一种便携的模拟断路器
技术领域
本发明属于电子技术领域,特别是涉及在电力系统中,保护装置跳闸、合闸出口动作功能的验证的一种便携的模拟断路器。
背景技术
在变电站继电保护装置生产调试及现场调试过程中,为了验证保护装置出口动作的正确与否,都需要模拟断路器。所谓模拟断路器,就是一种模拟变电站现场实际电力断路器工作过程的装置,保护装置通过对拟断路器的正常控制,就可以对电力断路器进行正常控制。
图2为保护装置的控制电路与断路器的连接图,现作以说明,以利于对本发明的特点进行理解。
虚线框6是电力断路器部分,T为跳闸输入端,H为合闸输入端,开关DL1、DL2为联动的机械开关,HQ为合闸线圈,TQ为跳闸线圈。图示断路器处在跳闸位置,开关DL1闭合,开关DL2断开,当合闸输入端H与电源正端+KM接通时,合闸线圈HQ通电吸合,使开关DL1断开,开关DL2闭合,同时分断合闸线圈HQ电流,使断路器处在合闸位置。同理,当跳闸输入端T与电源正端+KM接通时,跳闸线圈TQ通电吸合,使开关DL2断开,开关DL1闭合,同时分断跳闸线圈TQ电流,使断路器又处在跳闸位置。
虚线框5为保护装置的控制电路部分。保护装置的控制电路工作电源,一般为220V直流电源,正端为+KM,负端为-KM。跳闸继电器触点TZJ-1、跳闸压板TZYB、跳闸保持继电器TBJ组成装置的“跳闸电路”,作用是将断路器的跳闸端“T端”与电源端+KM接通,使断路器跳闸。电阻R4及二极管WV1、WV2起分流稳压作用,将线圈两端电压限制在1.5V左右。合闸继电器触点HZJ-1、合闸压板HZYB、防跳继电器TBJV的触点TBJV-2、合闸保持继电器HBJ组成装置的“合闸电路”,作用是将断路器的合闸端“H端”与电源端+KM接通,使断路器合闸。电阻R5及二极管WV3、WV4起分流稳压作用,将线圈两端电压限制在1.5V左右。防跳继电器触点TBJV-2、跳闸保持继电器触点TBJ-2、防跳继电器触点TBJV-1、防跳继电器TBJV和电阻R3组成“防跳电路”,以防跳闸时,发生合闸操作。电阻R1及合闸位置继电器HWJ组成“合闸位置检测电路”。电阻R2及跳闸位置继电器TWJ组成“跳闸位置检测电路”。二极管V1和电阻R6、二极管V2和电阻R7、二极管V3和电阻R8分别为继电器线圈续流电路。从图2中可以看出,要用模拟断路器对保护装置出口动作功能试验,第一,必须提供保护装置的控制电路所需220V直流工作电源。第二,使保护装置的控制电路的各继电器,可正常动作。第三,模拟断路器需具有虚线框6所示动作功能。
现有的模拟断路器的可以大致分为两类,第一类是专业的继保电测公司生产的专业产品及仿制产品。如许继电测公司CBS-6C系列产品,跳闸、合闸电流可选择为0.25A、0.5A、1A、2A、4A,提供的220V直流电源,输出电流为4A,直流功率约为880W。存在的主要问题,第一安全性问题,它采用交流电源经单相调压器输出,再经整流滤波得到输出直流220V电源,输出电压可调节。因此,它的直流输出220V电源与交流供电电源之间没有电气隔离,人体接触到它的直流电源输出端易发生人身安全事故;当它的直流输出电源端发生接地时,会烧坏模拟断路器;第二是体积大又笨重,且功耗大,需要风扇散热。第二类是一些继保公司生产的自用模拟断路器,采用变压器隔离,输出电压经整流滤波,提供固定的直流220V输出,为了减小功耗和体积,所以输出电流较小,一般小于0.25A。存在的主要问题,由于输出电流较小,不能使保护装置的跳闸保持或合闸保持继电器动作,功能验证不完整,同时也不能使保护装置的“防跳电路”工作。这种模拟断路器在体积和重量上一般,较适生产调试,但不便携带。上述模拟断路器的均是采用直流220V单一电源工作的,跳闸、合闸电流也是由该直流220V提供的,因此,大的跳闸、合闸电流,必然需要大的电源功率,同时带来了大体积和大重量。
发明内容
本发明的目的提供一种便携的模拟断路器,作为保护装置跳闸、合闸出口功能的验证装置,以克服目前的模拟断路器存在的缺点。
为了实现上述的目的,本发明的技术方案是:一种便携的模拟断路器包括直流电源电路1、直流电源电路2,跳闸线圈电路3、合闸线圈电路4,所述的直流电源电路1、2,分别输出两路独立的直流电源U1、U2,电压U1、U2作为断路器的工作电源;所述的直流电源电路1、2,使用变压器T1、T2将输入交流220V电源与输出直流电源隔离;所述的常开触点J1-1、J3-5并联后与常闭触点J2-1、继电器J3串联、然后再并联在输入的交流电源两端上;所述的直流电源电路1其变压器T1的输出线一端与电阻R1一端连接,而电阻R1另一端与整流管引线1连接,而变压器T1输出线的另一端与整流管引线3连接;所述的整流二极管引线2与电容C1正极、熔断器F1一端连接;整流二极管引线4与电容C1负极、电阻R2一端、合闸线圈电路4的常闭触点J3-4一端、跳闸线圈电路3的常开触点J3-3一端、直流-KM连接;所述的熔断器F1另一端与电阻R2另一端、二极管D0负极、直流+KM、跳闸线圈电路3的按扭TAN一端、合闸线圈电路(4)按扭(HAN)一端连接;所述的直流电源电路2,其变压器T2的输出线一端与整流管引线1连接,而变压器T2输出线的另一端与整流二极管引线3连接;所述的整流二极管引线2与电容C2正极、可变电阻RW一端连接,整流管引线4与电容C2负极、合闸线圈电路4的常闭触点J3-2一端、跳闸线圈电路3的常开触点J3-1一端连接;所述的可变电阻RW另一端与熔断器F2一端连接,而熔断器F2另一端与二极管D0正极、跳闸线圈电路3的电阻R6一端、合闸线圈电路4的电阻R5一端连接;所述的跳闸线圈电路3的按扭TAN另一端与电阻R4一端、线圈J2一端、二极管D4正极、二极管D6负极、断路器的跳闸端点T端连接;所述的电阻R6另一端与发光二极管HLED一端连接,而发光二极管HLED另一端与线圈J2另一端、二极管D3负极、二极管D6正极、常开触点J3-1另一端连接;所述的二极管D4负极与二极管D3正极连接;所述的电阻R4另一端与常开触点J3-3另一端连接;所述的合闸线圈电路4的按扭HAN另一端与线圈J1一端、二极管D2正极、二极管D5负极、电阻R3一端、合闸端点H连接;所述的电阻R5另一端与发光二极管TLED正极连接,而发光二极管TLED负极与线圈J1另一端、二极管D1负极、二极管D5正极、常闭触点J3-2另一端连接;所述的二极管D2负极与二极管D1正极连接;所述的电阻R3另一端与常闭触点J3-4另一端连接。
采用上述措施的本发明可以在保证安全及性能的情况下,使模拟断路器的体积、重量、功耗可以做得更小。
附图说明
附图1是本发明的电路原理图;
附图2是现有的保护装置的控制电路与断路器的连接图。
具体实施方式
图1为本发明的电路原理图。通过使用较小的交流输入功率,可以提供保护装置出口功能验证需要的大电流及220V直流输出电压。
虚线框1为直流电源U1的电路部分,220V交流电源经电源变压器T1隔离输出约150V交流电压,经限流电阻R1、二极管DL1~DL4桥式整流,电容C1滤波,输出直流电源U1,电压为220伏,输出电流约100mA,作为保护装置断路器控制电路的电源,电源正端为+KM,电源负端为-KM,以提供保护装置“合闸位置检测电路”、“跳闸位置检测电路”及“防跳电路”工作所需的约10mA的小电流,R2为内部负载电阻。虚线框2为直流电源U2的电路部分,220V交流电源经电源变压器T2隔离输出约6V交流电压,经二极管DL5~DL8桥式整流,电容C2滤波,输出直流电源U2,电压为5伏,输出电流达4A,以提供保护装置合闸保持继电器HBJ或跳闸保持继电器TBJ工作所需的大电流,调整RW的电阻值,可改变输出电流的大小。电源U2的输出正端通过二极管D0与电源U1的正端+KM连接。F0、F1、F2为保险管,起短路保护作用。接在交流电源输入端的交流继电器J3、继电器触点J2-1、J1-1、J3-5组成使继电器J3常闭触点J3-2、J3-4和常开触点J3-1、J3-3切换的电路,相当于开关DL1、DL2联动动作。虚线框4为模拟的断路器合闸线圈电路,继电器J1起合闸线圈HQ作用,R3为合闸负载电阻,为保护装置的跳位继电器TWJ提供通路。虚线框3为模拟的断路器跳闸线圈电路,继电器J2起跳闸线圈TQ作用,R4为跳闸负载电阻,为保护装置的合位继电器HWJ提供通路。由于电阻R3、电阻R4相对于保护装置的“合闸位置检测电路”、“跳闸位置检测电路”的阻抗较小,影响可以忽略。二极管D1、D2和二极管D3、D4起稳压作用,将继电器线圈工作电压限制在1.5V。D5、D6为续流二极管。电阻R5和跳位指示灯TLED组成跳位指示电路,电阻R6和合位指示灯HLED组成合位指示电路。HAN为合闸按钮,TAN为跳闸按钮,用于对模拟断路器自身测试。H端为合闸输入端,T端为跳闸输入端。
从图1可以看出,本发明通过电路的设计,采用两路独立的电源U1和U2叠加,使用低电压电源U2为保护装置“跳闸电路”或“合闸电路”提供所需大的工作电流,高电压电源U1为保护装置的“合闸位置检测电路”或“跳闸位置检测电路”及“防跳电路”提供所需微小的工作电流;提供跳闸负载电阻R4、合闸负载电阻R3的工作电流。两路电源U1和电源U2,并分别形成各自的电路,满足了对保护装置输出功能的验证要求,从而大大的降低了模拟断路器的电源功耗,使体积减小、重量减轻,达到了安全、便携和实用的目的。
参看图1,本发明一种便携的模拟断路器包括直流电源电路1、直流电源电路2,跳闸线圈电路3、合闸线圈电路4组成。该直流电源电路1、2,分别输出两路独立的直流电源U1、U2,电压U1、U2作为断路器的工作电源;直流电源电路1、2,使用变压器T1、T2将输入交流220V电源与输出直流电源隔离;常开触点J1-1、J3-5并联后与常闭触点J2-1、继电器J3串联、然后再并联在输入的交流电源两端上;直流电源电路1其变压器T1的输出线一端与电阻R1一端连接,而电阻R1另一端与整流二极管引线1连接,而变压器T1输出线的另一端与整流二极管引线3连接;整流二极管引线2与电容C1正极、熔断器F1一端连接;整流二极管引线4与电容C1负极、电阻R2一端、合闸线圈电路4的常闭触点J3-4一端、跳闸线圈电路3的常开触点J3-3一端、直流-KM连接;熔断器F1另一端与电阻R2另一端、二极管D0负极、直流+KM、跳闸线圈电路3的按扭TAN一端、合闸线圈电路4按扭(HAN)一端连接;直流电源电路2,其变压器T2的输出线一端与整流二极管引线1连接,而变压器T2输出线的另一端与整流二极管引线3连接;整流二极管引线2与电C2正极、可变电阻RW一端连接,整流二极管引线4与电容C2负极、合闸线圈电路4的常闭触点J3-2一端、跳闸线圈电路3的常开触点J3-1一端连接;可变电阻RW另一端与熔断器F2一端连接,而熔断器F2另一端与二极管D0正极、跳闸线圈电路3的电阻(R6)一端、合闸线圈电路4的电阻R5一端连接;跳闸线圈电路3的按扭TAN另一端与电阻R4一端、线圈J2一端、二极管D4正极、二极管D6负极、断路器的跳闸端点T端连接;电阻R6另一端与发光二极管HLED一端连接,而发光二极管HLED另一端与线圈J2另一端、二极管D3负极、二极管D6正极、常开触点J3-1另一端连接;二极管D4负极与二极管D3正极连接;电阻R4另一端与常开触点J3-3另一端连接;合闸线圈电路4的按扭HAN另一端与线圈J1一端、二极管D2正极、二极管D5负极、电阻R3一端、合闸端点H连接;电阻R5另一端与发光二极管TLED正极连接,而发光二极管TLED负极与线圈J1另一端、二极管D1负极、二极管D5正极、常闭触点J3-2另一端连接;所述的二极管D2负极与二极管D1正极连接;电阻R3另一端与常闭触点J3-4另一端连接。
本发明的电路工作过程,该电路通电后便处于“跳闸位置”,因继电器J3不通电,它的触点J3-2、J3-4闭合,触点J3-1、J3-3断开,跳位指示灯TLED亮,合位指示灯HLED不亮,继电器J1、J2均不通电。当H端接通+KM时,电源U1经合闸负载电阻R3、触点J3-4到-KM形成电路;电源U2经二极管D0、+KM端、继电器J1线圈、触点J3-2到U2的负端形成电路,使继电器J1通电吸合,触点J1-1闭合,继电器J2不通电,因此它的触点J2-1仍闭合,交流继电器J3得电吸合,其触点J3-5闭合,使继电器J3继续吸合,它的触点J3-2、J3-4断开,触点J3-1、J3-3闭合,断开保护装置的“合闸电路”,使断路器处于“合闸位置”,合位指示灯HLED亮,跳位指示灯TLED不亮。同理,当T端接通+KM时,继电器J2得电,它的常闭触点J2-1断开,使交流继电器J3断电,触点J3-2、J3-4闭合,触点J3-1、J3-3断开,断开保护装置的“跳闸电路”,使断路器回到“跳闸位置”,断路器便恢复到了的初始状态。
由于电源U1和电源U2之间通过二极管D0连接,为电源U1、U2分别通过各自的电路工作创造了条件。电源U1为保护装置控制电路的跳位继电器或合位继电器、防跳继电器提供工作电源,因该电路工作电流约10mA,负载电阻R3、R4的影响可以忽略,电源U1输出电流完全可以满足要求。电源U2为保护装置控制电路的“跳闸电路”或“合闸电路”提供可达到4A输出的大电流工作电源,因该电路的压降一般为1.5V,模拟的跳闸、合闸线圈压降也为1.5V,所以,电源U2的输出也可满足要求。
本发明采用的元件为:变压器T1为220V/150 V20VA、变压器T2为220V/6V 20VA、整流电路1的4个整流二极管为1N4007、整流电路2的4个整流二极管为1N5408、二极管D0~D4为1N5408、继电器J1、J2为ST1DC 1.5V 1a1b、继电器J3为JZX-18F3Z 220Vac。