CN202602262U - 可有效避免电力终端误动作的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可有效避免电力终端误动作的控制电路，主控MCU上还连接有单稳态可重复触发器U4，单稳态可重复触发器U4通过光耦与母线开关继电器U5相连接。单稳态可重复触发器输出一个固定的高电平Q1。当主控MCU故障时，单稳态可重复触发器输出低电平，母线开关继电器U5断开，控制回路失电。MCU状态监控电路保证了只有在MCU运行正常时，控制母线开关继电器U5才会闭合，保证异常情况下电力自动化终端不误动作。本实用新型的可有效避免电力终端误动作的控制电路，具有可保证异常情况下电力自动化终端不误动、控制可靠性高、提高各种电力自动化终端的工作稳定性，确保电网安全等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可有效避免电力终端误动作的控制电路。
背景技术
电力工业关系到国家经济安全和国民经济命脉，而数量庞大、种类繁多的各种自动化电力终端是保障电力一次设备安全运行的关键。目前，每种关键的电力一次设备至少有一种自动化终端对其进行监控、管理，自动化电力终端的种类包括监控、计量、保护等各种类型，而遥控功能作为典型的（遥测、遥信、遥控）“三遥”功能之一，各种终端都普遍具备。
由于各种电力自动化终端数量庞大、运行环境复杂，终端控制误动作时有发生，导致电力用户意外停电，并可能导致重大电力事故。当前各种电力自动化终端的典型控制回路如图3所示。从图3的电路可以看出，CPU的I/O口（MCU_IO）作为控制部分的发起点，CPU的I/O口通过光耦与母线开关继电器U2相连接，直接决定了对外的控制输出。从CPU的I/O口到光耦原边一般是工作电压最低的部分，光耦副边到继电器之间的工作电压一般为12VDC或24VDC，相对较低的工作电压导致这两部分电路和CPU自身在比较恶劣的环境下工作时比较容易被干扰。实际运行中，CPU在启动过程中I/O口经常处于高阻态，在恶劣的电磁环境中运行时，CPU的I/O口的输出信号极易受到干扰，在I/O口上产生扰动信号，导致对外产生误动作，威胁电力系统的安全。
实用新型内容
本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种可有效避免电力终端误动作的控制电路，以提高电力自动化终端的工作稳定性、确保电网供电安全。
本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。
可有效避免电力终端误动作的控制电路，其结构特点是，主控MCU的输出端分别通过光耦U2和光耦U3连接启动继电器U6和控制继电器U7，主控MCU上还连接有单稳态可重复触发器U4；主控MCU的输出端通过光耦U2连接启动继电器U6；主控MCU的输出端通过光耦U3连接控制继电器U7；主控MCU的输出端P3.0与单稳态可重复触发器U4相连接；单稳态可重复触发器U4的输出端通过光耦U1与母线开关继电器U5相连接。
本实用新型的可有效避免电力终端误动作的控制电路的结构特点也在于：
所述主控MCU输出端P1.0与光耦U2的一个输入端相连接，所述主控MCU输出端P1.1通过电阻R3与光耦U2的另一个输入端相连接，光耦U2的输出端与启动继电器U6相连接；所述主控MCU输出端P2.0与光耦U3的一个输入端相连接，所述主控MCU输出端P2.1通过电阻R4与光耦U3的另一个输入端相连接，光耦U3的输出端与控制继电器U7相连接。
与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
本实用新型的可有效避免电力终端误动作的控制电路，由单稳态可重复触发器U4监控MCU状态，保证了只有在MCU运行正常时，控制母线开关继电器U5才会闭合。为了保证异常情况下电力自动化终端不误动，对控制回路的电源采用分步控制的方法，自动化终端准备对外控制的情况下才对控制回路短时加电。启动信号（由P1.0和P1.1输出）和控制信号（由P2.0和P2.1输出）均采用双I/O口差动输出的方式驱动，进一步增强了控制的可靠性。
本实用新型的可有效避免电力终端误动作的控制电路，具有可保证异常情况下电力自动化终端不误动、控制可靠性高、提高各种电力自动化终端的工作稳定性，确保电网安全等优点。
附图说明
图1为本实用新型的可有效避免电力终端误动作的控制电路的电路原理图。
图2为本实用新型的可有效避免电力终端误动作的控制电路的控制方法的控制流程图。
图3为现有技术的典型控制回路的电路原理图。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参见图1和图2，可有效避免电力终端误动作的控制电路，主控MCU的输出端分别通过光耦U2和光耦U3连接启动继电器U6和控制继电器U7，主控MCU上还连接有单稳态可重复触发器U4；
主控MCU的输出端通过光耦U2连接启动继电器U6；主控MCU的输出端通过光耦U3连接控制继电器U7；主控MCU的输出端P3.0与单稳态可重复触发器U4相连接；单稳态可重复触发器U4的输出端通过光耦U1与母线开关继电器U5相连接。
所述主控MCU输出端P1.0与光耦U2的一个输入端相连接，所述主控MCU输出端P1.1通过电阻R3与光耦U2的另一个输入端相连接，光耦U2的输出端与启动继电器U6相连接；所述主控MCU输出端P2.0与光耦U3的一个输入端相连接，所述主控MCU输出端P2.1通过电阻R4与光耦U3的另一个输入端相连接，光耦U3的输出端与控制继电器U7相连接。
可有效避免电力终端误动作的方法，主控MCU的输出端分别通过光耦U2和光耦U3连接启动继电器U6和控制继电器U7，主控MCU上还连接有单稳态可重复触发器U4，单稳态可重复触发器U4通过光耦与母线开关继电器U5相连接，控制过程包括以下几个步骤：
a.MCU正常运行时，P3.0不断输出上升沿脉冲Pulse；
b.单稳态可重复触发器输出一个固定的高电平Q1；
c.单稳态可重复触发器控制母线开关继电器U5闭合；
d. MCU输出启动信号，启动继电器U6闭合；
e.MCU输出控制信号，控制继电器U7闭合；
f.控制出口YK_OUT对外输出控制电压；
g.控制出口YK_OUT输出脉冲宽度达到后，启动信号（图1中MCU的P1.0和P1.1端口的QD+、QD-）和控制信号（图1中MCU的P2.0和P2.1端口的YK+、YK-）撤销，控制过程结束。
MCU通过不断翻转Pulse脚的状态，通过双可触发单稳态触发器输出一个固定的低电平。当MCU死机或复位时，由于Pulse脚未翻转，该电路将输出一个高电平。因此，通过RUN脚的状态即可判定MCU的状态。为了保证异常情况下电力自动化终端不误动，对控制回路的电源采用分步提供的方法，只有在MCU运行正常、自动化终端准备对外控制的情况下才对控制回路短时加电。
可有效避免电力终端误动作的方法的控制电路主控MCU的输出端通过光耦U2连接启动继电器U6；主控MCU的输出端通过光耦U3连接控制继电器U7；主控MCU的输出端P3.0与单稳态可重复触发器U4相连接；单稳态可重复触发器U4的输出端通过光耦U1与母线开关继电器U5相连接。
所述主控MCU输出端P1.0与光耦U2的一个输入端相连接，所述主控MCU输出端P1.1通过电阻R3与光耦U2的另一个输入端相连接，光耦U2的输出端与启动继电器U6相连接；所述主控MCU输出端P2.0与光耦U3的一个输入端相连接，所述主控MCU输出端P2.1通过电阻R4与光耦U3的另一个输入端相连接，光耦U3的输出端与控制继电器U7相连接。为了避免光耦被干扰信号意外驱动，采用MCU同端口的相邻两个I/O口差动驱动。
在MCU运行正常的情况下，母线开关继电器U5会闭合，保证后续操作可以正常进行；，否则母线开关继电器U5断开。若母线开关继电器U5断开，后续启动、控制回路将无法得电，控制回路得不到驱动电源，那么最终电力自动化终端不可能对外输出控制信号。当自动化终端决定对外控制输出且MCU运行正常时，通过MCU的I/O口差动输出QD+、QD-，启动继电器U6闭合，否则控制继电器U7无法得电。最后，由MCU的I/O口差动输出YK+和YK-，最终对外控制输出，输出脉冲宽度足够后，QD+、QD-、YK+、YK-控制信号返回，相关的MCU的I/O口改为输入状态。
硬件电路如图1所示，包括MCU运行状态监控电路和继电器驱动电路两部分。
1、MCU状态监控电路
为了避免MCU处于异常状态或复位过程中时，MCU的I/O口处于不确定状态产生误动作，需要对MCU的运行状态进行监控。如图1所示，MCU运行状态监控电路由CD4098B单稳态可重复触发器和MCU共同构成。触发器的工作周期可以通过改变电阻R1和电容C1的大小进行调整。图1中设定工作周期为T=0.1uF*100K=10ms。这样，只要MCU的I/O口（Pulse）定时输出上升沿，就可以使CD4098B输出一个固定的高电平Run，保证控制母线开关继电器U5闭合，控制回路得电。否则，MCU若在一个周期内未输出上升沿，控制母线开关继电器U5将断开，控制回路失电。这样，就保证了MCU运行正常时控制回路得电，异常时控制回路失电，有效提高了对外控制的安全性。其中，单稳态可重复触发器的工作周期越短，控制回路的安全性越高。
2、继电器驱动电路
MCU状态监控电路保证了只有在MCU运行正常时，控制母线开关继电器U5才会闭合。为了保证异常情况下电力自动化终端不误动，对控制回路的电源采用分步控制的方法，自动化终端准备对外控制的情况下才对控制回路短时加电。具体的控制过程如下：
（1）MCU运行正常时，控制母线开关继电器（U5）闭合。
（2）自动化终端准备对外控制时，MCU输出启动信号（QD+、QD-），启动继电器（U6）闭合。
（3）自动化终端最终对外出口时，MCU输出控制信号（YK+、YK-），控制继电器（U7）闭合。控制出口（YK_OUT）对外输出控制电压。
（4）控制出口（YK_OUT）输出脉冲宽度达到后，启动信号（QD+、QD-）、控制信号（YK+、YK-）撤销，控制过程结束。
启动信号（输出端口为P1.0、P1.1）和控制信号（输出端口为P2.0、P2.1）信号均采用双I/O口差动输出的方式驱动，进一步增强了控制的可靠性。
本实用新型的控制方法和电路，通过对核心MCU的状态监测和固定的操作逻辑可以避免控制误动作，通过波形发生电路实现MCU停止翻转状态信号时，控制回路不会得电。MCU正常运行时给启动回路加电，需要对外控制时启动回路闭合给控制回路加电，控制输出完成后启动回路和控制回路返回。
Claims (2)
1.可有效避免电力终端误动作的控制电路，其特征是，主控MCU的输出端分别通过光耦U2和光耦U3连接启动继电器U6和控制继电器U7，主控MCU上还连接有单稳态可重复触发器U4；
主控MCU的输出端通过光耦U2连接启动继电器U6；主控MCU的输出端通过光耦U3连接控制继电器U7；主控MCU的输出端P3.0与单稳态可重复触发器U4相连接；单稳态可重复触发器U4的输出端通过光耦U1与母线开关继电器U5相连接。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征是，所述主控MCU输出端P1.0与光耦U2的一个输入端相连接，所述主控MCU输出端P1.1通过电阻R3与光耦U2的另一个输入端相连接，光耦U2的输出端与启动继电器U6相连接；所述主控MCU输出端P2.0与光耦U3的一个输入端相连接，所述主控MCU输出端P2.1通过电阻R4与光耦U3的另一个输入端相连接，光耦U3的输出端与控制继电器U7相连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN103560050A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-05 | 武汉烽火富华电气有限责任公司 | 一种继电保护开关量输出回路启动电路及方法 |
| CN111147046A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-05-12 | 陕西电器研究所 | 一种继电器阵列控制装置及方法 |
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2012
- 2012-06-15 CN CN 201220285032 patent/CN202602262U/zh not_active Expired - Lifetime
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