CN203071569U - 合闸线圈保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种合闸线圈保护装置,包括与开关的分合闸电路中的合闸线圈HQ串联的继电器JD1的常闭接点,以及依次串接的用于控制继电器JD1常闭接点通断的分压取样电路、反向电路和控制保护电路,其中所述分压取样电路有两个,一个与分合闸电路中的合闸线圈HQ连接,另一个和合闸电路中分闸线圈TQ连接;所述反向电路有两个,分别与两个分压取样电路串接,用于将分压取样电路输出的电压转换成控制保护电路可接收的电压;控制保护电路,用于根据两个分压取样电路采集到的电压和预定时间,控制继电器JD1的通断。本实用新型是基于采集开关控制回路合闸前后采集点电压变化的原理,不仅能够在合闸不成功时及时的控制合闸线圈的电路的断开,可靠的避免了合闸线圈被烧毁的现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力系统保护装置,具体涉及一种合闸线圈保护装置。
背景技术
目前,无人值班变电站都已经得到普及,开关的分、合闸操作多从远方或者监控装置上进行。但由于35kV及以下变电站的开关质量并不能很严格的满足现场恶劣运行环境的要求,运行一段时间后,合闸线圈经常烧毁。日常的缺陷处理工作中,更换合闸线圈占了相当的工作量。
当开关需由分状态变为合状态时,发出合闸信号以后,由于合闸保持回路的存在,合闸线圈会一直带电,直到开关成功合闸。在实际过程中,主要容易出现3种故障导致不能成功合闸并烧毁合闸线圈的:1、电机未储能,2、储能电机辅助接点烧毁,3、开关合闸过程中的机械卡塞,如五防机械闭锁等。 操作回路必须有带电保持回路是已有条文规定的,所以当开关合闸不成功时,由于合闸线圈一直带电,当带电时间大约8秒后,合闸线圈开始急剧发热,大约20秒后,最终将导致合闸线圈的烧毁。
如果在合闸不成功之后,能够及时断开控制电源,就可以避免合闸线圈的烧毁,但现在大部分操作都在远方完成,当出现开关合闸不成功时,操作人员不可能及时的断开控制电源,合闸线圈的烧毁变得不可避免。
另外,合闸线圈往往处于开关机构的中间部位,随着开关的一体化设计逐渐增多,开关体积更小,结构更为精巧,更换拆除处于中间部位烧坏的合闸线圈很困难,检修停电时间也被延长,严重影响供电可靠性。
操作回路必须有带电保持回路是已有条文规定的,所以带电保持功能是不能改变的。此前,也有人提出过关于分合闸回路保护器的问题。但基本原理是通过分合闸时突变的电流来启动保护装置。但该保护器也有以下不足之处:1、就是同一型号的开关,由于生产厂家、合闸线圈型号的不同,合闸电流也不同,启动判定并不非常准确,不具有普遍适用性;2、若要检测电流必须将电流检测元件串入回路,这样对原有回路的线圈上的电压分配造成影响。操作回路的电阻是有严格要求的,如果检测元件分压过高,将造成线圈两端的电压降低,进而造成开关不能合闸;3、原有的电子元件可靠性差,在操作回路中串入可靠性不高的器件,反而增加了操作回路的不稳定性。如果器件烧毁,必然造成控制回路断线。出现事故时不能分合闸,引起事故进一步扩大;4、原有器件体积大,结构复杂,不便于安装使用。所以,时至今日,新安装设备中也没有出现对合闸回路的保护,反倒是五防装置越来越多,机械闭锁越来越多,这样的现状就更易造成合闸线圈的烧毁。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种合闸线圈保护装置,解决目前合闸开关控制不稳定不可靠,容易出现合闸不成功导致线圈被烧毁的问题。
为解决上述的技术问题,本实用新型采用以下技术方案:一种合闸线圈保护装置,包括与开关的分合闸电路中的合闸线圈HQ串联的继电器JD1的常闭接点,以及依次串接的用于控制继电器JD1常闭接点通断的分压取样电路、反向电路和控制保护电路,其中
所述分压取样电路有两个,一个与分合闸电路中的合闸线圈HQ连接,另一个和合闸电路中分闸线圈TQ连接,用于将合闸线圈HQ和分闸线圈TQ处的电压分压输出;
所述反向电路有两个,分别与两个分压取样电路串接,用于将分压取样电路输出的电压转换成控制保护电路可接收的电压;
控制保护电路,用于根据两个分压取样电路采集到的电压和预定时间,控制继电器JD1的通断。
更进一步的技术方案是上述连接至合闸线圈HQ的分压取样电路主要是由53kΩ的电阻R1、2kΩ的电阻R2和27kΩ的电阻R8构成,其中R1连接分合闸电路中的合闸线圈HQ,所述电阻R2一端和电阻R1串接,另一端接地,电阻R8一端连接于电阻R1和电阻R2之间,另一端连接反向电路;所述连接至分闸线圈TQ的分压取样电路主要是由53kΩ的电阻R3、2kΩ的电阻R4和27kΩ的电阻R10构成,其中R3连接分合闸电路中的合闸线圈HQ,所述电阻R4一端和电阻R3串接,另一端接地,电阻R10一端连接于电阻R3和电阻R4之间,另一端连接反向电路。
更进一步的技术方案是上述与合闸线圈HQ串接的反向电路主要由LM358AM运算放大器和27kΩ的电阻R7构成,其中所述电阻R7并接与LM358AM运算放大器的负极输入端和输出端,分压取样电路与LM358AM运算放大器的负极输入端相连接;所述与分闸线圈TQ串接的反向电路主要由LM358AM运算放大器和27kΩ的电阻R9构成,其中所述电阻R9并接与LM358AM运算放大器的负极输入端和输出端,分压取样电路与LM358AM运算放大器的负极输入端相连接。
更进一步的技术方案是上述控制保护电路主要是由LCP915型单片机、8050型三极管Q1构成,合闸线圈HQ转换的电压从LCP915单片机 的6脚接入,分闸线圈TQ转换的电压从LCP915单片机 的7脚接入,8050型三极管Q1的基极连接于LCP915型单片机的1脚,8050型三极管Q1的发射极接地,集电极连接继电器JD1。
更进一步的技术方案是上述控制保护电路还连接有LED发光二极管D1构成的报警提示电路和LED发光二极管D2构成的工作提示电路。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型是基于采集开关控制回路合闸前后采集点电压变化的原理,不仅能够在合闸不成功时及时的控制合闸线圈的电路的断开,可靠的避免了合闸线圈被烧毁的现象,有以下优点:不需要将检测回路串入合闸回路中,减少了对合闸回路的影响,即便出现故障,也不会影响合闸回路;外部回路设计简洁,便于排查回路故障;便于安装,体积小巧,可以直接安装在保护屏或者保护装置旁,即便出现故障,也可以轻易更换;无需打开断路器柜门,也不用停电挂接地线,提高了工作安全性,减少了停电检修时间。
附图说明
图1为现有的合闸电路连接示意图。
图2为本实用新型合闸线圈保护装置中继电器常闭接点在合闸电路中的安装位置示意图。
图3为本实用新型合闸线圈保护装置一个实施例的电路连接图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
现有的合闸电路如图1所示,操作KK开关, 常开接点9、10 接点变位为接通,或者采用远控合闸方式:接点YH接通之后,合闸保持继电器HBJ带电,HBJ辅助接点闭合。之后,即便KK开关9、10接点或者远控合闸接点YH断开之后,合闸线圈HQ依然带电,直至合闸成功,这个过程正常约需0.2秒。由于开关的辅助接点DL1变位约需0.2秒时间,所以在这过程中5、6号接线端子电压均为0V。合闸成功后合闸线圈HQ前的开关的辅助常闭接点DL1变位为断开,5号接线端子电压为0V。跳闸线圈TQ前的开关的辅助常开接点DL2变位为闭合,6号接线端子电压为-110V。开关合闸正常状态序列下5、6点电位序列表见表1。
正常合闸状态序列 | 5号接点电压(V) | 6号接点电压(V) | 保持状态 |
分位 | -110 | 0 | 保持 |
合闸瞬间 | 0 | 0 | 小于0.2秒 |
合闸成功 | 0 | -110 | 保持 |
如果开关因为各种原因不能合闸成功,开关的辅助接点DL1、DL2均不变位,合闸不成功状态序列下5、6点电位序列表见表2。可见5、6号接线端子电压均为0V。可见,如果开关因为各种原因不能合闸成功,开关的辅助接点DL1就不能断开。合闸线圈HQ一直带电的情况下,20秒后会导致合闸线圈烧毁。
合闸异常状态序列 | 5号接点电压(V) | 6号接点电压(V) | 保持状态 |
分位 | -110 | 0 | 保持 |
合闸瞬间 | 0 | 0 | 小于0.2秒 |
合闸不成功 | 0 | 0 | 保持 |
图2和图3示出了本实用新型合闸线圈保护装置的一个实施例:包括与开关的分合闸电路中的合闸线圈HQ串联的继电器JD1的常闭接点,以及依次串接的用于控制继电器JD1常闭接点通断的分压取样电路、反向电路和控制保护电路,其中,
所述分压取样电路有两个,一个与分合闸电路中的合闸线圈HQ连接,另一个和合闸电路中分闸线圈TQ连接,用于将合闸线圈HQ和分闸线圈TQ处的电压分压输出,即可以将合闸线圈HQ和分闸线圈TQ处的-110V电压分压成-4V输出;
所述反向电路有两个,分别与两个分压取样电路串接,用于将分压取样电路输出的电压转换成控制保护电路可接收的电压,即分压成-4V的电源转换成+4V;
控制保护电路,用于根据两个分压取样电路采集到的电压和预定时间,控制继电器JD1的通断。
根据本实用新型合闸线圈保护装置的另一个实施例,连接至合闸线圈HQ的分压取样电路主要是由53kΩ的电阻R1、2kΩ的电阻R2和27kΩ的电阻R8构成,其中R1连接分合闸电路中的合闸线圈HQ,所述电阻R2一端和电阻R1串接,另一端接地,电阻R8一端连接于电阻R1和电阻R2之间,另一端连接反向电路;所述连接至分闸线圈TQ的分压取样电路主要是由53kΩ的电阻R3、2kΩ的电阻R4和27kΩ的电阻R10构成,其中R3连接分合闸电路中的合闸线圈HQ,所述电阻R4一端和电阻R3串接,另一端接地,电阻R10一端连接于电阻R3和电阻R4之间,另一端连接反向电路。因为单片机能够识别的电压在0~5V,而5、6点电压为-110V,所以先将-110降压为-4V,即图2中的V1、V2点,这样,即使在输入电压波动的情况下,单片机也能可靠的识别输入的信号。
分压采用电阻分压,图2中5、6点的输入信号-110V由电阻R1、R2,R3、R4组成,分压为-4V。因为5、6点的两个分压电路的工作原理及状态完全一样,现用5点的分压电路来说明电路的设计原理;根据分压公式:UR1 / UR2 = R1/R2,因为: UR2 = -4V, UR1 = -110V-(-4V)=-106V,所以: R/R3 = 106/4 = 26.5。为了减小分压电阻耗散功率对回路的影响,分压电阻上的最大电流为2mA,据I总=U总/R总,则有R总 = U总/I总 = 110V/0.002 = 55000Ω,R2= UR2 / I总 = -4V/0.002 = 2KΩ,则R1 = 55KΩ - 2KΩ = 53 KΩ。这样,在接点3和接点4就得到分压后的电压-4V。根据取样电路计算可知,电路中电阻的最大耗散功率为P= I2R =(0.002)2 X 55KΩ = 0.22W,为减少取样电阻的发热量,增大电路工作的可靠性,电阻选择2W的电阻,为提高取样精度,减少温漂,选用2W的5色环金属膜高精度电阻。因为控制保护电路中采用的单片机能够识别的电压在0~5V,而经电阻分压后接点V1和接点V2的电压为-4V,因此需将它反向,将接点V1和接点V2的电压输入到运放LM358的反相输入端,LM358应用为1:1的反相比例放大器,则-4V的取样电压经LM358的反相比例放大变换为+4V,可被单片机LPC915识别的电压信号。单片机程序根据6、7脚I/O输入口输入电压的状态,去控制相应的电路。LM358为双运算放大器,接点V1、V2各用1/2。
根据本实用新型合闸线圈保护装置的另一个实施例,与合闸线圈HQ串接的反向电路主要由LM358AM运算放大器和27kΩ的电阻R7构成,其中所述电阻R7并接与LM358AM运算放大器的负极输入端和输出端,分压取样电路与LM358AM运算放大器的负极输入端相连接;所述与分闸线圈TQ串接的反向电路主要由LM358AM运算放大器和27kΩ的电阻R9构成,其中所述电阻R9并接与LM358AM运算放大器的负极输入端和输出端,分压取样电路与LM358AM运算放大器的负极输入端相连接。控制电路选用8BIT的LCP915单片机,该单片机是飞利浦半导体公司推出的低功耗工业级单片机,内部集成振荡器,工作时不需外接任何辅助电路,电路结构简单,可靠性高;内部还有4Kbyte的程序空间,可供用户编程使用。利用单片机内部的可编程定时器,根据合闸状态序列表:表1、表2,编制相应程序来控制合闸线圈保护装置的工作。当接点5、6点电压变为0V,由取样分压、反向电路输出到单片机6、7脚,程序启动定时器,如果接点5、6点电压一直为0V,定时2s到后,继电器JD1常闭接点3、4断开跳闸回路,常开接点7、8闭合,可接入远动信号装置发出合闸不成功警报,同时报警灯点亮。不管当前接点5、6点电压如何,程序定时器继续计时,再过10s后,,则单片机程序输出复位控制信号,电路回到原来状态。LPC915的3脚为上电复位功能脚,3脚连接电阻R11接到电源+5V,单片机上电复位后即可正常工作,10脚为工作电源+5v,C1为电源滤波电容。
根据本实用新型合闸线圈保护装置的另一个实施例,控制保护电路主要是由LCP915型单片机、8050型三极管Q1构成,合闸线圈HQ转换的电压从LCP915单片机 的6脚接入,分闸线圈TQ转换的电压从LCP915单片机 的7脚接入,8050型三极管Q1的基极连接于LCP915型单片机的1脚,8050型三极管Q1的发射极接地,集电极连接继电器JD1。
根据本实用新型合闸线圈保护装置的另一个实施例,控制保护电路还连接有LED发光二极管D1构成的报警提示电路和LED发光二极管D2构成的工作提示电路。单片机程序判断采集的合闸状态序列设定值为不成功2秒后,LPC915第1脚输出控制执行信号,高电平;驱动三极管Q1导通,驱动继电器JD1动作,常闭接点3、4断开跳闸回路,常开接点7、8闭合,可接入远动信号装置发出合闸不成功警报。同时单片机第14脚输出低电平,报警灯点亮。二极管D15是继电器JD1的续流二极管,防止JD1工作时自激。三极管Q1型号为8050、二极管D15型号为1N4148,继电器JD1的型号为RELAY.D,要求继电器工作电压为5v、触点工作电流为5A。报警指示灯为发光二极管D1,单片机第14脚输出低电平,报警指示灯亮,提醒用户。报警指示灯的联接为:电源+5V连接电阻R13后与二极管D1正极串联后负极连接LPC915第14脚。工作指示灯,电源+5V链接电阻R33后与二极管D2正极串联后负极直接接地,设备接入工作电源后,工作指示灯发光,表明设备开始工作。
开关处于分断位置时,合闸线圈HQ前的开关辅助常闭接点DL1,串入的保护装置的JD1常闭接点处于闭合位置,5号接线端子电压为-110V。6号接线端子电压为0V。当开关需由分状态变为合状态时,如采用本地合闸方式:操作KK开关, 常开接点9、10 接点变位为接通。或者采用远控合闸方式:接点YH接通之后,合闸保持继电器HBJ带电,HBJ辅助接点闭合。之后,即便KK开关9、10接点或者远控合闸接点YH断开之后,合闸线圈HQ依然带电。
如果开关因为各种原因不能合闸成功,合闸保护装置开始启动内部保护回路,定时2s到后,继电器JD1动作,常闭接点断开跳闸回路,常开接点7、8闭合,(用来接入远动信号装置发出合闸不成功报警,)同时报警灯点亮。此时不管当前接点5、6点电压如何,则定时器继续计时,再过10s后,则单片机输出复位控制信号,电路回到原来状态。此时可以重新尝试合闸。如果数次尝试合闸不成功,就需让检修人员检查故障原因了。
尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述,但是,应该理解,本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式,这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说,在本申请公开、附图和权利要求的范围内,可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外,对于本领域技术人员来说,其他的用途也将是明显的。
Claims (5)
1.一种合闸线圈保护装置,其特征在于:包括与开关的分合闸电路中的合闸线圈HQ串联的继电器JD1的常闭接点,以及依次串接的用于控制继电器JD1常闭接点通断的分压取样电路、反向电路和控制保护电路,其中
所述分压取样电路有两个,一个与分合闸电路中的合闸线圈HQ连接,另一个和合闸电路中分闸线圈TQ连接,用于将合闸线圈HQ和分闸线圈TQ处的电压分压输出;
所述反向电路有两个,分别与两个分压取样电路串接,用于将分压取样电路输出的电压转换成控制保护电路可接收的电压;
控制保护电路,用于根据两个分压取样电路采集到的电压和预定时间,控制继电器JD1的通断。
2.根据权利要求1所述的合闸线圈保护装置,其特征在于:所述连接至合闸线圈HQ的分压取样电路主要是由53kΩ的电阻R1、2kΩ的电阻R2和27kΩ的电阻R8构成,其中R1连接分合闸电路中的合闸线圈HQ,所述电阻R2一端和电阻R1串接,另一端接地,电阻R8一端连接于电阻R1和电阻R2之间,另一端连接反向电路;所述连接至分闸线圈TQ的分压取样电路主要是由53kΩ的电阻R3、2kΩ的电阻R4和27kΩ的电阻R10构成,其中R3连接分合闸电路中的合闸线圈HQ,所述电阻R4一端和电阻R3串接,另一端接地,电阻R10一端连接于电阻R3和电阻R4之间,另一端连接反向电路。
3.根据权利要求1所述的合闸线圈保护装置,其特征在于:所述与合闸线圈HQ串接的反向电路主要由LM358AM运算放大器和27kΩ的电阻R7构成,其中所述电阻R7并接与LM358AM运算放大器的负极输入端和输出端,分压取样电路与LM358AM运算放大器的负极输入端相连接;所述与分闸线圈TQ串接的反向电路主要由LM358AM运算放大器和27kΩ的电阻R9构成,其中所述电阻R9并接与LM358AM运算放大器的负极输入端和输出端,分压取样电路与LM358AM运算放大器的负极输入端相连接。
4.根据权利要求1所述的合闸线圈保护装置,其特征在于:所述控制保护电路主要是由LCP915型单片机、8050型三极管Q1构成,合闸线圈HQ转换的电压从LCP915单片机 的6脚接入,分闸线圈TQ转换的电压从LCP915单片机 的7脚接入,8050型三极管Q1的基极连接于LCP915型单片机的1脚,8050型三极管Q1的发射极接地,集电极连接继电器JD1。
5.根据权利要求1所述的合闸线圈保护装置,其特征在于:所述控制保护电路还连接有LED发光二极管D1构成的报警提示电路和LED发光二极管D2构成的工作提示电路。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20130717 Effective date of abandoning: 20151223 |
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AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20130717 Effective date of abandoning: 20151223 |
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C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |