CN206806973U - 电力继电保护装置 - Google Patents

Abstract

一种继电保护技术领域的电力继电保护装置，包括：DSP、模拟量采集电路、开关量输入电路、交互显示电路、继电器输出电路、网口通讯电路、串口通讯电路和电度存储芯片，其中：DSP的信号输入端分别与模拟量采集电路和开关量输入电路相连，DSP的信号输出端与继电器输出电路相连，DSP分别与交互显示电路、网口通讯电路、串口通讯电路和电度存储芯片相连；所述的DSP采用TMS320F28335芯片；所述的电度存储芯片采用FM31256芯片，所述的FM31256芯片的SDA和SCL引脚分别与TMS320F28335芯片上设置的TWI接口的数据传输引脚PD1/SDA和时钟输出引脚PD0/SCL相连。本实用新型能够避免突然掉电引起的数据丢失，具有较长的数据保存期，且提高了装置的稳定性。

Description

电力继电保护装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种继电保护领域的技术，具体是一种电力继电保护装置。

背景技术

传统继电保护系统中电度数据通常采用EEPROM存储器+掉电检测电路的存储方案。一方面，由于EEPROM存储器的存储次数有限，仅为一百万次左右，因而需要将脉冲暂存到单片机的RAM中，等脉冲记录到一定值或一定时间后，再将脉冲数据转存到EEPROM中，在此过程中容易出错；由于写EEPROM较慢，大概有10ms的写周期，这就要求在掉电后有足够的电压，以保证脉冲数据写入EEPROM中，通常是利用大容量电容来确保掉电后的电压；另一方面，长期稳定的电度数据存储须设置防跳回路，普通变电所中配备有直流屏，可以设置直流的防跳回路，但在一些特殊场合整个操作回路及控制回路均采用交流回路，无法设置直流的防跳回路；再者现有保护通信协议通过装置设置来完成，须根据具体的使用场合进行配置。目前市场上开关柜仪表室深度越来越浅，深机箱的保护无法直接装配到仪表面板上，很多产品将加装支架的方式进行安装，安装后开关柜整体结构过于庞大。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出了一种电力继电保护装置，能够避免突然掉电引起的数据丢失，具有较长的数据保存期，同时通过交直流通用防跳回路，提高了装置的稳定性。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：DSP(数字信号处理器)、模拟量采集电路、开关量输入电路、交互显示电路、继电器输出电路、网口通讯电路、串口通讯电路和电度存储芯片，其中：DSP的信号输入端分别与模拟量采集电路和开关量输入电路相连，DSP的信号输出端与继电器输出电路相连，DSP分别与交互显示电路、网口通讯电路、串口通讯电路和电度存储芯片相连。

所述的DSP采用TMS320F28335芯片；

所述的电度存储芯片采用FM31256芯片，所述的FM31256芯片的SDA和SCL引脚分别与TMS320F28335芯片上设置的TWI接口的数据传输引脚PD1/SDA和时钟输出引脚 PD0/SCL相连。

所述的模拟量采集电路包括：电压滤波电容、电压互感器、电流滤波电容、电流互感器、运算放大器和稳压芯片，其中：电压滤波电容与电压互感器相连，电流滤波电容和电流互感器相连，电压互感器和电流互感器与运算放大器相连，运算放大器与稳压芯片相连，稳压芯片与 TMS320F28335芯片的A/D引脚相连。

所述的开关量输入电路包括分压电阻和第一光电隔离光耦，所述的第一光电隔离光耦采用TLP620光耦，TLP620光耦的信号输入端与分压电阻相连，信号输出端与上拉电阻相连后与 DSP相连。

所述的继电器输出电路包括开出继电器和反向驱动器，所述的反向驱动器采用MC1413 芯片，MC1413芯片的信号输入端通过上拉电阻与DSP相连，信号输出端与开出继电器相连。

所述的网口通讯电路包括网口通讯芯片和网口隔离变压器，所述的网口通讯芯片采用 DM9000芯片，DM9000芯片通过网口隔离变压器与RJ45网口相连后接入以太网。

所述的串口通讯电路包括串口通讯芯片和TVS管，所述的串口通讯芯片采用PCA82C250 芯片，一端与DSP相连，另一端通过第三光电隔离光耦与TVS管相连。

所述的交互显示电路包括：74HC574触发器、指示灯和键盘，其中：键盘通过总线收发器与DSP相连，DSP信号输出端与74HC574触发器相连，74HC574触发器信号输出端与指示灯相连。

所述的电力继电保护装置进一步设有交直流通用防跳回路，其包括：合分压电阻、隔离电耦、防跳继电器、整流桥、滤波电容和防跳继电器线圈。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

1)采用FM31256作为电度存储芯片，能够避免突然掉电引起的数据丢失，具有较长的数据保存期，同时通过交直流通用防跳回路，提高了装置的稳定性；

2)网口通讯芯片和串口通讯芯片能够根据不同的通信协议特点自行进行通信选择；

3)机箱深度变浅，便于安装，机箱变浅PCB板的尺寸也将缩短，PCB板、元器件选择等都做了相应的变化。

附图说明

图1为本实用新型示意图；

图2为本实用新型中电度存储芯片示意图；

图中：电压滤波电容1、电压互感器2、电流滤波电容3、电流互感器4、运算放大器5、稳压芯片6、分压电阻7、第一光电隔离光耦8、74HC574触发器9、DSP10、反向驱动器11、开出继电器12、网口通讯芯片13、网口隔离变压器14、RJ45网口15、串口通讯芯片16、第三光电隔离光耦17、TVS管18、电度存储芯片19、键盘20、指示灯21。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：DSP10、模拟量采集电路、开关量输入电路、交互显示电路、继电器输出电路、网口通讯电路、串口通讯电路和电度存储芯片19，其中：DSP10的信号输入端分别与模拟量采集电路和开关量输入电路相连，DSP10的信号输出端与继电器输出电路相连，DSP10分别与交互显示电路、网口通讯电路、串口通讯电路和电度存储芯片19相连；

所述的DSP10采用TMS320F28335芯片；

如图2所示，所述的电度存储芯片19采用FM31256芯片，所述的FM31256芯片的SDA和SCL引脚分别与TMS320F28335芯片上设置的TWI接口的数据传输引脚PD1/SDA和时钟输出引脚PD0/SCL相连，实现标准I2C通信，R1和R2为I2C总线的上拉电阻。

所述的模拟量采集电路包括：电压滤波电容1、电压互感器2、电流滤波电容3、电流互感器4、运算放大器5和稳压芯片6，其中：电压滤波电容1与电压互感器2相连，电流滤波电容3和电流互感器4相连，电压互感器2和电流互感器4分别与运算放大器5相连，运算放大器5与稳压芯片6相连，稳压芯片6与DSP10的A/D引脚相连；

外部大电流信号通过电流互感器4后转换为弱电流信号然后通过电阻变换成弱电压信号；所述的弱电压信号通过运算放大器5的“-”信号输入端，经过运算放大器5反向跟随及一级RC滤波后输出到DSP10的A/D引脚上，通过DSP10进行模数转换，得到数字信号；

所述的弱电流信号通过运算放大器5的“-”信号输入端，经过运算放大器5低通滤波后输出到DSP10的A/D引脚上，通过DSP10进行模数转换，得到数字信号。

所述的运算放大器5采用TLC2264。

所述的开关量输入电路包括分压电阻7和第一光电隔离光耦8；所述的第一光电隔离光耦8采用TLP620光耦，工作电压为24V，TLP620光耦的信号输入端与分压电阻7相连通过电阻分压使TLP620光耦能正常导通工作，信号输出端与电阻为1K的上拉电阻相连后与DSP10 相连。

所述的继电器输出电路包括开出继电器12和反向驱动器11，所述的反向驱动器11采用MC1413芯片，MC1413芯片的信号输入端通过电阻为1K的上拉电阻与DSP10相连，信号输出端与开出继电器12相连。

所述的MC1413芯片的信号输出端分别连接有7个开出继电器12，分别为：1个合闸继电器、1个跳闸继电器和5个可编程继电器；开出继电器12可根据实际情况提供常开或常闭的接点方式输出。

所述的网口通讯电路包括网口通讯芯片13，所述的网口通讯芯片13采用DM9000芯片， DM9000芯片通过网口隔离变压器14与RJ45网口15相连后接入以太网。

所述的网口隔离变压器14采用20F001NG芯片接高电平，20F001NG芯片的差分输入引脚TPIN和差分输出引脚TPOUT分别用来接收来自双绞线的和向双绞线发送的10Mb/s差分曼彻斯特编码信号。

所述的串口通讯电路包括串口通讯芯片16和TVS管18，所述的串口通讯芯片16采用 PCA82C250芯片，一端与DSP10相连，另一端通过第三光电隔离光耦17与TVS管18相连；所述的第三光电隔离光耦17为TLP521光耦，隔离电压3kV，发射端标准工作电流为8mA；满足最大波特率9600通讯要求的同时降低设计制造成本。

所述的交互显示电路包括：74HC574触发器9、键盘20和指示灯21，其中：键盘20 通过总线收发器与DSP10相连，DSP10的信号输出端与74HC574触发器9相连，74HC574触发器9的信号输出端与指示灯21相连。

所述的总线收发器采用74CHC245芯片。

所述的交直流通用防跳回路包括：合分压电阻、隔离电耦、防跳继电器、整流桥、滤波电容和防跳继电器线圈，其中：外部电压信号进入端子后通过+KM合分压电阻相连，通过电阻后进入PC620-1光耦进入隔离，通过光耦后进入防跳继电器2、5触点到端子HQ，外部跳闸回路通过TJ端子进入防跳继电器进入整流桥KBP307通过整流桥后原来的交流电压变成半波电压进入PL601脚又出来后通过电解电容400V22uF进行滤波后变为直流电压进入防跳继电器线圈使防跳回路畅通。

本实用新型实施例在工作时，单相表记录芯片ADE7755采集得到的电压信号和电流信号分别通过电压滤波电容1、电流滤波电容3滤出高次谐波，之后分别进入电压互感器2、电流互感器4，经运算放大器5滤波后输出至稳压芯片6再进入DSP10中，在DSP10中将模拟信号转换成数字信号，并对数字信号进行快速傅立叶运算分析，将结果存放数据区；DSP10根据不同的波形数据及用户设定作逻辑处理，及时将各种情况反映至继电器输出电路；断路器的分合闸线圈电流和各个开关量状态等都能通过串口通讯电路和/或网口通讯电路反映到电力监控系统；电力监控系统继电保护装置由专家系统分析，提供开关柜使用情况并及时提出维修计划；TMS320F28335芯片的可扩展标准模拟量输出为4-20mA，4-20mA标准模拟信号能够反映采集的电流或电压根据用户的设定，传送到西门子、ABB等PLC或带有采集4-20mA模块的装置或系统。

Claims (10)

1.一种电力继电保护装置，其特征在于，包括：DSP、模拟量采集电路、开关量输入电路、交互显示电路、继电器输出电路、网口通讯电路、串口通讯电路和电度存储芯片，其中：DSP的信号输入端分别与模拟量采集电路和开关量输入电路相连，DSP的信号输出端与继电器输出电路相连，DSP分别与交互显示电路、网口通讯电路、串口通讯电路和电度存储芯片相连；

所述的模拟量采集电路包括：电压滤波电容、电压互感器、电流滤波电容、电流互感器、运算放大器和稳压芯片，其中：电压滤波电容与电压互感器相连，电流滤波电容和电流互感器相连，电压互感器和电流互感器与运算放大器相连，运算放大器与稳压芯片相连，稳压芯片与DSP的A/D引脚相连。

2.根据权利要求1所述的电力继电保护装置，其特征是，所述的开关量输入电路包括分压电阻和第一光电隔离光耦，所述的第一光电隔离光耦采用TLP620光耦，TLP620光耦的信号输入端与分压电阻相连，信号输出端与上拉电阻相连后与DSP相连。

3.根据权利要求1所述的电力继电保护装置，其特征是，所述的DSP采用TMS320F28335芯片。

4.根据权利要求1所述的电力继电保护装置，其特征是，所述的电度存储芯片采用FM31256芯片，所述的FM31256芯片的SDA和SCL引脚分别与TMS320F28335芯片上设置的TWI接口的数据传输引脚PD1/SDA和时钟输出引脚PD0/SCL相连。

5.根据权利要求1所述的电力继电保护装置，其特征是，所述的继电器输出电路包括开出继电器和反向驱动器，所述的反向驱动器采用MC1413芯片，MC1413芯片的信号输入端通过上拉电阻与DSP相连，信号输出端与开出继电器相连。

6.根据权利要求1所述的电力继电保护装置，其特征是，所述的网口通讯电路包括网口通讯芯片和网口隔离变压器，所述的网口通讯芯片采用DM9000芯片，DM9000芯片通过网口隔离变压器与RJ45网口相连后接入以太网。

7.根据权利要求6所述的电力继电保护装置，其特征是，所述的网口隔离变压器采用20F001NG芯片，20F001NG芯片的差分输入引脚TPIN和差分输出引脚TPOUT分别用来接收来自双绞线的和向双绞线发送的10Mb/s差分曼彻斯特编码信号。

8.根据权利要求1所述的电力继电保护装置，其特征是，所述的串口通讯电路包括串口通讯芯片和TVS管，所述的串口通讯芯片采用PCA82C250芯片，一端与DSP相连，另一端通过第三光电隔离光耦与TVS管相连。

9.根据权利要求1所述的电力继电保护装置，其特征是，所述的交互显示电路包括：74HC574触发器、键盘和指示灯，其中：键盘通过总线收发器与DSP相连，DSP的信号输出端与74HC574触发器相连，74HC574触发器的信号输出端与指示灯相连。

10.根据权利要求1所述的电力继电保护装置，其特征是，进一步设有交直流通用防跳回路，该交直流通用防跳回路包括：合分压电阻、隔离电耦、防跳继电器、整流桥、滤波电容和防跳继电器线圈。