CN1392576A - 包括作为跳闸线圈电源的电容器的电子式跳闸装置 - Google Patents

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Abstract

一种跳闸装置，包括：一系统供电的电源电路，包括作为跳闸线圈电源的电容器。当向跳闸装置接通电源时电容器充电，并且如果需要，按照足以启动跳闸线圈的第一基准电压(19伏)调节电容器的电压(t1－t2)。在预设置阶段(T)后，按照低于第一基准电压的第二基准电压的(10伏)调节电容器两端的电压(t2－t3)。当测量电流达到预设置的阈值时(t3)，在相同的预设置阶段期间基准电压恢复到第一数值，其构成存在将导致需要跳闸的故障的指示。因此，电容器通常按一低于跳闸所需的电压充电，因此能够降低电容器的尺寸。

Description

包括作为跳闸线圈电源的电容器的电子式跳闸装置
                      技术领域
本发明涉及一种包括电流测量装置的电子式跳闸(trip)装置，该电流测量装置连接到一设计用于实现保护功能的电子式处理电路，并将测量的电流与至少一个跳闸阈值相比较，以及涉及一电源电路，包括一电源电容器和一用于根据预设置的基准电压调节电容器两端电压的装置。
                      背景技术
在公知的跳闸装置中，跳闸线圈通常由一电源电路中的电源电容器供电。在由系统供电的跳闸装置中，由与需保护的电力系统中的导体相关联的电流检测器向电源电容器充电。电源电路通常为能够调节电源电容器两端电压的开关电源型电路。
在本跳闸装置中，通常在电源电容器两端需要约为18伏的第一供电电压，以便由跳闸线圈实现可靠跳闸。电源电容器两端电压分路出一较低的例如约为10伏的第二供电电压，对于跳闸装置中的电子电路是足够的。
电容器的寿命由电容器可允许的最大电压(电容器额定电压)和实际工作电压之间的差确定，跳闸电容器的可靠意味着要利用足够尺寸的电容器。
                       发明内容
本发明的目的是提供一种能够在降低尺寸和成本的的同时维持或增加跳闸电容器的可靠性的跳闸装置。
根据本发明，通过利用这样一种电子处理电路实现这一目的，该电子处理电路包括：一用于将测量电流与一低于跳闸阈值的预设阈值相比较的装置，该跳闸装置包括：一装置，用于当将跳闸装置接通电源时或当测量电流I等于或大于预设置的阈值Is时在预设阶段期间取低于跳闸阈值的第一预设值，在所述预设阶段之后取低于第一预设值的第二预设值。
根据本发明的一种改进，第二预设值低于启动跳闸装置的跳闸线圈所需的电压。
                      附图说明
通过对仅作为非限定实例给出的和在附图中所表示的本发明的特定实施例的介绍，使其它优点和特点将变得更明显，其中：
图1以示意图形式表示根据在先技术的电子式跳闸装置。
图2表示根据在先技术的电子式跳闸装置的电源电路。
图3表示根据本发明的跳闸装置的特定实施例。
图4a和4b分别表示电源电容器两端电压的变化和图3所示跳闸装置的电子电路的电源信号的变化与时间的关系。
图5表示根据图3所示跳闸装置的电子电路的工作流程图的特定实施例。
                      具体实施方式
图1以示意图形式表示根据在先技术的电子式跳闸装置。在图中仅表示为理解本发明所需要的元件。由与需保护的电力系统中的导体相关联的电流检测器1提供代表导体中流到电子处理电路2的信号。电子处理电路2最好以微处理器为基础并设计用于实现保护功能，并将测量的电流与至少一个跳闸阈值相比较，以及在故障过程中，例如在过载或短路时提供跳闸信号D。跳闸信号D提供到例如由可控硅形成的电子开关3的控制极。由跳闸信号D引起的电子开关3的闭合导致将与电子开关串联到第一供电电压V1连接端的跳闸线圈4激磁。
由电源电路5提供第一供电电压V1。由系统供电的跳闸装置中，电源电路5由与需保护的电力系统中的导体相关联的电流检测器1供电。与电源电路连接的电流检测器可以是如图1中所示的电流检测器1，也可以是前述不同的电流检测器6。在后一种情况下，电流检测器1最好是例如由形成的罗高夫斯基线圈形成的空芯式检测器，而电流检测器6最好是带铁芯的空气式检测器。
电源电路5还提供一第二供电电压V2，其低于第一供电电压V1但对于跳闸装置的电子电路的电源是足够的。
通常，电源电路5为能够调节电源电容器两端电压的开关电源型电路。在图2中所示的特定实施例中，电流检测器1或6连接到最好是全波整流式的整流电路7，包括两个输出端，其中一个接地，另一个连接到导体8。一实行斩波器功能的电子开关9并联到整流电路的输出端。电源电路5的提供第一供电电压V1的第一输出端经过二极管10连接到导体8，二极管10以这样一种方式连接，即当整流电路7的输出电压大于V1时导通，相反情况下截止。电容器C并联到在电源电路5的第一输出端和地之间的分压器。该分压器是由串联的第一电阻R1和第二电阻R2组成的电阻式分压器。电阻式分压器的中点连接到该控制电子开关9的调节电路11的输入端。第三电阻R3与齐纳二极管Zd串联，它们再与电容器C并联，第三电阻R3与齐纳二极管Zd的公共点构成提供第二供电电压V2的电源电路5的第二输出端。
电阻式分压器的中点的电压V3代表电容器两端的电压V1。只要电压V3低于预设基准电压，调节电路11就维持电子开关9处于断开位置(在晶体管的情况下为关断)。因此由电流互感器经过整流电路7和二极管10将电容器充电。一旦电压V3达到基准电压，调节电路11闭合电子开关9(在晶体管的情况下为导通)，因此将整流电路的输出短接。然后，二极管10截止以防止将电容器继续充电。因此将第一供电电压V1调节到预设基准电压的数值。然后在齐纳二极管Zd的两端得到第二供电电压V2。
在公知的跳闸装置中，选择基准电压，以便在故障的过程中始终保证跳闸线圈的可靠跳闸。例如，如果使跳闸线圈4可靠跳闸所需的电压约为18伏，则将基准电压固定在19伏的数值。
在图3中所示的根据本发明的跳闸装置与上述的跳闸装置不同在于，调节电路11包括一附加的输入端，其连接到跳闸装置的电子处理电路2的附加输出端。电子处理电路2能修改调节电路11的基准电压，以便其当将跳闸装置接通电源时或当测量电流I等于或大于预设置的阈值Is时在预设阶段期间取低于跳闸阈值的第一预设值，在所述预设阶段之后取低于第一预设值的第二预设值。
下面参照图4a、4b和5将更详细地解释根据本发明跳闸装置的操作。
起动时，即当对跳闸装置提供电源时，电源电容器两端的电压V1为零。由于电子开关9的断开，电容器开始充电，电压V1增加。在时间t1达到一向跳闸装置的电子电路(更具体地说是电子处理电路2)供电，例如为在图4A中所示的8伏的足够值。电源信号A(4b)直到这时为0，然后取数值1，微处理器的电子处理电路的启动阶段F1(图5)进行初始化。然后，在阶段F2这一电路将量Δt设置为0，然后在阶段F3将基准电压的数值Vref设置为第一数值。在所示的特定实施例中，基准电压的第一数值为19伏。在电子处理电路2的控制下，在例如在10到100毫秒之间的预设值阶段T期间，调节电路11利用这一基准电压的第一数值。
然后，在步骤4中，微处理器检查是否已经经过阶段T(Δt＝Is？)。如果成立(图4中的输出为是)，则在步骤5中，修改基准电压的数值Vref，其中电压取低于第一数值的第二数值。在所示的特定实施例中，这一基准电压的第二数值为10伏。在电子处理电路2的控制下，从t2(t2＝t1+T)时间起，调节电路11利用这一基准电压的第二数值。于是电容器C放电，直到电容器两端电压取第二基准电压数值。选择这一数值，以便足以为跳闸装置的电子电路提供可靠电源，即在该特定实施例中所代表的，其必大于8伏，同时低于保证跳闸线圈的可靠动作所需的电压。如果阶段T未达计时(图4中的输出为否)，微处理器继续进行到步骤F6，在其中在循环返回到步骤F4之前递增Δt(Δt＝Δt+1)。
在其中基准电压已下降到较低的第二数值的步骤F5之后，微处理器通过测量电流I(I≥Is？)监测是否可能冲过低于跳闸阈值的预设置阈值Is(步骤7)。只要测量电流I维持低于这一阈值(F7中的输出为否)，基准电压维持不变，微处理器通过循环返回到步骤F7继续监测电流的渐变。
如果在时间t3测量的电流达到或超过阈值Is(F7中的输出为是)，微处理器循环返回到步骤F2。然后，基准电压Vref恢复到较高的第一数值，电容器C重新充电，直到达到这一数值为止。电流冲过阈值Is表示该电流已超过其正常值并构成一将导致需要跳闸的故障紧急检测的可能性的指示。作为一个实例，如果In是跳闸装置的额定电流，则阈值可以等于2In。如果电子处理电路2在时间t3之后的阶段T期间未检测到故障，则在这一阶段之后基准电压Vref恢复到其第二数值。另一方面，如果在这一阶段T期间检测到故障，则在图4b中在时间t4发送跳闸信号。由刚刚已重新充电的电容器C正确地向跳闸线圈4供电。于是实行断开需保护的电源系统中的电流。于是不再由电流检测器向电源电路5供电，电容器C放电。在时间t5，电容器两端电压变得不足以向跳闸装置的电子电路正确地供电(A＝0)。按常规方式，微处理器进行测量以便在之后的时间段t4-5存储某些数据。
在图5所示的实施例中，在步骤F3和F5期间固定基准电压的特定数值(19伏和10伏)，然后，将这些数值发送到调节电路11。在另一个实施例中，基准电压Vref所能取的两个数值预设置在调节电路之内，微处理器仅向调节电路发送一代表需使用的二元化信号。
因此，本发明能够降低跳闸线圈4的电源电容器C的尺寸和成本，同时保证在故障的过程中跳闸线圈4的可靠工作。由于跳闸是相对稀少的事件，电容器仅在短时间(例如1秒)期间全充电，在该期间很易于发生故障，即，当实行跳闸装置接通电源时和当测量电流达到一预设置阈值Is时。例如最大电压为35伏的22μF电容器可以由最大电压为25伏的22μF电容器替代。由于在电容器最大电压之间的差别和工作电压从35伏-19伏即16伏降低到25伏-10伏即5伏；尽管适当地降低了电容器的尺寸和成本，但适当地维持电容器的寿命和可靠。反过来，维持恒定的电容器的尺寸，可以实现电容器的寿命和可靠性的大量增加。

Claims (5)

1.一种跳闸装置，包括：电流测量装置(1，6)，其连接到一设计用于实现保护功能并将该测量电流与至少一个跳闸阈值相比较的电子处理电路(2)，并连接到一包括电源电容器(C)和装置(11)用于根据预设置基准电压(Vref)调节电源电容器两端电压电源电路(5)，跳闸装置，其特征在于，电子处理电路(2)包括：一装置，用于将测量电流(I)与一低于跳闸阈值的预设阈值(Is)相比较，该跳闸装置包括：一装置，用于当跳闸装置接通电源时或当测量电流(I)等于或大于预设阈值(Is)时在预设置阶段(T)期间将调节装置(11)的基准电压(Vref)设置到第一预设值，在所述预设置阶段期间之后，设置到低于第一预设值的第二预设值。
2.根据权利要求1所述的跳闸装置，其特征在于，基准电压(Vref)的第二数值低于启动跳闸装置的跳闸线圈(4)所需的电压。
3.根据权利要求1或2所述的跳闸装置，其特征在于，调节装置(11)包括一连接到电子处理电路(2)的输出端的输入端。
4.根据权利要求1到3中之一所述的跳闸装置，其特征在于，预设置阶段在10到100毫秒之间。
5.根据权利要求1到4中之一所述的跳闸装置，其特征在于，电源电路(5)是一开关式电源电路。
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