单元4和精密幅差比较闭锁电路单元5的信号输出出口端；所述出口驱动电路6包括三极管驱动电路61、驱动限流强拉稳压管62、下拉嵌位电阻63、快速泄放电路二极管64和反向隔离二极管65；所述快速泄放电路二极管64与所述三极管驱动电路61的集电极端电连接；所述反向隔离二极管65与所述快速泄放电路二极管64之间电连接；所述驱动限流强拉稳压管62通过电阻与所述三极管驱动电路61的基极端电连接；所述下拉嵌位电阻63设置于所述驱动限流强拉稳压管62和三极管驱动电路61的发射极端之间的线路上。

所述出口驱动电路单元6是在三极管驱动电路61中增加了驱动限流强拉稳压管62、下拉嵌位电阻63设计，增强了三极管的驱动能力，减小上级芯片的输出负载，避免静态时受干扰误动作；并且通过设计快速泄放电路二极管64可以实现就地快速泄放，避免了通过输入线路传输到其他控制电路中其他电路产生干扰，通过继电器线圈控制回路中设计单向导流的反向隔离二极管65的方法，实现了外部干扰信号的隔离和具备防反窜电引起继电器误动的功能。

上述技术方案的效果为：本实施例提出的静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统解决了电力系统同期控制领域的同期检查元件在现场应用出现检测条件不充分的问题，提供了静态同期检查继电器的器件及高精度相位差和幅值差综合判断的安全可靠性，适用于变电站自动重合闸、备用电源自投装置以及其它需要同期检查的设备中，无需根据应用装置和场合不同而进行电路重新设计，有效提高电路兼容性和应用广泛性。同时，通过本实施例提出的静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统不受外部电源供电限制，有效避免因外部电源浪涌而造成的检测误差增大的问题发生，有效提高继电器检测的准确性和精确性，进而有效提高被检测设备运行隐患的查出率，提高设备运行的安全可靠性。

本发明的一个而实施例，所述超宽范围供电电路单元1还包括输出功率检测模块；所述输出功率检测模块与所述DC-DC隔离输出单元16的电源输出端进行电连接；

所述输出功率检测模块包括功率检测电路、功率变化检测模块和报警指示灯；所述功率检测电路与所述DC-DC隔离输出单元16的电源输出端进行电连接；所述功率检测电路的信号输出端与所述功率变化检测模块的信号输入端相连；所述功率变化检测模块的报警指示灯控制信号输出端与所述报警指示灯的控制信号输入端相连；

所述功率变化检测模块的功率变化检测过程包括：

步骤1、实时采集DC-DC隔离输出单元16的电源信号输出端的电阻两端的实际功率，并判断每个PWM周期内电阻两端的功率变化情况；

步骤2、当电阻两端的实际功率在一个PWM周期中出现变化时，对当前一个PWM周期进行标记，并判断所述实际功率的波动是否超出预设的第一功率波动阈值，当所述实际功率波动超出预设的第一功率波动阈值时，对直流电源进行自校正调整；如自校正调整后的前30个PWM周期内再次出现所述实际功率波动，则启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，第一功率波动阈值通过如下公式获取：

其中，P ₁表示第一功率波动阈值；P ₀表示电阻两端的标准功率；λ表示第一功率阈值系数，λ的具体数值设置需满足如下条件：

其中，D表示数字PWM占空比产生器产生的占空比对应的数值；

步骤3、当对当前一个出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期进行标记，并且判断所述实际功率的波动没有超出预设的第一功率波动阈值后，检测到与标记的PWM周期连续的一个PWM周期内仍存在电阻两端的实际功率波动，无论第二个PWM周期内的电阻两端的实际功率波动值是否超过预设的第一功率波动阈值，均启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；

步骤4、当对当前一个出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期进行标记，并且判断所述实际功率的波动没有超出预设的第一功率波动阈值后，设置监控周期次数N，如果在所标记的PWM周期后的第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动，则判断所述当前电阻两端实际功率波动是否超出第二功率波动阈值，如果当前电阻两端实际功率波动超出第二功率波动阈值，则对直流电源进行自校正调整；如自校正调整后的前五个PWM周期内再次出现所述实际功率波动，则启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，第二功率波动阈值通过如下公式获取：

其中，P ₂表示第二功率波动阈值；P ₀表示电阻两端的标准功率；α表示第二功率阈值系数，α的具体数值设置需满足如下条件：

其中，D表示所述数字PWM占空比产生器产生的占空比对应的数值；

如果第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动没有超出所述第二功率波动阈值，则对当前第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动进行第二次标记；当实际功率波动标记次数达到三次时，启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，PWM周期个数N满足如下条件：

其中，N表示监控周期次数，M表示第一次出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期标记时，已经历的PWM周期个数；T表示功率波动标记清除次数；

步骤5、当超过N个PWM周期内，电阻两端的实际功率仍未出现再一次的功率波动，则清除上一次的功率波动标记。

上述方案的工作原理为：在长期使用过程中，由于使用环境和使用频率会逐渐减少超宽范围供电电路单元的使用寿命，增加超宽范围供电电路单元内部电路的老化程度，而在超宽范围供电电路单元老化初期，由于超宽范围供电电路单元仍然能够进行工作，只是工作稳定性不佳，常导致无法发现其中的不稳定故障，导致无法及时更换，因此，在这里对超宽范围供电电路单元的DC-DC隔离输出端的电阻两端的输出功率进行实时监控，进而间接监控占空比产生电路是否正常运行，通过采集电阻两端的输出功率，判定输出功率是否有波动，是否需始终保持恒功率输出；当电阻两端输出功率发生波动时，通过第一功率波动阈值和第二功率波动阈值的设置对放电电路的后续运行进行控制。

上述技术方案的效果为：通过上述方式能够提前发现超宽范围供电电路单元使用过程中的初始老化问题，提高产品运行的安全性。同时，通过上述检测判断模式与两个功率波动阈值和监控周期次数的设置相结合的方式进行的功率波动监控和对应的电路运行控制方式能够有效提高电路初老状态的判断准确度。防止因电路偶然不稳而造成的输出功率波动与因电路老化造成的输出功率波动情况混淆，而造成的报警误判，以及判断错误的情况发生。另一方面，根据上述公式获取的第一功率波动阈值和第二功率波动阈值能够在兼顾保证电阻两端输出功率在合理波动范围的情况下，有效提高输出功率波动情况的监控力度和监控准确性，根据上述公式获取的第一功率波动阈值和第二功率波动阈值能够有效阈值设置的合理性，防止因阈值设置过低导致输出功率在正常波动范围内正常运行进行无报警，也防止因阈值设置范围过宽导致的异常输出功率波动监控力度不足的问题发生。

另一方面，通过上述超宽范围供电电路单元输出功率的检测，能够有效提高判断系统自设电源的运行稳定性和运行监控力度，进而避免电源浪涌和电源继电器老化而造成的被检测设备的检测误差增大的问题发生，进一步提高备件设备的继电器检测准确性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述判断系统包括超宽范围供电电路单元（1）、信号滤波电路单元（2）、精密方波法角差变换电路单元（3）、精密计数法角差比较单元（4）和精密幅差比较闭锁电路单元（5）；所述超宽范围供电电路单元（1）的信号输出端与所述信号滤波电路单元（2）的信号输入端相连；所述信号滤波电路单元（2）的信号输出端与所述精密方波法角差变换电路单元（3）的信号输入端相连；所述精密方波法角差变换电路单元（3）的角差信号输出端与所述精密计数法角差比较单元（4）的角差信号输入端相连；所述精密方波法角差变换电路单元（3）的幅值信号输出端与所述精密幅差比较闭锁电路单元（5）的幅值信号输入端相连；所述超宽范围供电电路单元（1）的电源信号输出端分别与信号滤波电路单元（2）、精密方波法角差变换电路单元（3）、精密计数法角差比较单元（4）和精密幅差比较闭锁电路单元（5）的电源信号输入端相连；

所述超宽范围供电电路单元（1）包括电源管理电路（11）、启动单元（12）、驱动信号管理单元（13）、功率单元（14）、监视反馈单元（15）和DC-DC隔离输出单元（16）；所述电源管理电路（11）用于检测和接收所述启动单元（12）和驱动信号管理单元（13）的反馈信息，并对启动单元（12）和驱动信号管理单元（13）发送控制命令；所述驱动信号管理单元（13）控制所述功率单元（14）和监视反馈单元（15）的输出端的负载、保护和预置端的预值信息，所述DC-DC隔离输出单元（16）对功率单元（14）输出的电源信号进行电源隔离。

2.根据权利要求1所述静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述监视反馈单元（15）包括负载检测电路、保护信号电路和反馈信号电路；所述负载检测电路的信号输入端与所述功率单元（14）的负载信号输出端相连；所述保护信号电路的信号输入端与所述功率单元（14）的保护信号输出端相连；所述负载检测电路的负载信号输出端和保护信号电路的保护信号输出端分别与所述驱动信号管理单元（13）的负载信号输入端和保护信号输入端相连；所述反馈信号电路的信号输入端与所述保护信号电路的信号输出端相连；所述反馈信号电路的反馈信号输出端与所述驱动信号管理单元（13）的反馈信号输入端相连。

3.根据权利要求1所述静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述信号滤波电路单元（2）包括第一滤波电路和第二滤波电路；所述第一滤波电路包括第一带阻滤波电路和第一带通滤波电路；所述第一带阻滤波电路和第一带通滤波电路之间进行电连接；所述第二滤波电路包括第二带阻滤波电路和第二带通滤波电路；所述第二带阻滤波电路和第二带通滤波电路之间进行电连接。

4.根据权利要求3所述静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述第一带阻滤波电路和第二带阻滤波电路的电路结构相同，所述第一带阻滤波电路和第二带阻滤波电路均包括对称电阻电容桥（21）和运算放大电路（22）；所述对称电阻电容桥（21）和运算放大电路（22）之间进行电连接。

5.根据权利要求1所述静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述精密方波法角差变换电路单元（3）包括方波生成电路（31）、方波比较与角差变换电路（32）和角差精度调整电路（33）；所述方波生成电路（31）的信号输出端与所述方波比较与角差变换电路（32）的信号输入端相连；所述方波比较与角差变换电路（32）的信号输出端与所述角差精度调整电路（33）的信号输入端相连。

6.根据权利要求1所述静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述精密计数法角差比较单元（4）包括基频晶振电路（41）、分频电路（42）、计数电路（43）和角差预置电路（44）；所述基频晶振电路（41）与所述分频电路（42）进行电连接；所述分频电路（42）的方波信号输出端与所述计数电路（43）的方波信号输入端相连；所述角差预置电路（44）设定所述基频晶振电路（41）和分频电路（42）所产生的方波的计时时长。

7.根据权利要求1所述静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述精密幅差比较闭锁电路单元（5）包括高精度整流电路（51）、高精度比较电路单元（52）和闭锁开关控制电路（53）；所述高精度整流电路（51）的信号输出端与所述高精度比较电路单元（52）的信号输入端相连；所述高精度比较电路单元（52）的信号输出端与所述闭锁开关控制电路（53）的信号输入端相连。

8.根据权利要求1所述静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述判断系统还包括出口驱动电路（6）；所述出口驱动电路（6）设置于精密计数法角差比较单元（4）和精密幅差比较闭锁电路单元（5）的信号输出出口端；所述出口驱动电路（6）包括三极管驱动电路（61）、驱动限流强拉稳压管（62）、下拉嵌位电阻（63）、快速泄放电路二极管（64）和反向隔离二极管（65）；所述快速泄放电路二极管（64）与所述三极管驱动电路（61）的集电极端电连接；所述反向隔离二极管（65）与所述快速泄放电路二极管（64）之间电连接；所述驱动限流强拉稳压管（62）通过电阻与所述三极管驱动电路（61）的基极端电连接；所述下拉嵌位电阻（63）设置于所述驱动限流强拉稳压管（62）和三极管驱动电路（61）的发射极端之间的线路上。

9.根据权利要求1所述静态同期检查继电器及高精度相位差和幅值差判断系统，其特征在于，所述超宽范围供电电路单元（1）还包括输出功率检测模块；所述输出功率检测模块与所述DC-DC隔离输出单元（16）的电源输出端进行电连接；

所述输出功率检测模块包括功率检测电路、功率变化检测模块和报警指示灯；所述功率检测电路与所述DC-DC隔离输出单元（16）的电源输出端进行电连接；所述功率检测电路的信号输出端与所述功率变化检测模块的信号输入端相连；所述功率变化检测模块的报警指示灯控制信号输出端与所述报警指示灯的控制信号输入端相连；

所述功率变化检测模块的功率变化检测过程包括：

步骤1、实时采集DC-DC隔离输出单元（16）的电源信号输出端的电阻两端的实际功率，并判断每个PWM周期内电阻两端的功率变化情况；

步骤2、当电阻两端的实际功率在一个PWM周期中出现变化时，对当前一个PWM周期进行标记，并判断所述实际功率的波动是否超出预设的第一功率波动阈值，当所述实际功率波动超出预设的第一功率波动阈值时，对直流电源进行自校正调整；如自校正调整后的前30个PWM周期内再次出现所述实际功率波动，则启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，第一功率波动阈值通过如下公式获取：

其中，P ₁表示第一功率波动阈值；P ₀表示电阻两端的标准功率；λ表示第一功率阈值系数，λ的具体数值设置需满足如下条件：

其中，D表示数字PWM占空比产生器产生的占空比对应的数值；

步骤3、当对当前一个出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期进行标记，并且判断所述实际功率的波动没有超出预设的第一功率波动阈值后，检测到与标记的PWM周期连续的一个PWM周期内仍存在电阻两端的实际功率波动，无论第二个PWM周期内的电阻两端的实际功率波动值是否超过预设的第一功率波动阈值，均启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；

步骤4、当对当前一个出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期进行标记，并且判断所述实际功率的波动没有超出预设的第一功率波动阈值后，设置监控周期次数N，如果在所标记的PWM周期后的第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动，则判断所述当前电阻两端实际功率波动是否超出第二功率波动阈值，如果当前电阻两端实际功率波动超出第二功率波动阈值，则对直流电源进行自校正调整；如自校正调整后的前五个PWM周期内再次出现所述实际功率波动，则启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，第二功率波动阈值通过如下公式获取：

其中，P ₂表示第二功率波动阈值；P ₀表示电阻两端的标准功率；α表示第二功率阈值系数，α的具体数值设置需满足如下条件：

其中，D表示所述数字PWM占空比产生器产生的占空比对应的数值；

如果第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动没有超出所述第二功率波动阈值，则对当前第N个PWM周期内再次出现电阻两端实际功率波动进行第二次标记；当实际功率波动标记次数达到三次时，启动报警指示灯进行报警，并自动关闭直流电源；其中，PWM周期个数N满足如下条件：

其中，N表示监控周期次数，M表示第一次出现所述电阻两端实际功率波动的PWM周期标记时，已经历的PWM周期个数；T表示功率波动标记清除次数；

步骤5、当超过N个PWM周期内，电阻两端的实际功率仍未出现再一次的功率波动，则清除上一次的功率波动标记。

Images