CN116094143B - 一种电力电压检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力电压检测系统，涉及电压检测领域，该电力电压检测系统包括：市电电源模块，用于引入电网交流电，供给降压整流滤波模块、负载工作模块；降压整流滤波模块，用于将交流电转化为直流电，供给电压检测模块、开关控制模块、备用电源；采样输出模块，用于采样负载工作模块的工作电流，转化为采样电压，输出给电压检测模块、二次检测模块；本发明的有益效果是：本发明通过电压检测模块、开关控制模块在出现负载过载时，及时断开供电，避免过载影响电网；相较于传统的负载异常后直接断电，本发明在负载异常后依旧通过备用电源供电，在负载用电恢复正常时，自动恢复电网供电，持续保持负载工作，避免影响生产制造。

Description

一种电力电压检测系统

技术领域

本发明涉及电压检测领域，具体是一种电力电压检测系统。

背景技术

电力系统的复杂性直接威胁着系统的安全稳定运行，某些局部扰动就可能导致大停电的发生或使系统的稳定性问题尖锐化。当电力系统发生事故时，特别是发生破坏系统稳定性和不可控的恶性连锁反应时，事故范围大，停电时间长，造成的后果极其严重。

当电网结构薄弱、管理不善而又缺乏必要的技术措施时，某些单一设备的故障就可能发展成为全网性的大停电事故。

现在多有电压检测电路，在设备用电异常时及时断开供电，但是这样会导致原定的生产任务无法完成，需要改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力电压检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电力电压检测系统，包括：

市电电源模块，用于引入电网交流电，供给降压整流滤波模块、负载工作模块；

降压整流滤波模块，用于将交流电转化为直流电，供给电压检测模块、开关控制模块、备用电源；

采样输出模块，用于采样负载工作模块的工作电流，转化为采样电压，输出给电压检测模块、二次检测模块；

电压检测模块，用于检测采样电压是否超出阈值，超出阈值时，驱动开关控制模块工作；

开关控制模块，用于工作时断开市电电源模块和负载工作模块的回路，导通备用电源模块和负载工作模块之间的回路，驱动二次检测模块工作；

负载工作模块，用于负载得电工作；

备用电源模块，用于市电电源模块和负载工作模块的回路断开后，作为备用电源为负载工作模块供电；

二次检测模块，用于在备用电源模块供电时，对负载工作模块的采样电压进行分析，采样电压低于阈值时，断开开关控制模块供电回路，重新由市电电源模块为负载工作模块供电；

市电电源模块的输出端连接降压整流滤波模块的输入端、负载工作模块的第一输入端，降压整流滤波模块的输出端连接电压检测模块的第一输入端、开关控制模块的第一输入端、备用电源模块的第一输入端，采样输出模块的输出端连接电压检测模块的第二输入端、二次检测模块的第一输入端，电压检测模块的输出端连接开关控制模块的第二输入端，开关控制模块的输出端连接负载工作模块的第二输入端、备用电源模块的第二输入端、二次检测模块的第二输入端，负载工作模块的输出端连接采样输出模块的输入端，备用电源模块的输出端连接负载工作模块的第三输入端，二次检测模块的输出端连接开关控制模块的第三输入端。

作为本发明再进一步的方案：采样输出模块包括电流互感器、第三二极管、第三电容、第二电阻、第三电阻，电流互感器的一端接地，电流互感器的另一端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电容的另一端接地，第二电阻的另一端连接第三电阻的一端、电压检测模块的第二输入端、二次检测模块的第一输入端，第三电阻的另一端接地。

作为本发明再进一步的方案：电压检测模块包括可控硅、第二二极管、第六二极管，第六二极管的负极连接采样输出模块的输出端，第六二极管的正极连接可控硅的控制极，可控硅的正极连接降压整流滤波模块的输出端，可控硅的负极连接第二二极管的正极、开关控制模块的第二输入端，第二二极管的负极接地。

作为本发明再进一步的方案：开关控制模块包括第一MOS管、第一二极管、继电器、第二三极管、第一电阻，第一MOS管的S极连接降压整流滤波模块的输出端，第一MOS管的G极连接二次检测模块的输出端，第一MOS管的D极连接第一二极管的负极、继电器的一端，第一二极管的正极连接继电器的另一端、第二三极管的集电极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接开关控制模块的输出端。

作为本发明再进一步的方案：负载工作模块包括第二开关、第三开关、负载，市电电源模块包括火线、零线，第二开关的一端连接火线，第二开关的另一端连接负载的一端，负载的另一端连接第三开关的一端，第三开关的另一端连接零线。

作为本发明再进一步的方案：备用电源模块包括第四开关、第五开关、第六开关、第二变压器、逆变电路、第四电容、电池、第五二极管、第四电阻，第四开关的一端连接负载的一端，第五开关的一端连接负载的另一端，第四开关的另一端连接第二变压器的输出端一端，第五开关的另一端连接第二变压器的输出端另一端，第二变压器的输入端连接逆变电路的输出端，逆变电路的输入端连接第四电容的一端、电池的正极、第五二极管的负极、第四电阻的一端，第四电容的另一端接地，电池的负极接地，第五二极管的正极接地，第四电阻的另一端连接第六开关的一端，第六开关的另一端连接降压整流滤波模块的输出端。

作为本发明再进一步的方案：二次检测模块包括第一开关、第四二极管、反相器，第一开关的一端连接采样输出模块的输出端，第一开关的另一端连接第四二极管的负极，第四二极管的正极连接反相器的输入端，反相器的输出端连接开关控制模块的第三输入端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过电压检测模块、开关控制模块在出现负载（设备）过载时，及时断开供电，避免过载影响电网；同时设置有备用电源模块，继续为负载供电，保证电器的持续使用，设有发光提示，避免相关人员不清楚过载，在相关人员减少负载用电，恢复到正常用电时，这时二次检测模块检测到正常用电信息，恢复电路初始状态，继续由电网为负载供电，相较于传统的负载异常后直接断电，本发明在负载异常后依旧通过备用电源供电，在负载用电恢复正常时，自动恢复电网供电，持续保持负载工作，避免影响生产制造。

附图说明

图1为一种电力电压检测系统的原理图。

图2为一种电力电压检测系统的第一部分电路图。

图3为一种电力电压检测系统的第二部分电路图。

图4为开关控制模块的电路图。

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1，一种电力电压检测系统，包括：

市电电源模块1，用于引入电网交流电，供给降压整流滤波模块2、负载工作模块6；

降压整流滤波模块2，用于将交流电转化为直流电，供给电压检测模块4、开关控制模块5、备用电源；

采样输出模块3，用于采样负载工作模块6的工作电流，转化为采样电压，输出给电压检测模块4、二次检测模块8；

电压检测模块4，用于检测采样电压是否超出阈值，超出阈值时，驱动开关控制模块5工作；

开关控制模块5，用于工作时断开市电电源模块1和负载工作模块6的回路，导通备用电源模块7和负载工作模块6之间的回路，驱动二次检测模块8工作；

负载工作模块6，用于负载Y得电工作；

备用电源模块7，用于市电电源模块1和负载工作模块6的回路断开后，作为备用电源为负载工作模块6供电；

二次检测模块8，用于在备用电源模块7供电时，对负载工作模块6的采样电压进行分析，采样电压低于阈值时，断开开关控制模块5供电回路，重新由市电电源模块1为负载工作模块6供电；

市电电源模块1的输出端连接降压整流滤波模块2的输入端、负载工作模块6的第一输入端，降压整流滤波模块2的输出端连接电压检测模块4的第一输入端、开关控制模块5的第一输入端、备用电源模块7的第一输入端，采样输出模块3的输出端连接电压检测模块4的第二输入端、二次检测模块8的第一输入端，电压检测模块4的输出端连接开关控制模块5的第二输入端，开关控制模块5的输出端连接负载工作模块6的第二输入端、备用电源模块7的第二输入端、二次检测模块8的第二输入端，负载工作模块6的输出端连接采样输出模块3的输入端，备用电源模块7的输出端连接负载工作模块6的第三输入端，二次检测模块8的输出端连接开关控制模块5的第三输入端。

在具体实施例中：请参阅图2，降压整流滤波模块2包括第一变压器W1、整流器T、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1，第一变压器W1完成降压处理，整流器T完成交直流转换，第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1构成的滤波电路完成滤波处理，获取平稳的直流电，为后续电路供电。

在本实施例中：请参阅图3，采样输出模块3包括电流互感器X、第三二极管D3、第三电容C3、第二电阻R2、第三电阻R3，电流互感器X的一端接地，电流互感器X的另一端连接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极连接第二电阻R2的一端、第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端接地，第二电阻R2的另一端连接第三电阻R3的一端、电压检测模块4的第二输入端、二次检测模块8的第一输入端，第三电阻R3的另一端接地。

电流互感器X检测流经负载Y的总电流，连接负载Y越多，阻抗越小，造成流经负载Y的总电流越大；电路互感器X检测的采样电流经过第三二极管D3、第三电容C3转化为直流电，经过第二电阻R2、第三电阻R3转化为电压信号，第三电阻R3上的电压即为采样电压；在连接负载Y过多，或者负载Y短路等故障导致电流增大，这时采样电压超出阈值。

在另一个实施例中：可略去第三电容C3，第三电容C3用于滤波，防止生成的直流电不平稳。

在本实施例中：请参阅图3，电压检测模块4包括可控硅Z1、第二二极管D2、第六二极管D6，第六二极管D6的负极连接采样输出模块3的输出端，第六二极管D6的正极连接可控硅Z1的控制极，可控硅Z1的正极连接降压整流滤波模块2的输出端，可控硅Z1的负极连接第二二极管D2的正极、开关控制模块5的第二输入端，第二二极管D2的负极接地。

在采样电压超出阈值时，第六二极管D6作为稳压二极管导通，为可控硅Z1的控制极提供控制信号，可控硅Z1导通，为开关控制模块5提供驱动信号（公共点B）。

在另一个实施例中，可略去第二二极管D2，第二二极管D2作为发光二极管，发光指示当前负载工作模块6处异常，及时提醒相关人员。

在本实施例中：请参阅图4，开关控制模块5包括第一MOS管V1、第一二极管D1、继电器J1、第二三极管V2、第一电阻R1，第一MOS管V1的S极连接降压整流滤波模块2的输出端，第一MOS管V1的G极连接二次检测模块8的输出端，第一MOS管V1的D极连接第一二极管D1的负极、继电器J1的一端，第一二极管D1的正极连接继电器J1的另一端、第二三极管V2的集电极，第二三极管V2的发射极接地，第二三极管V2的基极连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接开关控制模块5的输出端。

第一MOS管V1为PMOS管，G极为低电平时导通，常态下为低电平状态；电压检测模块4输出驱动信号时，经过第一电阻R1使得第二三极管V2的基极变为高电平，第二三极管V2导通，进而继电器J1得电工作，控制开关S2、S3、S6断开，开关S1、S4、S5闭合。

在另一个实施例中：可略去第一二极管D1，第一二极管D1作为续流二极管，用于泄出继电器J1断电时产生的大电流。

在本实施例中：请参阅图2，负载工作模块6包括第二开关S2、第三开关S3、负载Y，市电电源模块1包括火线L、零线N，第二开关S2的一端连接火线L，第二开关S2的另一端连接负载Y的一端，负载Y的另一端连接第三开关S3的一端，第三开关S3的另一端连接零线N。

第二开关S2、第三开关S3常闭，常闭时，市电电源模块1通过第二开关S2、第三开关S3为负载Y供电。市电电源模块1引入电网中的电压，通过火线、零线N输出给后续电路。

在另一个实施例中：负载Y可设置有多个，多个负载Y（设备）同时并联工作。

在本实施例中：请参阅图2，备用电源模块7包括第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第二变压器W2、逆变电路、第四电容C4、电池E1、第五二极管D5、第四电阻R4，第四开关S4的一端连接负载Y的一端，第五开关S5的一端连接负载Y的另一端，第四开关S4的另一端连接第二变压器W2的输出端一端，第五开关S5的另一端连接第二变压器W2的输出端另一端，第二变压器W2的输入端连接逆变电路的输出端，逆变电路的输入端连接第四电容C4的一端、电池E1的正极、第五二极管D5的负极、第四电阻R4的一端，第四电容C4的另一端接地，电池E1的负极接地，第五二极管D5的正极接地，第四电阻R4的另一端连接第六开关S6的一端，第六开关S6的另一端连接降压整流滤波模块2的输出端。

第四开关S4、第五开关S5长断；正常时，降压整流滤波模块2输出直流电经过第四电阻R4、第五二极管D5，第五二极管D5作为稳定电压，使得为电池E1进行恒压充电；在第四开关S4、第五开关S5闭合时，电池E1输出直流电，经过逆变电路转化为交流电，经过第二变压器W2放大后输出交流电，为负载Y供电。

在另一个实施例中：第六开关S6可以略去，第六开关S6常闭，备用电源模块7为负载工作模块6供电时，第六开关S6会断开，避免此时作为供电源的电池E1和电网连接，对电网造成影响。

在本实施例中：请参阅图3，二次检测模块8包括第一开关S1、第四二极管D4、反相器U1，第一开关S1的一端连接采样输出模块3的输出端，第一开关S1的另一端连接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极连接反相器U1的输入端，反相器U1的输出端连接开关控制模块5的第三输入端。

第一开关S1常闭，继电器J1得电工作后，第一开关S1闭合，继电器J1工作是由于负载Y异常，因此此时采样电压依旧较大，第四二极管D4作为稳压二极管导通，经过反相器U1输出低电平，继电器J1继续工作；相关人员发现此时由备用电源模块7供电时，在通过减少负载Y等排出故障的方式能够有效降低采样电压时，此时采样电压低于阈值，第四二极管D4截止，反相器U1输出高电平（公共点A），使得第一MOS管V1断开，电路重新恢复至初始状态，第二开关S2、第三开关S3、第六开关S6闭合，第一开关S1、第四开关S4、第五开关S5断开。此外二次检测模块8和电压检测模块4共用同一个采样电压，备用电源模块7供电时无需额外的采样电路，节省电路体积。

在另一个实施例中：可以额外设置电阻，来改变恢复市电电源模块1供电的阈值电压。

本发明的工作原理是：市电电源模块1引入电网交流电，供给降压整流滤波模块2、负载工作模块6；降压整流滤波模块2将交流电转化为直流电，供给电压检测模块4、开关控制模块5、备用电源；采样输出模块3采样负载工作模块6的工作电流，转化为采样电压，输出给电压检测模块4、二次检测模块8；电压检测模块4检测采样电压是否超出阈值，超出阈值时，驱动开关控制模块5工作；开关控制模块5工作时断开市电电源模块1和负载工作模块6的回路，导通备用电源模块7和负载工作模块6之间的回路，驱动二次检测模块8工作；负载工作模块6负载Y得电工作；备用电源模块7在市电电源模块1和负载工作模块6的回路断开后，作为备用电源为负载工作模块6供电；二次检测模块8在备用电源模块7供电时，对负载工作模块6的采样电压进行分析，采样电压低于阈值时，断开开关控制模块5供电回路，重新由市电电源模块1为负载工作模块6供电。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种电力电压检测系统，其特征在于：

该电力电压检测系统包括：

市电电源模块，用于引入电网交流电，供给降压整流滤波模块、负载工作模块；

降压整流滤波模块，用于将交流电转化为直流电，供给电压检测模块、开关控制模块、备用电源；

采样输出模块，用于采样负载工作模块的工作电流，转化为采样电压，输出给电压检测模块、二次检测模块；

电压检测模块，用于检测采样电压是否超出阈值，超出阈值时，驱动开关控制模块工作；

开关控制模块，用于工作时断开市电电源模块和负载工作模块的回路，导通备用电源模块和负载工作模块之间的回路，驱动二次检测模块工作；

负载工作模块，用于负载得电工作；

备用电源模块，用于市电电源模块和负载工作模块的回路断开后，作为备用电源为负载工作模块供电；

二次检测模块，用于在备用电源模块供电时，对负载工作模块的采样电压进行分析，采样电压低于阈值时，断开开关控制模块供电回路，重新由市电电源模块为负载工作模块供电；

市电电源模块的输出端连接降压整流滤波模块的输入端、负载工作模块的第一输入端，降压整流滤波模块的输出端连接电压检测模块的第一输入端、开关控制模块的第一输入端、备用电源模块的第一输入端，采样输出模块的输出端连接电压检测模块的第二输入端、二次检测模块的第一输入端，电压检测模块的输出端连接开关控制模块的第二输入端，开关控制模块的输出端连接负载工作模块的第二输入端、备用电源模块的第二输入端、二次检测模块的第二输入端，负载工作模块的输出端连接采样输出模块的输入端，备用电源模块的输出端连接负载工作模块的第三输入端，二次检测模块的输出端连接开关控制模块的第三输入端；

二次检测模块包括第一开关、第四二极管、反相器，第一开关的一端连接采样输出模块的输出端，第一开关的另一端连接第四二极管的负极，第四二极管的正极连接反相器的输入端，反相器的输出端连接开关控制模块的第三输入端。

2.根据权利要求1所述的电力电压检测系统，其特征在于，采样输出模块包括电流互感器、第三二极管、第三电容、第二电阻、第三电阻，电流互感器的一端接地，电流互感器的另一端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电容的另一端接地，第二电阻的另一端连接第三电阻的一端、电压检测模块的第二输入端、二次检测模块的第一输入端，第三电阻的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的电力电压检测系统，其特征在于，电压检测模块包括可控硅、第二二极管、第六二极管，第六二极管的负极连接采样输出模块的输出端，第六二极管的正极连接可控硅的控制极，可控硅的正极连接降压整流滤波模块的输出端，可控硅的负极连接第二二极管的正极、开关控制模块的第二输入端，第二二极管的负极接地。

4.根据权利要求1所述的电力电压检测系统，其特征在于，开关控制模块包括第一MOS管、第一二极管、继电器、第二三极管、第一电阻，第一MOS管的S极连接降压整流滤波模块的输出端，第一MOS管的G极连接二次检测模块的输出端，第一MOS管的D极连接第一二极管的负极、继电器的一端，第一二极管的正极连接继电器的另一端、第二三极管的集电极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接开关控制模块的输出端。

5.根据权利要求1所述的电力电压检测系统，其特征在于，负载工作模块包括第二开关、第三开关、负载，市电电源模块包括火线、零线，第二开关的一端连接火线，第二开关的另一端连接负载的一端，负载的另一端连接第三开关的一端，第三开关的另一端连接零线。

6.根据权利要求5所述的电力电压检测系统，其特征在于，备用电源模块包括第四开关、第五开关、第六开关、第二变压器、逆变电路、第四电容、电池、第五二极管、第四电阻，第四开关的一端连接负载的一端，第五开关的一端连接负载的另一端，第四开关的另一端连接第二变压器的输出端一端，第五开关的另一端连接第二变压器的输出端另一端，第二变压器的输入端连接逆变电路的输出端，逆变电路的输入端连接第四电容的一端、电池的正极、第五二极管的负极、第四电阻的一端，第四电容的另一端接地，电池的负极接地，第五二极管的正极接地，第四电阻的另一端连接第六开关的一端，第六开关的另一端连接降压整流滤波模块的输出端。