CN204290292U - 自供电静态数字继电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自供电静态数字继电器，包括断路器执行机构、控制装置和采集用电流互感器，控制装置包括信号调理电路、微处理器和与微处理器总线连接的存储器和保护参数设定装置，信号调理电路设有输入端、采集信号输出端和直流供电输出端，其输入端连接采集用电流互感器的输出端，其采集信号输出端连接微处理器的采集信号输入端，其直流供电输出端连接微处理器的电源接入端，微处理器的驱动信号输出端连接断路器执行机构的控制输入端，断路器执行机构包括跳闸电控开关和翻牌指示电控开关，采集用电流互感器为ONT-W型电流互感器。本实用新型采用数字分析方式进行故障分析，控制精度较高，不需要设置外部电源，且保护值整定灵活。

Description

自供电静态数字继电器

技术领域

本实用新型涉及一种数字继电器。

背景技术

现有继电器装置包括断路器执行机构及用于控制执行机构动作的控制装置，所述控制装置根据被控制线路的电流、电压等信号进行故障分析判断，在发生故障或达到其他跳闸标准时，自动控制执行机构动作。主要缺陷为：用于控制分析的是模拟量，因此影响控制精度；二是需要采用外部电源，不仅供电成本高，维护不便，而且还易出现因电源失效导致控制失败。当所控制的断路器的上级保护断路器执行了保护动作后，无法判断故障责任点。

实用新型内容

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种自供电静态数字继电器，采用数字分析方式进行故障分析，控制精度较高，不需要外接供电电源，且保护值整定灵活。

本实用新型的技术方案是：

一种自供电静态数字继电器，包括断路器执行机构、用于控制所述断路器执行机构动作的控制装置和采集用电流互感器，所述控制装置包括信号调理电路、微处理器和与所述微处理器总线连接的存储器和保护参数设定装置，所述信号调理电路设有输入端、采集信号输出端和直流供电输出端，其输入端连接所述采集用电流互感器的输出端，其采集信号输出端连接所述微处理器的采集信号输入端，其直流供电输出端连接所述微处理器的电源接入端，所述微处理器的驱动信号输出端连接所述断路器执行机构的控制输入端。

所述信号调理电路包括按信号流向依次连接的隔离电流互感器、低通滤波电路和AD转换电路，所述AD转换电路的输出端构成所述信号调理电路的采集信号输出端，所述隔离电流互感器的输入端构成所述信号调理电路的输入端。

所述低通滤波电路的另一路输出端连接一整流电路，所述整流电路的输出端连接一电源管理电路，所述电源管理电路的输出端构成所述信号调理电路的直流供电输出端，所述微处理器的电源控制信号输出端连接所述电源管理电路的控制输入端。

所述断路器执行机构优选包括跳闸电控开关和翻牌指示电控开关。

所述采集用电流互感器优选为多变比电流互感器。

所述采集用电流互感器优选为ONT-W型电流互感器。

所述微处理器还可以通过总线连接一通讯接口。

所述保护参数设定装置可以为一组或多组拨码开关。

所述AD转换电路与所述微处理器之间总线连接。

所述存储器优选为掉电保持的存储器。

本实用新型的有益效果为：采用数字分析方式进行故障分析，与现有继电器进行模拟量控制分析相比控制精度较高；由于采用CT自供电技术，因此无需外加电源，成本低，免维护周期长；由于采用保护参数设置板或手持终端PDA进行参数设置，保护定值整定直观、灵活、方便；由于设有控制翻牌指示器动作的执行机构，可以与翻牌指示器配合使用，并为翻牌指示器动作提供所需接口和能量，当故障发生时，可直观、准确的判断故障责任点。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型公开了一种自供电静态数字继电器，包括断路器执行机构、用于控制所述断路器执行机构动作的控制装置和采集用电流互感器。采集用电流互感器用于为控制装置提供电流信号和工作所需能量，由于采用CT自供电技术，无需外加电源，成本低，免维护周期长。所述控制装置包括信号调理电路、微处理器和与所述微处理器总线连接的存储器和保护参数设定装置，所述存储器优选为掉电保持的存储器。所述信号调理电路设有输入端、采集信号输出端和直流供电输出端，其输入端连接所述采集用电流互感器的输出端，其采集信号输出端连接所述微处理器的采集信号输入端，其直流供电输出端连接所述微处理器的电源接入端，所述微处理器的驱动信号输出端连接所述断路器执行机构的控制输入端。

所述信号调理电路包括按信号流向依次连接的隔离电流互感器、低通滤波电路和AD转换电路。所述AD转换电路与所述微处理器之间通过串行总线连接并通信。所述AD转换电路的输出端构成所述信号调理电路的采集信号输出端，所述隔离电流互感器的输入端构成所述信号调理电路的输入端。所述低通滤波电路的另一路输出端连接一整流电路，所述整流电路的输出端连接一电源管理电路，所述电源管理电路的输出端构成所述信号调理电路的直流供电输出端，所述微处理器的电源控制信号输出端连接所述电源管理电路的控制输入端。

所述断路器执行机构优选包括跳闸电控开关和翻牌指示电控开关。本自供电静态数字继电器可以与翻牌指示器配合使用，并为翻牌指示器动作提供所需接口和能量，当故障发生时，可直观、准确的判断故障责任点。

所述采集用电流互感器优选为多变比电流互感器，进一步优选为ONT-W型电流互感器。采用多变比电流互感器可以保证在不同的负荷电流条件下，所述自供电静态数字继电器都能可靠控制跳闸动作和翻牌指示器动作。ONT-W型电流互感器具有双变比电流输出能力，用户可以根据负荷电流水平灵活选择不同变比。当线路平均负荷电流水平大于80A时，将互感器的S1和S3作为二次电流输出端子，此时互感器变比为1000:1；当线路平均负荷电流水平小于80A时，将互感器的S1和S2作为二次电流输出端子，此时互感器变比为200:1，在不同的变比条件下，对应的一次运行电流范围如下表所示：

CT变比	线路额定一次电流水平（Ie）	长时间运行电流值	线性测量范围	最小工作电流
					1000/1	200—1000A	2.5×1000A	50×1000A	50A
200/1	0—100A	2.5×100A	50×100A	10A

所述保护参数设定装置用于设定保护定值，并将设置参数通过总线通信方式传递给微处理器，具体可以采用一组或多组拨码开关（设置在保护参数设置板上），具有直观的设定保护参数和后台通讯软件通讯整定功能，保护值整定灵活。

本实施例中优选采用4组8位拨码开关，并分别实现以下设定。

过流保护电流定值设定：过流定值通过第一组拨码开关的1-8位设定，该组拨码定义了过流保护电流定值的一次电流大小。过流定值与拨码开关设定值的关系可表示为：I≥（DIP设定值+1）×10A，可设定的电流大小范围为10A～2560A。

速断保护电流定值设定：速断保护电流定值通过第二组拨码开关的1-4位设定，此4位拨码定义了速断保护定值与过流定值之间的倍数关系，可以设定的速断电流大小范围为1-16倍。

零序保护电流定值设定：零序保护电流定值通过第二组拨码开关的5-8位设定，此4位拨码定义了零序保护定值的一次值大小，可以设定的零序电流大小范围为10-160A。

过流、零序保护时间定值及反时限加速因子的设定：

当保护特性为定时限特性时，第三组拨码开关的状态决定了过流及零序保护时间定值，该定值可表示为：I≥（DIP设定值+1）×50ms。其中，DIP设定值取决于拨码开关状态对应的8位二进制码对应的十进制值。保护时间定值设定范围为50ms～12.8s。

当保护特性为反时限保护时，第三组拨码开关的状态决定了反时限加速因子a的大小，该定值可以表示为：a=（DIP设定值+1）×0.05。加速因子设定范围为0.05～12.8。

保护时限特性曲线设置：

保护时限特性曲线通过第四组拨码的1-3位设定，可以设置定时限和7种反时限特性。

其它设置：

通过第四组拨码的4-6位，可以分别设置过流保护功能投退、速断保护功能投退和零序保护功能投退，当拨码处于OFF位置时，对应的保护功能投入，当拨码处于ON位置时，对应的保护功能退出。第7位拨码设定零序电流计算方式，当拨码开关处于OFF位置时，零序电流通过三相电流合成，当拨码开关处于ON位置时，零序电流输入由零序互感器（变比100/1）直接提供。第8位拨码设定取决于所接入的相序电流互感器的变比选取，当采用1000：1的电流变比时，需要将拨码开关置于OFF位置；当采用200：1的电流变比时，需要将拨码开关置于ON位置。

所述微处理器还可以通过总线连接一通讯接口，例如可以是USB接口。通过该通讯接口，可以利用手持终端PDA代替保护参数设置板整定所有保护定值。

本实用新型的工作原理是：通过采集用电流互感器获得感性电流进行对微处理器等供电所需能量，同时向断路器执行机构提供跳闸控制及翻牌指示控制所需的能量。由于采用微处理器等电路，本实用新型具有较宽的整定范围，可选择跳闸特性曲线来保护各种工作方式不同的设备，其中的采集用电流互感器的电流输出不仅作为保护装置提供工作所需能量，而且还可以及时、准确为保护装置提供电流信号，该电流信号通过隔离用电流互感器进行电气隔离，然后按比例转换成模拟电压信号，并通过阻容低通滤波电路过滤掉高频干扰，再通过A/D芯片转换成数字信号，通过高速串行总线与微处理器通讯，将该数字信号送入微处理器。微处理器可以依据一定的函数方式进行计算得出采样数据。保护定值参数存放在掉电保持的存储器中，微处理器实时比较计算的数据和存储器存储的保护设置板设置的参数进行比较，如果计算得到的电流值超过启动值，装置点亮报警指示灯，并控制跳闸电控开关及翻牌指示电控开关导通，相应的断路器被驱动跳闸，相应的翻牌指示器动作。

Claims (10)

1.一种自供电静态数字继电器，包括断路器执行机构和用于控制所述断路器执行机构动作的控制装置，其特征在于还包括采集用电流互感器，所述控制装置包括信号调理电路、微处理器和与所述微处理器总线连接的存储器和保护参数设定装置，所述信号调理电路设有输入端、采集信号输出端和直流供电输出端，其输入端连接所述采集用电流互感器的输出端，其采集信号输出端连接所述微处理器的采集信号输入端，其直流供电输出端连接所述微处理器的电源接入端，所述微处理器的驱动信号输出端连接所述断路器执行机构的控制输入端。

2.如权利要求1所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述信号调理电路包括按信号流向依次连接的隔离电流互感器、低通滤波电路和AD转换电路，所述AD转换电路的输出端构成所述信号调理电路的采集信号输出端，所述隔离电流互感器的输入端构成所述信号调理电路的输入端。

3.如权利要求2所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述低通滤波电路的另一路输出端连接一整流电路，所述整流电路的输出端连接一电源管理电路，所述电源管理电路的输出端构成所述信号调理电路的直流供电输出端，所述微处理器的电源控制信号输出端连接所述电源管理电路的控制输入端。

4.如权利要求3所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述AD转换电路与所述微处理器之间总线连接。

5.如权利要求1、2、3或4所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述断路器执行机构包括跳闸电控开关和翻牌指示电控开关。

6.如权利要求5所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述采集用电流互感器为多变比电流互感器。

7.如权利要求6所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述采集用电流互感器为ONT-W型电流互感器。

8.如权利要求7所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述微处理器还通过总线连接一通讯接口。

9.如权利要求7所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述保护参数设定装置为一组或多组拨码开关。

10.如权利要求7所述的自供电静态数字继电器，其特征在于所述存储器为掉电保持的存储器。