CN204578055U - 一种直跳开入回路电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直跳开入回路电路，包括串联设置在直跳开入信号端与辅助电源负极信号端之间的：由若干只稳压管串联组成的稳压阈值控制电路；基于MOS管建立的恒流源电路；用于削去交流输入负半周信号的防反接二极管电路；用于进行滤波和储能的电容电路；用于切掉不足功率负载以及输出跳闸信号的继电器电路。本实用新型具有稳态功耗可控，动作时间精确抗扰度高，动作阈值准确，抗交流干扰信号能力强的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于电力继电保护技术领域，具体涉及一种直跳开入回路电路。
背景技术
随着科技以及电力保护应用技术的日趋成熟完善，对继电保护装置的可靠性和准确性要求越来越高。电网无故障情况下产生的跳闸武动会对生产效率、用电设备以及关键用电部门产生较大的影响，而有故障不跳闸产生的电网故障、设备损毁以及经济损失更是不可估量。
因此对于电力保护中直接跳闸开入回路的要求极为严格：1、直跳回路的动作时间应在20～35ms之间；2、直跳回路串入工频交流时可靠不动作；3、大于5W的直流输入信号电压在额定值的55～70％时可靠动作，并满足《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中第15.7.8的要求，即所有涉及直接跳闸的重要回路应采用动作电压在额定直流电源电压的55％～70％范围以内的中间继电器，并要求其动作功率不低于5W。
传统的直跳开入回路电路基本都是以电阻、稳压管、继电器等线性器件以及光电耦合器和一部分容性器件组成，导致电路的复杂度大、稳态功耗大、动作阈值的准确度不高、后期的批量生产调测以及实际运行应用中有种种不可控因素等不足之处。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种稳态功耗可控，动作时间精确抗扰度高，动作阈值准确，抗交流干扰信号能力强的直跳开入回路电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：包括串联设置在直跳开入信号端与辅助电源负极信号端之间的：
由若干只稳压管串联组成的稳压阈值控制电路；
基于MOS管建立的恒流源电路；
用于削去交流输入负半周信号的防反接二极管电路；
用于进行滤波和储能的电容电路；
用于切掉不足功率负载以及输出跳闸信号的继电器电路。
所述的恒流源电路包括用于对MOS管门极滤波的第一电容，组成反馈网络用于控制MOS管饱和度的第一稳压管和第一电阻，串联设置用于对MOS管门极限流的第二电阻和第三电阻。
所述的稳压阈值控制电路包括设置在恒流源电路输入端线路上的第二稳压管，以及串联设置在恒流源电路输出端线路上的第三稳压管和第四稳压管。
所述的防反接二极管电路包括设置在恒流源电路输入端线路上的第一二极管，以及设置在恒流源电路输出端线路上的第二二极管。
所述的电容电路包括并联设置的第二电容和第三电容。
所述的继电器电路包括继电器，继电器的线圈并联设置在直跳开入回路电路上。
所述的继电器的线圈与设置在直跳开入回路电路上的第五稳压管并联。
所述的继电器外接直跳开入信号端，直跳回路输出至跳闸保持回路的控制信号端，辅助电源正极信号端以及辅助电源负极信号端；辅助电源负极信号端与继电器之间设置有用于调节负载功率阈值的电阻。
所述的继电器与直跳开入信号端之间设置用于防止信号反接的第三二极管。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
1、稳态功耗可控；
传统直跳开入回路电路采用阻容及稳压管网络实现，当输入信号电压U上升时，电路中的电流I也随之上升，故而电路功耗P＝UI也会随之以二次函数上升；本实用新型采用恒流源方法设计，当输入信号电压U上升时，电路中的电流I不随之上升，因此电路功耗P＝UI仅会线性上升，做到了稳态功耗可控，使得电路稳定可靠。
2、动作时间精确抗扰度高；
传统直跳开入回路电路采用多级电容充电的方式保证电路动作时间，但当输入电压变化率不同或者尖峰扰动出线时，电容充电时间也有小范围的不可控。本实用新型采用恒流充电方式工作，即使尖峰扰动出现时，可对电路动作时间精确控制。
3、动作阈值准确；
传统直跳开入回路电路阈值控制采用单个稳压管和线性光耦配合控制输入动作阈值，在器件离散度大或线性度不好的情况下，往往必须采用元器件筛选的工艺方法保证产品的稳定性。本实用新型采用多个稳压管串连的方法抵消补偿了单个稳压管离散性的问题，并将动作阈值选取在55％～70％中间，为电路动作值提供了充足裕度空间，不仅免除了器件筛选带来的复杂工艺及费用，还提升了电路的准确性和稳定性。
4、抗交流干扰信号能力强；
以二极管正向导通特性削去交流输入负半周，在正半周时向电容充电，在负半周时电容通过继电器线圈放电，从而精确控制继电器线圈电压，做到交流串入时不动作，并且直流输入时动作时间可控。
进一步的，本实用新型继电器的线圈与设置在直跳开入回路电路上的第五稳压管并联，当稳压管工作在反向击穿区时，为继电器线圈分流，起到钳位继电器线圈电压的保护功能，当稳压管工作在正向导通区时，为继电器线圈起到续流作用。
附图说明
图1本实用新型的电路原理示意图；
图2本实用新型直流电压输入仿真电路图；
图3本实用新型交流220V电压输入仿真电路图；
图4本实用新型交流220V电压输入仿真波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明；
参见图1，端口KM+为辅助电源正极信号端；端口KM-为辅助电源负极信号端；端口TJF为直跳开入信号端；端口TJFO为直跳回路输出至跳闸保持回路的控制信号端。
本实用新型包括串联设置在直跳开入信号端TJF与辅助电源负极信号端KM-之间的：稳压阈值控制电路，恒流源电路Ⅰ，防反接二极管电路，电容电路Ⅱ，继电器电路。
由第二稳压管D52、第三稳压管D55、第四稳压管D56，三个稳压管完成输入动作阈值控制。
由MOS管Q15、第一稳压管D51、第一电容C114、第一电阻R112组成恒流源电路。其中第一电容C114对MOS管Q15门极起滤波作用；第一稳压管D51和第一电阻R112组成反馈网络控制MOS管Q15的饱和度；第二电阻R116和第三电阻R117对MOS管Q15起到门极限流作用；此外，MOS管Q15源极还外接第七电阻R92。
第二电容C47和第三电容C50起到滤波和储能的作用。当电路动作时，恒流源以恒定电流向它们充电。当其电压达到继电器K3线圈的工作电压时，继电器K3才会动作；第二电容C47和第三电容C50并联，负极经第六电阻R4连接辅助电源负极信号端KM-。
与继电器K3线圈并联的第五稳压管D6工作在反向击穿区时，为继电器K3的线圈分流，起到钳位继电器K3线圈电压的保护功能；当第五稳压管D6工作在正向导通区时，为继电器K3的线圈起到续流作用；
设置在恒流源电路Ⅰ输入端线路上的第一二极管D54和设置在输出端线路上的第二二极管D8起到防反接，以及削去交流输入负半周信号的功能；
设置在继电器K3与直跳开入信号端TJF之间的第三二极管D7起到防止直跳输入信号反接的功能；
辅助电源负极信号端KM-与继电器K3之间并联设置的第四电阻R2和第五电阻R93提供直跳输入信号5W负载；
继电器K3起到切掉5W负载以及输出跳闸信号的功能。
参见图2，3，在仿真电路图中，第二稳压管D52、第三稳压管D55、第四稳压管D56均采用1N4754A，MOS管Q15采用IRF420，第一稳压管D51采用1N4741A；第一电容C114为150pF；第一电阻R112为510Ω；第八电阻R6为820kΩ，等效串联的第二电阻R116和第三电阻R117；第七电阻R92为47Ω；第四电容C2为8μF，等效并联的第二电容C47和第三电容C50；第九电阻R3为1.92kΩ，等效继电器K3线圈；第五稳压管D6采用1N4749A；第一二极管D54和第二二极管D8采用1N4007。
本实用新型输入直流55％、70％、100％电压时，V2分别为121V、154V和220V，仿真结果如下表所示：
采样点：A点为MOS管Q15源极；B点为继电器K3线圈处；C点为第五稳压管D6正接线端。对比仿真结果能够看出：
1、稳态功耗可控：传统直跳开入回路电路采用阻容及稳压管网络实现，当输入信号电压U上升时，电路中的电流I也随之上升，故而电路功耗P＝UI也会随之以二次函数上升；本实用新型采用恒流源方法设计，当输入信号电压U上升时，电路中的电流I不随之上升，因此电路功耗P＝UI仅会线性上升，做到了稳态功耗可控，使得电路稳定可靠。
2、动作阈值准确：传统直跳开入回路电路阈值控制采用单个稳压管和线性光耦配合控制输入动作阈值，在器件离散度大或线性度不好的情况下，往往必须采用元器件筛选的工艺方法保证产品的稳定性。本实用新型采用多个稳压管串连的方法抵消补偿了单个稳压管离散性的问题，并将动作阈值选取在55％～70％中间，为电路动作值提供了充足裕度空间，不仅免除了器件筛选带来的复杂工艺及费用，还提升了电路的准确性和稳定性。
参见图4，本实用新型输入交流220V电压，仿真结果波形反映出：
1、动作时间精确抗扰度高：传统直跳开入回路电路采用多级电容充电的方式保证电路动作时间，但当输入电压变化率不同或者尖峰扰动出线时，电容充电时间也有小范围的不可控。本实用新型采用恒流充电方式工作，即使尖峰扰动出现时，可对电路动作时间精确控制。
2、抗交流干扰信号能力强：以二极管正向导通特性削去交流输入负半周，在正半周时向电容充电，在负半周时电容通过继电器线圈放电，从而精确控制继电器线圈电压，做到交流串入时不动作，并且直流输入时动作时间可控。
Claims (9)
1.一种直跳开入回路电路，其特征在于，包括串联设置在直跳开入信号端(TJF)与辅助电源负极信号端(KM-)之间的：
由若干只稳压管串联组成的稳压阈值控制电路；
基于MOS管(Q15)建立的恒流源电路(Ⅰ)；
用于削去交流输入负半周信号的防反接二极管电路；
用于进行滤波和储能的电容电路(Ⅱ)；
用于切掉不足功率负载以及输出跳闸信号的继电器电路。
2.根据权利要求1所述的直跳开入回路电路，其特征在于：所述的恒流源电路(Ⅰ)包括用于对MOS管(Q15)门极滤波的第一电容(C114)，组成反馈网络用于控制MOS管(Q15)饱和度的第一稳压管(D51)和第一电阻(R112)，串联设置用于对MOS管(Q15)门极限流的第二电阻(R116)和第三电阻(R117)。
3.根据权利要求1或2所述的直跳开入回路电路，其特征在于：所述的稳压阈值控制电路包括设置在恒流源电路(Ⅰ)输入端线路上的第二稳压管(D52)，以及串联设置在恒流源电路(Ⅰ)输出端线路上的第三稳压管(D55)和第四稳压管(D56)。
4.根据权利要求1或2所述的直跳开入回路电路，其特征在于：所述的防反接二极管电路包括设置在恒流源电路(Ⅰ)输入端线路上的第一二极管(D54)，以及设置在恒流源电路(Ⅰ)输出端线路上的第二二极管(D8)。
5.根据权利要求1所述的直跳开入回路电路，其特征在于：所述的电容电路(Ⅱ)包括并联设置的第二电容(C47)和第三电容(C50)。
6.根据权利要求1所述的直跳开入回路电路，其特征在于：所述的继电器电路包括继电器(K3)，继电器(K3)的线圈并联设置在直跳开入回路电路上。
7.根据权利要求6所述的直跳开入回路电路，其特征在于：所述的继电器(K3)的线圈与设置在直跳开入回路电路上的第五稳压管(D6)并联。
8.根据权利要求6所述的直跳开入回路电路，其特征在于：所述的继电器(K3)外接直跳开入信号端(TJF)，直跳回路输出至跳闸保持回路的控制信号端(TJFO)，辅助电源正极信号端(KM+)以及辅助电源负极信号端(KM-)；辅助电源负极信号端(KM-)与继电器(K3)之间设置有用于调节负载功率阈值的电阻。
9.根据权利要求8所述的直跳开入回路电路，其特征在于：所述的继电器(K3)与直跳开入信号端(TJF)之间设置用于防止信号反接的第三二极管(D7)。
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| CN201520158112.XU CN204578055U (zh) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | 一种直跳开入回路电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN112216556A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-12 | 许继集团有限公司 | 一种低功耗保护跳闸回路 |
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2015
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| CN112216556A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-12 | 许继集团有限公司 | 一种低功耗保护跳闸回路 |
| CN112216556B (zh) * | 2020-10-13 | 2023-08-11 | 许继集团有限公司 | 一种低功耗保护跳闸回路 |
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