CN115064024B - 一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于馈线自动化技术领域，具体涉及一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，包括开关FB1、配电终端D1、光耦合器U1、光耦合器U2、与非门U3、与非门U4、固态开关FB2、电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3、三极管U5、负载电阻RL；本发明采用具有快速动作特点的固态开关作为模拟开关，在信号采集环节采用响应速度快的光耦合器，并在传输环节加入RS触发环节，避免了模拟开关因信号抖动引起的固态开关分合抖动问题，实现了馈线自动化模拟培训系统模拟开关与一次开关快速同步。

Description

一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路
技术领域
本发明属于馈线自动化技术领域，具体涉及一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路。
背景技术
随着国家经济的飞速发展，国民生活水平不断提高，对供电可靠性要求提出了更高要求。馈线自动化技术作为配电自动化系统的重要组成部分，是应用于配电网馈线上，能够实时监测馈线上电气量信息并在馈线发生故障时自动定位、隔离故障及恢复非故障段供电的自动化技术，对及时切除故障点、恢复供电、提高配电网供电可靠性、提高供电能力和经济性及降低劳动强度等方面具有很大的意义。
为了推广馈线自动化技术，需对从事配电自动化技术人员进行培。为了馈线自动化技术培训安全，一般馈线自动化模拟培训系统一次设备不带电。
目前，馈线自动化培训系统采用模拟开关对电能的通断以实现馈线自动化模拟培训系统的模拟，但是模拟开关与一次开关动作存在较长的时间延时，无法模拟电压电流型、智能分布式等动作快的馈线自动化。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，具体技术方案如下：
一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，包括开关FB1、配电终端D1、光耦合器U1、光耦合器U2、与非门U3、与非门U4、固态开关FB2、电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3、三极管U5、负载电阻RL；
所述关FB1包含合位状态辅助继电器HW及分位状态辅助继电器FW；
所述光耦合器U1的输入端与合位状态辅助继电器HW连接，输出端与与非门U3的一输入端连接；所述与非门U3的输出端与与非门U4的一输入端连接；
所述光耦合器U2的输入端与分位状态辅助继电器FW连接，输出端与与非门U4的另一输入端连接；所述与非门U4的输出端分别与与非门U3的另一输入端、电阻R3的一端连接；
所述电阻R3的另一端与三极管U5的基极连接，所述三极管U5的集电极与固态开关FB2连接，所述固态开关FB2与交流电源、负载电阻RL串联；
所述电阻器R1与光耦合器U1的输出端接入与非门U3的同一输入端；
所述电阻器R2与光耦合器U2的输出端接入与非门U4的同一输入端；
所述配电终端D1分别与光耦合器U1、光耦合器U2连接。
优选地，所述开关FB1为真空断路器或负荷开关。
优选地，所述开关FB2为三相固态继电器。
优选地，所述负载电阻RL为通用功率电阻。
优选地，所述三极管U5为NPN三极管。
优选地，所述交流电源为220V交流电源。
本发明的有益效果为：本发明采用光耦合器U1与开关FB1合闸状态辅助回路串联，光耦合器U2与开关FB2分闸状态辅助回路串联，将状态信号从DC24V降低至DC5V。与非门U3、与非门U4组成RS触发器对信号抖动进行滤除，电阻器R3、三极管U5组成信号放大器，对与非门U4输出信号进行放大，以驱动固态开关FB2接通和分断。固态开关FB2与交流电源AC220、负载RL串联，起到接通和分断交流回路的作用。通过合位状态辅助继电器HW和分位状态辅助继电器FW，配电终端D1可采集开关FB1的合位状态和分位状态。
本发明采用具有快速动作特点的固态开关作为模拟开关，在信号采集环节采用响应速度快的光耦合器，并在传输环节加入RS触发环节，避免了模拟开关因信号抖动引起的固态开关分合抖动问题，实现了馈线自动化模拟培训系统模拟开关与一次开关快速同步。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的原理电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，本发明的具体实施方式提供了一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，包括开关FB1、配电终端D1、光耦合器U1、光耦合器U2、与非门U3、与非门U4、固态开关FB2、电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3、三极管U5、负载电阻RL；
所述关FB1包含合位状态辅助继电器HW及分位状态辅助继电器FW；
所述光耦合器U1的输入端与合位状态辅助继电器HW连接，输出端与与非门U3的一输入端连接；所述与非门U3的输出端与与非门U4的一输入端连接；
所述光耦合器U2的输入端与分位状态辅助继电器FW连接，输出端与与非门U4的另一输入端连接；所述与非门U4的输出端分别与与非门U3的另一输入端、电阻R3的一端连接；
所述电阻R3的另一端与三极管U5的基极连接，所述三极管U5的集电极与固态开关FB2连接，所述固态开关FB2与交流电源、负载电阻RL串联；
所述电阻器R1的一端与光耦合器U1的输出端接入与非门U3的同一输入端；
所述电阻器R2的一端与光耦合器U2的输出端接入与非门U4的同一输入端；
所述配电终端D1分别与光耦合器U1、光耦合器U2连接。
且开关FB1的输入端与状态信号DC24V的正输出端连接，配电终端D1的输出端与状态信号DC24V的负输出端连接，电阻器R1的另一端和电阻器R2的另一端分别连接至DC5V的正输出端。
其中，所述开关FB1为真空断路器或负荷开关。所述开关FB2为三相固态继电器。所述负载电阻RL为通用功率电阻。所述三极管U5为NPN三极管。所述交流电源为220V交流电源。
本发明的实施过程为：
（1）假设所述开关FB1合闸时，所述开关FB1的合位状态辅助继电器HW闭合而分位状态辅助继电器FW断开，此时光耦合器U1有电流流过而接通输出回路，光耦合器U2无电流流过而断开输出回路，与非门U3的输入端输入为逻辑状态“0”，与非门U4的输入端输入为逻辑状态“1”，与非门U3的输出端输出逻辑状态“1”，则三极管U5进入饱和导通状态，固态开关FB2的输入端接通并控制接通交流回路。
（2）假设所述开关FB1分闸时，所述开关FB1的合位状态辅助继电器HW断开而分位状态辅助继电器FW闭合，此时光耦合器U1无电流流过而断开输出回路，光耦合器U2有电流流过而接通输出回路，与非门U3的输入端输入为逻辑状态“1”，与非门U4的输入端输入为逻辑状态“0”，与非门U3的输出端输出逻辑状态“0”，则三极管U5进入截至状态，固态开关FB2的输入端关断并控制断开交流回路。
电压电流型、智能分布式要求动作时间短，一般要求在100ms以内。若采用普通接触器，再加上中间电压转换环节，则同步时间会大于100ms，无法实现电压电流型、智能分布式的测试要求。在本发明中，采用的光耦合器的延时一般是us级别，固态继电器动作时间小于5ms，中间电路延时一般为ns级，采用光耦合器及固态继电器，在开关动作后，可在5ms内固态继电器同步开关状态。
在本发明实施例中，通过采用光耦合器U1、光耦合器U2对信号进行降压并快速采集开关位置信号，采用与非门U3、与非门U4组成RS触发器对开关位置信号进行机械抖动滤除，采用电阻器R3和三极管U5进行信号放大，实现对固态开关FB2的分合控制，从而实现固态开关FB2和开关FB2分合快速同步。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，其特征在于，包括开关FB1、配电终端D1、光耦合器U1、光耦合器U2、与非门U3、与非门U4、固态开关FB2、电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3、三极管U5、负载电阻RL；
所述开关FB1包含合位状态辅助继电器HW及分位状态辅助继电器FW；
所述光耦合器U1中发光二极管的阳极与合位状态辅助继电器HW连接，光耦合器U1的输出端与与非门U3的一输入端连接；所述与非门U3的输出端与与非门U4的一输入端连接；
所述光耦合器U2中发光二极管的阳极与分位状态辅助继电器FW连接，光耦合器U2的输出端与与非门U4的另一输入端连接；所述与非门U4的输出端与与非门U3的另一输入端连接，所述与非门U3的输出端与电阻器R3的一端连接；
所述电阻器R3的另一端与三极管U5的基极连接，所述三极管U5的集电极与固态开关FB2的驱动二极管的阴极连接，所述固态开关FB2的开关输出电路与交流电源、辅助电阻RL串联；
所述电阻器R1与光耦合器U1的输出端接入与非门U3的同一输入端；
所述电阻器R2与光耦合器U2的输出端接入与非门U4的同一输入端；
所述配电终端D1分别与光耦合器U1中发光二极管的阴极、光耦合器U2中发光二极管的阴极连接。
2.根据权利要求1所述的一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，其特征在于，所述开关FB1为真空断路器或负荷开关。
3.根据权利要求1所述的一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，其特征在于，所述固态开关FB2为三相固态继电器。
4.根据权利要求1所述的一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，其特征在于，所述负载电阻RL为通用功率电阻。
5.根据权利要求1所述的一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，其特征在于，所述三极管U5为NPN三极管。
6.根据权利要求1所述的一种馈线自动化培训系统模拟开关同步电路，其特征在于，所述交流电源为220V交流电源。
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