CN114039336A - 集成继电器、控制方法及继电保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种集成继电器、控制方法及电子装置，集成继电器包括控制模块及多个开关模块，其中开关模块串联于继电保护装置与监控后台之间，不同开关模块的编码不同；控制模块与所述开关模块连接，用于根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与所述编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路。本申请提供的集成继电器控制模块通过预设的规则生成包含与所述编码具有映射关系的开关控制信号可以实现开关模块的独立控制，保证继电保护信号可靠准确的传输；通过编码控制相应的开关模块动作，可以实现继电器的大规模集成，满足大规模信号的独立传送的需求。

Description

集成继电器、控制方法及继电保护装置

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种集成继电器、控制方法及继电保护装置。

背景技术

继电保护是在电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。继电保护装置的正常运行对电网的安全稳定运行非常重要，因此，继电保护装置的运行状态需要进行实时有效的监控。目前，电力系统主要采用信号继电器连通继电保护装置和监控后台，以进行继电保护装置的数据传输。

一些继电保护装置，特别是发电机和主变压器保护装置含有非常多的保护模块，如果每个保护模块都通过信号继电器传送数据，将需要非常多的信号继电器。目前一般的处理方式有两种，一种是针对非常用的保护，会共用一个信号继电器，但是这样将使监控端无法识别具体是哪个保护模块输出的信号，区分度比较低；另外一种就是每个保护配置一个信号继电器，这样将使得继电保护装置非常臃肿，不能满足大规模独立传输保护信号的需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种集成继电器、控制方法及电子装置，解决现有信号继电器存在的因保护装置较多导致继电保护装置十分臃肿等问题，实现继电器大规模独立传输保护信号的需求。

本申请提供了一种集成继电器，其特征在于，包括：

多个开关模块，串联于继电保护装置与监控后台之间，不同开关模块的编码不同；

控制模块，与所述开关模块连接，用于根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与所述编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路。

在继电保护领域，继电保护信号能否准确、可靠的传输十分重要。上述申请实施例的集成继电器中，控制模块通过预设的规则生成包含与所述编码具有映射关系的开关控制信号可以实现开关模块的独立控制，保证继电保护信号可靠准确的传输；通过编码控制相应的开关模块动作，可以实现继电器的大规模集成，满足大规模信号的独立传送的需求。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括：

输入端口，用于接收所述继电保护信号，所述输入端口被配置为：包括n个控制端，所述n个控制端输出信号值分别为a₁至a_n，且a₁至a_n的数值为0或1，所述继电保护信号通过所述输入端口转换为所述n个控制端的输出信号；

解码电路，与所述输入端口连接，用于根据所述n个控制端的输出信号按照预设的规则生成包含与所述编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的所述开关模块动作。

在其中一个实施例中，所述解码电路包括n个输入端及m个输出端；所述解码电路被配置为：各输入端与所述输入端口的n个控制端一一对应连接，各输出端与所述开关模块连接，m为n的预设函数。

在其中一个实施例中，m＝2ⁿ。

在其中一个实施例中，还包括输出端口，所述输出端口包括公共端子及m个输出端子；

所述开关模块的数量为m，每一所述开关模块与所述解码电路的一输出端及所述输出端口的一输出端子均一一对应连接；

所述解码电路被配置为：

根据X＝a₁×2⁰+a₂×2¹+…+a_n×2^n-1+1计算获取数值X，控制所述解码电路的第X路输出端电压为高电平，使得对应的第X路开关控制信号为高电平。

在其中一个实施例中，所述开关模块包括三极管，所述三极管被配置为：

基极经由第一电阻与所述解码电路的一输出端连接；

集电极与所述公共端子连接；

发射极经由第二电阻与所述输出端口的一输入端子连接。

在其中一个实施例中，m个所述三极管的集电极均经由第三电阻与所述公共端子连接。

在其中一个实施例中，所述解码电路输出信号包括方波信号。

本申请的另一方面提供了一种电子装置，包括任一项本申请实施例中的所述继电器。

本申请实施例中的电子装置中控制模块按照既定的规则进行编码，实现了对与其具有映射关系的开关模块的信号传递，同时开关模块中采用纳米级的开关器件可以大大减小开关模块的体积，实现大规模保护信号的可靠准确传输。

本申请的又一方面提供了一种集成继电器控制方法，基于任一本申请实施例中所述的集成继电器控制方法，所述方法包括：

根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与开关模块的编码具有映射关系的开关控制信号；

根据所述开关控制信号控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路。

上述方法基于任一项本申请实施例中的所述集成继电器实现，具体地，可通过根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与开关模块的编码具有映射关系的开关控制信号，从而解决了现有的每个保护需要配置一个信号继电器以实现继电保护功能；通过根据所述开关控制信号控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路，从而实现了保护信号准确、可靠的传输，实现了继电保护信号大规模可靠传输，减小继电器体积的同时，实现了继电保护传输的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中提供的一种集成继电器原理示意图；

图2为本申请一实施例中提供的一种集成继电器控制模块原理结构示意图；

图3为本申请一实施例中提供的一种集成继电器原理结构示意图；

图4为本申请一实施例中提供的一种集成继电器方法流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一元件称为第二元件，且类似地，可将第二元件称为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元件，但其不是同一元件。

可以理解，以下实施例中的“电连接”，如果被电连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电电连接”、“通信电连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

电力系统继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。继电保护装置能否全面的反馈保护信号，并准确、可靠的传输十分重要。继电保护装置向监控后台或者调度端传送信号一般有两种方式。一种是通过通信的方式进行传送，一种是硬接点的方式进行传送。通信的方式中通过通信数据线可以传递大量的信号，但是通信方式受通信信道可靠性的影响，信号传输的可靠性相对于硬接点来说比较低。

硬接点的传送方式则通过在继电保护装置中装有信号继电器实现，信号继电器通过电缆的方式与监控端进行连接。信号继电器作为继电保护中的重要器件，主要用以发布控制命令接通和断开电路，其动作的可靠性直接影响到信号系统的可靠性和安全性。需要发送信号时，继电保护装置驱动相应的信号继电器，信号继电器对应的电缆回路就可以根据需要进行导通和断开，从而把继电保护装置的信号传送给监控端。由于电缆连接的可靠性非常高，因此相对于通过通信的传送方式来说，通过硬接点传送的方式的可靠性非常高。

硬接点传送方式最主要特点是需要使用信号继电器，信号继电器在继电保护装置的插件上占有较大的空间，一般大于10mm×20mm×10mm。因此一般来说，继电保护装置一块插件上能够放置的信号继电器非常少，一般来说，常规继电保护装置一块插件能够放置的信号继电器不超过10个。

很多保护装置，特别是主变保护、发电机变压器组保护装置含有非常多的保护模块，如果每个保护模块都通过信号继电器输出一副硬接点，将需要非常多的信号继电器。目前一般的处理方式有两种，一种是针对不常用的保护，可共用一个信号继电器，但是这样将使得监控端无法识别具体是哪个保护模块输出的信号，区分度比较低；另外一种就是每个保护配置一个信号继电器，这样将使得继电保护装置非常臃肿，特别是发变组保护装置有近百个保护模块，大约需要近10块插件来放置信号继电器。

针对以上问题，传统的通信方式以及硬接线的方式均不能同时满足继电保护信号安全、准确、全面的传输，不能适应于现在大规模信号传递的需求，基于此，本申请针对以上问题提出了一种集成继电器，该集成继电器既能满足目前继电器大规模独立传输保护信号的需求，还能减小继电器体积，实现其集成优化的效果。

为了说明本申请中的集成继电器的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

在其中一个实施例中，如图1所示，提供了一种集成继电器包括多个开关模块200及控制模块100，多个开关模块200串联于继电保护装置与监控后台之间，不同开关模块的编码不同；控制模块100与开关模块200连接，用于根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路。

具体地，控制模块100根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的开关模块动作，可实现每一个保护信号独立的传输；每一个开关模块均串联于继电保护装置与监控后台之间，不同开关模块的编码不同，以接受相应保护信号的控制，从而实现相应继电保护装置与监控后台之间通信回路的导通或断开。本实施例不仅可以保证继电保护信号可靠准确的传输，而且通过编码控制相应的开关模块动作，可以在控制继电器的体积的同时，满足大规模信号的独立传送的需求。

在其中一个实施例中，如图2所示，控制模块100包括输入端口110及解码电路120，其中，输入端口110用于接收继电保护信号，输入端口110被配置为：包括n个控制端，n个控制端输出信号值分别为a₁至a_n，且a₁至a_n的数值为0或1，继电保护信号通过输入端口转换为n个控制端的输出信号a₁至a_n；解码电路120，与输入端口连接，用于根据n个控制端的输出信号按照预设的规则生成包含与编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的开关模块动作。

具体地，解码电路120包括n个输入端及m个输出端；解码电路120被配置为：各输入端与输入端口的n个控制端一一对应连接，各输出端与开关模块连接，m为n的预设函数。

进一步地，在一些实施例中，解码电路120根据X＝a₁×2⁰+a₂×2¹+…+a_n×2^n-1+1计算获取数值X，此时输出端数量m＝2ⁿ，且解码电路120的第X路输出端电压为高电平，其它解码电路120的输出端电压为低电平，对应的第X路开关控制信号为高电平且其它开关控制信号为低电平。

例如，对于一个具有3个控制端输出信号的输入端口，其输出信号值的组合有000、001、010、011、100、101、110、111，当解码电路120根据X＝a₁×2⁰+a₂×2¹+a₃×2²+1计算数值X时，对应X分别为1、2、3…8。当输入端口输出信号值为100时，对应解码电路的计算数值为5，此时解码电路的第5路输出端电压为高电平，其它输出端电压为低电平，对应的第5路开关控制信号为高电平且其它开关控制信号为低电平，从而实现了对第5路开关模块导通的控制。

本实施例中，解码电路120是一个将n个输入端变为m＝2ⁿ个输出的多输出端的逻辑组合电路，通过开关模块210与解码电路120之间按照上述预设规则生成包含与编码具有映射关系的开关控制信号，解决了传统的每一个保护必须配置一个信号继电器的问题，实现了信号继电器的集成，可以有效减小继电器的体积，并保证继电保护信号可靠、准确的传输。

在其中一个实施例中，如图3所示，提供了一种集成继电器，包括控制模块100、多个开关模块200及输出端口300。控制模块100与开关模块200连接，包括输入端口110和解码电路120；开关模块200串联于继电保护装置与监控后台之间，不同开关模块的编码不同；输出端口300包括公共端子及m个输出端子。

具体地，解码电路120包括n个输入端及m个输出端，其输入端与输入端口110的n个控制端一一对应连接，其输出端与开关模块连接。对应开关模块的数量也为m，每一开关模块与解码电路120的一输出端及输出端口300的一输出端子均一一对应连接。

进一步地，开关模块还包括三极管，三极管被配置为：基极经由第一电阻与解码电路120的一输出端连接；集电极与公共端子连接；发射极经由第二电阻与输出端口300的一输入端子连接。当三极管的基极施加一定大小的电流时，使三极管达到饱和状态，此时集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。在本实施例中，例如开关模块210中三极管T1的基极经由第一电阻R_b1与解码电路120的一输出端连接；集电极经由第三电阻R_C与公共端子连接；发射极经由第二电阻R_c1与输出端口300的一输入端子连接。当解码电路120的b1输出端给开关模块210中三极管T1的基极施加高电平，使三极管T1达到饱和状态，从而导通，以导通与开关模块210对应的继电保护装置和监控后台之间的通信回路。

在该实施例中，输入端口110接收继电保护信号后，其控制端输出一个二进制代码的组合值作为输出信号值，此时解码电路120根据该二进制代码的输出信号值按照预设的规则进行译码，生成包含与编码具有映射关系的开关控制信号，开关控制信号经第一电阻传输至开关模块中三极管的基级，控制对应编码的开关模块动作。在一些实施例中，解码电路120输出信号包括方波信号。

在一些实施例中，信号继电器回路采用纳米级三极管来实现，使得继电器的体积进一步减小，并通过集成电路技术实现把数十个甚至数百个信号继电器回路集成在一块专用的集成电路芯片上，仅需占用继电保护装置插件上的一小部分空间，使继电保护装置不需要放置多块信号继电器插件，避免继电保护装置显得臃肿。同时由于信号继电器回路指数级增加，各个保护模块都可以通过单独的信号继电器传送信号，实现了每一个保护信号的独立传输，进而实现了保护信号准确、可靠地传送。

在一些实施例中，本申请提供了一种电子装置，包括任一本申请实施例中的电路。

具体地，本实施例中的电子装置包括控制模块和多个开关模块，开关模块串联于继电保护装置与监控后台之间，不同开关模块的编码不同；控制模块与开关模块连接，用于根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路。

该集成继电器中控制模块采用预设的编码规则实现对每一个开关模块的控制，实现了每一个保护信号的独立传输，进而实现了对每一个开关模块的控制。同时本实施例中电子装置中开关模块可采用纳米级三极管，使得继电器体积大大减小，并通过集成电路技术将数百个信号继电器回路进行集成，采用专用的集成电路芯片实现信号的传输，可以进一步减小继电器体积，减少继电保护装置中信号继电器插件的数量，可以保证继电保护信号可靠准确的传输，而且通过编码控制相应的开关模块动作，可以在控制继电器的体积的同时，满足大规模信号的独立传送的需求。

在一些实施例中，本申请提供了一种集成继电器控制方法，基于任一本申请实施例中所述的集成继电器，所述方法包括：

步骤S22：根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与开关模块的编码具有映射关系的开关控制信号；

步骤S24：根据所述开关控制信号控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路。

上述方法基于任一项本申请实施例中的所述集成继电器电路实现，具体地，继电保护信号按照预设规则X＝a₁×2⁰+a₂×2¹+…+a_n×2^n-1+1生成包含与开关模块的编码具有映射关系的开关控制信号；同时根据所述开关控制信号控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路，解决了现有的每个保护需要配置一个信号继电器以实现机电保护功能，可最终实现对开关模块的独立控制。控制模块通过预设的规则生成包含与所述编码具有映射关系的开关控制信号不仅可以保证继电保护信号可靠准确的传输，而且通过编码控制相应的开关模块动作，可以在控制继电器的体积的同时，满足大规模信号的独立传送的需求。

需要说明的是，在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种集成继电器，其特征在于，包括：

多个开关模块，串联于继电保护装置与监控后台之间，不同开关模块的编码不同；

控制模块，与所述开关模块连接，用于根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与所述编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路。

2.根据权利要求1所述的继电器，其特征在于，所述控制模块包括：

输入端口，用于接收所述继电保护信号，所述输入端口被配置为：包括n个控制端，所述n个控制端输出信号值分别为a₁至a_n，且a₁至a_n的数值为0或1，所述继电保护信号通过所述输入端口转换为所述n个控制端的输出信号；

解码电路，与所述输入端口连接，用于根据所述n个控制端的输出信号按照预设的规则生成包含与所述编码具有映射关系的开关控制信号，以控制对应编码的所述开关模块动作。

3.根据权利要求2所述的继电器，其特征在于，所述解码电路包括n个输入端及m个输出端；所述解码电路被配置为：各输入端与所述输入端口的n个控制端一一对应连接，各输出端与所述开关模块连接，m为n的预设函数。

4.根据权利要求3所述的继电器，其特征在于，m＝2ⁿ。

5.根据权利要求3所述的继电器，其特征在于，还包括输出端口，所述输出端口包括公共端子及m个输出端子；

所述开关模块的数量为m，每一所述开关模块与所述解码电路的一输出端及所述输出端口的一输出端子均一一对应连接；

所述解码电路被配置为：

根据X＝a₁×2⁰+a₂×2¹+…+a_n×2^n-1+1计算获取数值X，控制所述解码电路的第X路输出端电压为高电平，使得对应的第X路开关控制信号为高电平。

6.根据权利要求5所述的继电器，其特征在于，所述开关模块包括三极管，所述三极管被配置为：

基极经由第一电阻与所述解码电路的一输出端连接；

集电极与所述公共端子连接；

发射极经由第二电阻与所述输出端口的一输入端子连接。

7.根据权利要求6所述的继电器，其特征在于，m个所述三极管的集电极均经由第三电阻与所述公共端子连接。

8.根据权利要求2-7任一项所述的继电器，其特征在于，所述解码电路输出信号包括方波信号。

9.一种继电保护装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的继电器。

10.一种集成继电器控制方法，包括：

根据继电保护信号按照预设的规则生成包含与开关模块的编码具有映射关系的开关控制信号；

根据所述开关控制信号控制对应编码的开关模块动作，以导通或断开继电保护装置与监控后台之间的通信回路。

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