CN203632209U - 一种单相模块智能收费电表的继电保护电路 - Google Patents

一种单相模块智能收费电表的继电保护电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种单相模块智能收费电表的继电保护电路,包括壳体和设置在壳体内的控制单元,所述的控制单元连接了置于壳体内的第一继电保护电路的线圈和直流继电器的线圈,所述直流继电器的触点连接设置在壳体外的交流继电器的线圈,所述交流继电器的触头连接在用户设备的电路上。本实用新型可内置继电保护电路也可以外接大功率的交流继电器,电力工作人员可根据用户设备的用电情况选择合适继电保护方式,使用方便。

Description

一种单相模块智能收费电表的继电保护电路
技术领域
本实用新型涉及电表设备,特别是一种单相模块智能收费电表的继电保护电路。 
背景技术
在用智能收费电表计量收费时,通常都设有继电器,若用户设备发生短路等状况时通过控制继电器将用户设备的短路电流切断,避免电表烧坏。通常用户设备电流大于80安培时通常外置继电保护电路,由电表内的小功率继电器控制外部大功率继电器的开断;若用户设备电流在50安培—80安培之间通常采用内置继电保护电路,在电表内设有继电器驱动电路由继电器驱动电路驱动电表内的小功率继电器。但是若用户设备用电的电流变化时通常需要更换电表,例如若用户设备原先的用电电流在50安培—80安培采用内置继电保护电路,若在用户设备扩容,增大用电量,电流超过80安培时,内置继电保护电路电表将超负荷被烧坏;若在用户设备原先的用电电流大于80安培采用外置继电保护电路的电表,若在用户设备减小用电量,电流在50安培—80安培时,外置继电保护电路的电表灵敏度不够高,有可能不能及时感知用电设备的电流大小,无法及时动作切断短路电流。在用户设备电流变化时需要重新更换电表,增加了设备成本,也增加了电力工作人员的工作。 
发明内容
本实用新型要解决的问题是提供一种单相模块智能收费电表的继电保护电路,可内置继电保护电路也可以外接大功率的交流继电器,电力工作人员可根据用户设备的用电情况选择合适继电保护方式,使用方便。 
为了解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:一种单相模块智能收费电表的继电保护电路,包括壳体和设置在壳体内的控制单元,所述的控制单元连接了置于壳体内的第一继电保护电路的线圈和直流继电器的线圈,所述直流继电器的触点连接设置在壳体外的交流继电器的线圈,所述交流继电器的触头连接在用户设备的电路上。可根据用户设备的用电量的大小选择设置的继电保护方式。一般情况下用户设备的用电在50安培—60安培,采用置于壳体内的第一继电保护电路即可,即通过第一继电保护电路控制用户设备供电的开断,但是在用户设备用电量扩容,用电电流大于80安培时即通过直流继电器控制外部的交流继电器的开断,通过交流继电器的开断控制用户设备供电电路的开断,避免电表超负荷烧坏。所述的单相模块智能收费电表提供了两种继电保护电路,电力工作人员可根据用户设备当下用电情况选择合适的继电保护设备连接方式,即保证了继电保护的灵敏性也避免了负荷过大情况下电表的损坏。所述直流继电器均为小功率继电器,所述交流继电器为大功率继电器。由于交流继电器是大功率继电器,将交流继电器外接减少了在电表内产生较大的反向电动势。 
优选的,所述的第一继电保护电路包括一继电器驱动电路,所述继电器驱动电路输入端连接控制单元,继电器驱动电路输出端连接一内置的继电器一线圈,所述继电器一的触头连接外部的用户设备的电路上。所述的继电器一和直流继电器均为小功率继电器,所述交流继电器为大功率继电器。在第一继电保护电路中通过继电器驱动电路驱动继电器一动作,继电器一的跳闸与合闸信号由控制单元给出,继电器一功率小,适合用于用户设备用电量在50-80安培范围内时使用,灵敏度较高。 
优选的,所述的继电器驱动电路包括一基础驱动电路,基础驱动电路包括 一跳闸驱动电路和一合闸驱动电路,所述继电器电路输入端包括合闸信号输入端和跳闸信号输入端,所述的继电器驱动电路输出端包括合闸信号输出端和跳闸信号输出端,所述的合闸信号输入端和合闸信号输出端连接所述的合闸驱动电路,所述的跳闸信号输入端和跳闸信号输出端连接所述的跳闸驱动电路。由控制单元发送跳闸信号和合闸信号分别至合闸信号输入端和跳闸信号输入端,通过基础驱动电路驱动由合闸信号输出端和跳闸信号输出端输出至继电器一的线圈上,由线圈的得失电控制触头的动作。例如当控制单元发送高电平至合闸信号输出端,低电平至跳闸信号输出端,则继电器一合闸;若控制单元发送低电平至合闸信号输出端,高电平至跳闸信号输出端,则继电器一跳闸。 
优选的,所述的跳闸驱动电路和合闸驱动电路镜像设置,所述合闸信号输出端和跳闸信号输出端还连接一互锁保护电路,所述的跳闸信号输入端和合闸信号输入端连接控制单元,跳闸信号输出端和合闸信号输出端连接在所述的内置的继电器一线圈。由于跳闸驱动电路和合闸驱动电路镜像设置,通过互锁保护电路的作用在控制单元发送一个控制指令时继电器一只执行一个动作(例如跳闸/合闸),避免信号冲突造成电表继电保护电路失效,保证电表的正常工作。 
优选的,所述互锁保护电路包括PNP三极管I和PNP三极管II,所述PNP三极管I集电极为合闸信号输出端,所述PNP三极管I的发射极连接供电电源,所述PNP三极管II集电极为跳闸信号输出端,所述PNP三极管II发射极连接供电电源,所述PNP三极管I基极连接第一电阻的第一端,所述第一电阻的第二端连接在PNP三极管II集电极,PNP三极管II基极连接第二电阻的第一端,所述第二电阻的第二端连接在PNP三极管I集电极,供电电源还连接二极管I的负极和二极管III负极,二极管I正极连接二极管II的负极,二极管II的正极接地,二极管I正极与二极管II负极连接点连接第一电阻的第二端,二极 管III正极连接二极管IV的负极,二极管III的正极接地,二极管III正极与二极管IV负极连接点连接第二电阻的第二端。在控制单元由合闸信号输入端输入高电平导通时,通过向跳闸信号输入端输入低电平,第一电阻连接低电平将PNP三极管I导通,导通继电器保护电路的合闸部分,驱动继电器一合闸,由于PNP三极管I的发射极还连接二极管I的负极,二极管I正极连接二极管II的负极,二极管II的正极接地,二极管I正极与二极管II负极连接点连接第一电阻的第二端,可保证第一电阻的第二端为低电平,即使在控制单元指令发送错误时也可避免信号冲突。此外,由于在继电器一线圈在得电瞬间会产生与电流方向相反的瞬间反向电动势和反向电流,所述的二极管I和二极管II将反向电流引至供电电源,避免继电器驱动电路烧坏。继电器一跳闸原理与继电器一合闸原理相同,在此不再赘述。 
优选的,所述控制单元的一个控制端输出两根控制线,分别为控制线一和控制线二连接至直流继电器的线圈上,所述直流继电器触头的正极和负极之间还连接有一二极管V,所述二极管V的正极连接直流继电器负极,二极管V的负极连接直流继电器的正极,并且二极管V负极还连接一直流电源,直流继电器触头的负极输出至外部的交流继电器。例如当控制单元要发送合闸信号时向由控制线一送出高电平,控制线二输出低电平,直流继电器触头闭合,由于在直流继电器线圈在得电瞬间会产生一瞬间反向电动势,为防止直流继电器烧坏,通过二极管V导通将反向电流引至直流电源。 
采用上述技术方案后,本实用新型具有如下优点: 
所述的单相模块智能收费电表包括有置于壳体内的第一继电保护电路,用户设备使用电流在50-80安培时用作保护用户设备,在用户设备使用电流大于80安培时,通过壳体的内的直流继电器控制外部的交流继电器,由于交流继电 器是大功率继电器,将交流继电器外接减少了在电表内产生较大的反向电动势。电力工作人员可根据用户设备当下用电情况选择合适的继电保护设备连接方式,即保证了继电保护的灵敏性也避免了负荷过大情况下电表的损坏。 
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明: 
图1为本实用新型原理框图; 
图2为继电器驱动电路原理图; 
图3为继电器二接线原理图。 
具体实施方式
如图1所示,一种单相模块智能收费电表的继电保护电路,包括壳体1和设置在壳体内的控制单元,所述的控制单元连接了置于壳体内的第一继电保护电路的线圈和直流继电器2的线圈,所述直流继电器2的触点连接设置在壳体1外的交流继电器3的线圈,所述交流继电器3的触头连接在用户设备的电路上。可根据用户设备的用电量的大小选择设置的继电保护方式。一般情况下用户设备的用电在50安培—60安培,采用置于壳体内的第一继电保护电路即可,即通过第一继电保护电路控制用户设备供电的开断,但是在用户设备用电量扩容,用电电流大于80安培时即通过直流继电器控制外部的交流继电器的开断,通过交流继电器的开断控制用户设备供电电路的开断,避免电表超负荷烧坏。所述的单相模块智能收费电表提供了两种继电保护电路,电力工作人员可根据用户设备当下用电情况选择合适的继电保护设备连接方式,即保证了继电保护的灵敏性也避免了负荷过大情况下电表的损坏。所述直流继电器均为小功率继电器,所述交流继电器为大功率继电器。由于交流继电器是大功率继电器,将交流继电器外接减少了在电表内产生较大的反向电动势。 
所述的第一继电保护电路包括一继电器驱动电路,所述继电器驱动电路输入端连接控制单元,继电器驱动电路输出端连接一内置的继电器一线圈,所述继电器一的触头连接外部的用户设备的电路上,具体参见图1。在第一继电保护电路中通过继电器驱动电路驱动继电器一动作,继电器一的跳闸与合闸信号由控制单元给出,继电器一功率小,适合用于用户设备用电量在50-80安培范围内时使用,灵敏度较高。 
在通过外接交流继电器控制用户设备供电的开断时,由于直流继电器线圈扎起开断瞬间会产生反向电动势,所以在所述控制单元的一个控制端IN3输出两根控制线,分别为控制线一和控制线二连接至直流继电器2的线圈上,所述直流继电器2触头的正极和负极之间还连接有一二极管V D5,所述二极管V D5的正极连接直流继电器2负极,二极管V D5的负极连接直流继电器2的正极,并且二极管V D5负极还连接一直流电源VCC2,直流继电器2触头的负极OUT3输出至外部的交流继电器3,具体参见图3。当控制单元由控制线一送出高电平,控制线二输出低电平发送合闸信号,直流继电器触头闭合,在直流继电器线圈在得电瞬间产生瞬间反向电动势时,通过二极管V导通将反向电流引至直流电源。避免反向电动势将继电器绝缘层击穿,避免了继电器漏电的危险。当然直流继电器跳闸也可由控制单元通过控制线一发送低电平,由控制线二发送高电平,具体原理与合闸控制一样,从而实现跳闸控制。 
参见图2,在本优选实施例中,所述的继电器驱动电路包括一基础驱动电路,基础驱动电路包括一跳闸驱动电路和一合闸驱动电路,所述继电器电路输入端包括合闸信号输入端IN1和跳闸信号输入端IN2,所述的继电器驱动电路输出端包括合闸信号输出端OUT1和跳闸信号输出端OUT2,所述的合闸信号输入端IN1和合闸信号输出端OUT1连接所述的合闸驱动电路,所述的跳闸信号输入端IN2 和跳闸信号输出端OUT2连接所述的跳闸驱动电路。由控制单元发送合闸信号和跳闸信号分别至合闸信号输入端IN1和跳闸信号输入端IN2,通过基础驱动电路驱动由合闸信号输出端OUT1和跳闸信号输出端OUT2输出至继电器一的线圈上,由线圈的得失电控制触头的动作。例如当控制单元发送高电平至合闸信号输出端OUT1,低电平至跳闸信号输出端OUT2,则继电器一合闸;若控制单元发送低电平至合闸信号输出端OUT1,高电平至跳闸信号输出端OUT2,则继电器一跳闸。所述的合闸基础驱动电路包括合闸信号输入端IN1连接第三电阻R3的一端,第三电阻的另一端连接一NPN三极管Q3的基极,NPN三极管Q3的基极还连接第四电阻的一端,所述第四电阻的另一端接地,NPN三极管Q3发射极接地,NPN三极管Q3集电极连接合闸信号输出端OUT1,所述的跳闸驱动电路与合闸驱动电路镜像设置并且NPN三极管Q3的发射极与跳闸驱动电路中的NPN三极管Q4发射极的共地。 
为避免信号冲突造成电表继电保护电路失效,保证电表的正常工作。所述的跳闸驱动电路和合闸驱动电路镜像设置,所述合闸信号输出端OUT1和跳闸信号输出端OUT2还连接一互锁保护电路,所述的跳闸信号输入端IN1和合闸信号输入端IN2连接控制单元,跳闸信号输出端OUT2和合闸信号输出端OUT1连接在所述的内置的继电器一线圈。由于跳闸驱动电路和合闸驱动电路镜像设置,通过互锁保护电路的作用在控制单元发送一个控制指令时继电器一只执行一个动作(例如跳闸/合闸)。 
作为对本优选实施例的进一步细化,所述互锁保护电路包括PNP三极管I Q1和PNP三极管II Q2,所述PNP三极管I Q1集电极为合闸信号输出端,所述PNP三极管I Q1的发射极连接供电电源VCC1,所述PNP三极管II Q2集电极为跳闸信号输出端,所述PNP三极管II Q2发射极连接供电电源VCC1,所述PNP三极 管I Q1基极连接第一电阻R1的第一端,所述第一电阻R1的第二端连接在PNP三极管II Q2集电极,PNP三极管II Q2基极连接第二电阻R2的第一端,所述第二电阻R2的第二端连接在PNP三极管I Q1集电极,供电电源VCC1还连接二极管I D1的负极和二极管III D3负极,二极管I D1正极连接二极管II D2的负极,二极管II D2的正极接地,二极管I D1正极与二极管II D2负极连接点连接第一电阻R1的第二端,二极管III D3正极连接二极管IV D4的负极,二极管III D3的正极接地,二极管III D3正极与二极管IV D4负极连接点连接第二电阻R2的第二端。在控制单元由合闸信号输入端IN1输入高电平导通时,通过向跳闸信号输入端IN2输入低电平,第一电阻R1连接低电平将PNP三极管I Q1导通,导通继电器保护电路的合闸部分,驱动继电器一合闸,由于PNP三极管I Q1的发射极还连接二极管I D1的负极,二极管I D1正极连接二极管IID2的负极,二极管II D2的正极接地,二极管I D1正极与二极管II D2负极连接点连接第一电阻R1的第二端,可保证第一电阻R1的第二端为低电平,即使在控制单元指令发送错误时也可避免信号冲突。此外,由于在继电器一线圈在得电瞬间会产生与电流方向相反的瞬间反向电动势和反向电流,所述的二极管IQ1和二极管II Q2将反向电流引至供电电源VCC2,避免继电器驱动电路烧坏。继电器一跳闸原理与继电器一合闸原理相同,在此不再赘述。 
本优选实施例中所述的控制单元为型号为FM3308数据处理芯片,在上所述的直流继电器连接所述FM3308数据处理芯片的第59号管脚,继电器驱动电路的合闸输入端和跳闸输入端分别连接FM3308数据处理芯片的第34和33号管脚. 
所述的直流继电器优选型号为JZC-33F的微型继电器。 
除上述优选实施例外,本实用新型还有其他的实施方式,本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形,只要不脱离本实用新型的精神,均 应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。 

Claims (6)

1.一种单相模块智能收费电表的继电保护电路,包括壳体(1)和设置在壳体内的控制单元,其特征在于:所述的控制单元连接了置于壳体内的第一继电保护电路的线圈和直流继电器(2)的线圈,所述直流继电器(2)的触点连接设置在壳体(1)外的交流继电器(3)的线圈,所述交流继电器(3)的触头连接在用户设备的电路上。 
2.根据权利要求1所述的单相模块智能收费电表的继电保护电路,其特征在于:所述的第一继电保护电路包括一继电器驱动电路,所述继电器驱动电路输入端连接控制单元,继电器驱动电路输出端连接一内置的继电器一线圈,所述继电器一的触头连接外部的用户设备的电路上。 
3.根据权利要求2所述的单相模块智能收费电表的继电保护电路,其特征在于:所述的继电器驱动电路包括一基础驱动电路,基础驱动电路包括一跳闸驱动电路和一合闸驱动电路,所述继电器电路输入端包括合闸信号输入端(IN1)和跳闸信号输入端(IN2),所述的继电器驱动电路输出端包括合闸信号输出端(OUT1)和跳闸信号输出端(OUT2),所述的合闸信号输入端(IN1)和合闸信号输出端(OUT1)连接所述的合闸驱动电路,所述的跳闸信号输入端(IN2)和跳闸信号输出端(OUT2)连接所述的跳闸驱动电路。 
4.根据权利要求3所述的单相模块智能收费电表的继电保护电路,其特征在于:所述的跳闸驱动电路和合闸驱动电路镜像设置,所述合闸信号输出端(OUT1)和跳闸信号输出端(OUT2)还连接一互锁保护电路,所述的跳闸信号输入端(IN1)和合闸信号输入端(IN2)连接控制单元,跳闸信号输出端(OUT2)和合闸信号输出端(OUT1)连接在所述的内置的继电器一线圈。 
5.根据权利要求4所述的单相模块智能收费电表的继电保护电路,其特征在于:所述互锁保护电路包括PNP三极管I(Q1)和PNP三极管II(Q2),所述PNP 三极管I(Q1)集电极为合闸信号输出端,所述PNP三极管I(Q1)的发射极连接供电电源(VCC1),所述PNP三极管II(Q2)集电极为跳闸信号输出端,所述PNP三极管II(Q2)发射极连接供电电源(VCC1),所述PNP三极管I(Q1)基极连接第一电阻(R1)的第一端,所述第一电阻(R1)的第二端连接在PNP三极管II(Q2)集电极,PNP三极管II(Q2)基极连接第二电阻(R2)的第一端,所述第二电阻(R2)的第二端连接在PNP三极管I(Q1)集电极,供电电源(VCC1)还连接二极管I(D1)的负极和二极管III(D3)负极,二极管I(D1)正极连接二极管II(D2)的负极,二极管II(D2)的正极接地,二极管I(D1)正极与二极管II(D2)负极连接点连接第一电阻(R1)的第二端,二极管III(D3)正极连接二极管IV(D4)的负极,二极管III(D3)的正极接地,二极管III(D3)正极与二极管IV(D4)负极连接点连接第二电阻(R2)的第二端。 
6.根据权利要求1所述的单相模块智能收费电表的继电保护电路,其特征在于:所述控制单元的一个控制端(IN3)输出两根控制线,分别为控制线一和控制线二连接至直流继电器(2)的线圈上,所述直流继电器(2)触头的正极和负极之间还连接有一二极管V(D5),所述二极管V(D5)的正极连接直流继电器(2)负极,二极管V(D5)的负极连接直流继电器(2)的正极,并且二极管V(D5)负极还连接一直流电源(VCC2),直流继电器(2)触头的负极(OUT3)输出至外部的交流继电器(3)。 
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