CN207134803U - 一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，涉及防相间短路电路。为了解决三相不平衡的情况，目前常采用换相开关进行换相，但换相开关换相容易造成两相短路。本实用新型包括设于智能换相开关两端的用于检测开关通断状态的信号检测模块、用于将检测信号变成开关量的信号调理模块、用于开关通断状态信号与控制信号互锁以保证其余两相中有一相开关未断开时控制信号无效的互锁模块；所述的信号检测模块、信号调理模块、互锁模块依次相连。本技术方案采用控制单元输出信号与反馈信号进行互锁进行相应保护措施，同时整个采用的反馈电路，简单可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及防相间短路电路，尤其涉及一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路。
背景技术
在三相四线制的城市和农村低压配电网中，用户单相负荷和三相负荷混合接入电网。由于负载的不平衡和系统元件参数的不对称，普遍存在三相间的负载不平衡的情况。同时，用户负荷不平衡状况的无规律性和不可预知性，容易导致低压配变负载长期的不平衡。
据统计，目前全国有超过85%的低压台区存在不同程度的三相不平衡状态，电力部门除了利用经验尽量合理地分配负荷外，几乎没有行之有效的解决办法，只能采取诸如增大中性线截面等保护措施以降低三相过度不平衡带来的安全风险。
为了解决三相不平衡的情况，目前常采用换相开关进行换相，但换相开关换相容易造成两相短路。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，以避免出现因换相操作时序不准确而导致相间短路的情况。为此，本实用新型采取以下技术方案。
一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：包括设于智能换相开关两端的用于检测开关通断状态的信号检测模块、用于将检测信号变成开关量的信号调理模块、用于开关通断状态信号与控制信号互锁以保证其余两相中有一相开关未断开时控制信号无效的互锁模块；所述的信号检测模块、信号调理模块、互锁模块依次相连。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征。
进一步的，所述的信号调理模块包括滤波电路、比较电路及包括第一与非门的第一逻辑电路，A、B、C三相的比较电路输出信号以两个为一组，分三组与对应三个第一与非门的输入端相连；第一逻辑电路与互锁模块相连。
进一步的，所述的比较电路包括比较器，所述的比较器的一输入端与滤波电路相连，比较器的另一输入端与VREF端相连；比较器的输出端与第一与非门的输入端相连。
进一步的，所述的智能换相开关包括多组复合开关、与复合开关相连的控制复合开关开断的控制单元，所述的复合开关包括磁保持继电器及晶闸管；所述的控制单元与磁保持继电器线圈、晶闸管相连以控制复合开关的通断。
进一步的，所述的互锁模块包括第一与门，第一与门的一输入端与第一与非门的输出端相连，第一与门的另一输入端与控制单元的磁保持继电器控制口相连，第一与门的输出端与磁保持继电器线圈相连。
进一步的，所述的互锁模块还包括第二与门，第二与门的一输入端与第一与非门的输出端相连，第二与门的另一输入端与控制单元的晶闸管控制口相连，第二与门的输出端与晶闸管的控制极相连。
进一步的，还包括继电器控制信号逻辑保护电路，所述的继电器控制信号逻辑保护电路包括第二与非门、第三与门，第二与非门的两输入端与磁保持继电器的第一控制口相连，第三与门的一输入端与第二与非门的输出端相连，第三与门的另一输入端与对应磁保持继电器的第二控制口相连；第三与门的输出端与互锁模块的第一与门的输入端相连；所述的第一控制口、第二控制口均与磁保持继电器驱动电路相连，以用来控制对应磁保持继电器动作。
进一步的，所述的信号检测模块包括光耦合器，光耦合器的两输入端与智能换相开关两端相连；光耦合器的一输出端为接地端，光耦合器的另一输出端与信号调理模块相连。
进一步的，所述的滤波电路包括滤波电容，滤波电容的一端接地，滤波电容的另一端与比较器的正输入端、光耦合器的输出端相连。
进一步的，比较器的正输入端与光耦合器的输出端之间设有限流电阻。
有益效果：采用控制单元输出信号与反馈信号进行互锁进行相应保护措施，同时整个采用的反馈电路，简单可靠。
附图说明
图1是本实用新型工作原理图。
图2是本实用新型的信号检测模块图。
图3是本实用新型信号调理模块图。
图4是本实用新型滤波及比较电路图。
图5是本实用新型的互锁模块图。
图6是本实用新型的继电器控制信号逻辑保护电路。
图7是本实用新型的换相开关示意图。
图8是本实用新型的复合开关接线图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一：
如图1所示，本实用新型包括设于智能换相开关两端的用于检测开关通断状态的信号检测模块、用于将检测信号变成开关量的信号调理模块、用于开关通断状态信号与控制信号互锁以保证其余两相中有一相开关未断开时控制信号无效的互锁模块；所述的信号检测模块、信号调理模块、互锁模块依次相连。通过检测开关两端电位差，判断开关的通断状态，并将此状态信号与投入控制信号进行互锁，只要有任意相别的开关在导通状态下，控制信号不会允许同时导通其他相别的开关。以此避免发生相间短路的情况。
如图2所示，以检测B相复合开关为例，所述的信号检测模块包括光耦合器U15，光耦合器U15的两输入端与智能换相开关两端相连，光耦合器U15的一输入端与复合开关之间设有电阻R71；光耦合器U15的一输出端为接地端；光耦合器U15的另一输出端与信号调理模块相连,并通过电阻R70与电源正极相连。
如图3所示，所述的信号调理模块包括滤波电路、比较电路及包括第一与非门U28的第一逻辑电路，A、B、C三相的比较电路输出信号以两个为一组，分三组与对应三个第一与非门U28的输入端相连；第一逻辑电路与互锁模块相连。其中所述的比较电路包括比较器U23D、U23B、U23C，所述的比较器U23D、U23B、U23C的一输入端与滤波电路相连，比较器U23D、U23B、U23C的另一输入端与VREF端相连；比较器的输出端U23D、U23B、U23C与第一与非门U28的输入端相连。为了更好保护电路，提高工作稳定性，实现滤波、限流、分压，在本实施例中，设有电容C45、及多个电阻，包括电阻R109、电阻R110、电阻R111、电阻R112、电阻R113、电阻R114、电阻R116、电阻R117、电阻R118。
滤波电路包括滤波电容C47、C50、C51，滤波电容的一端接地，滤波电容的另一端与比较器的正输入端、光耦合器U15的输出端相连。比较器的正输入端与光耦合器U15的输出端之间设有限流电阻。当开关断开时输入信号波形UBZero+是个脉冲波形，经过滤波电容以后变成低电平，后面经过比较器，整形输出相应电平。
以与B相复合开关相连的滤波电路为例，具体说明其连接关系，如图6所示，滤波电容C47的一端接地，滤波电容的正端通过电阻R111与比较器U23D的正输入端相连，滤波电容C47的正端与光耦合器U15的输出端相连。当开关断开时输入信号波形UBZero+是个脉冲波形，经过滤波电容C47以后变成低电平，后面经过比较器U23D，整形输出相应电平。
如图7所示，所述的智能换相开关包括多组复合开关、与复合开关相连的控制复合开关开断的控制单元；如图8所示，所述的复合开关包括磁保持继电器及晶闸管；所述的控制单元与磁保持继电器线圈、晶闸管相连以控制复合开关的通断。
如图5所示，所述的互锁模块包括第一与门U26、第二与门U27，第一与门U26的一输入端与第一与非门U28的输出端相连，第一与门的另一输入端与控制单元的磁保持继电器控制口相连，第一与门U26的输出端与磁保持继电器线圈相连；第二与门U27的一输入端与第一与非门U28的输出端相连，第二与门U27的另一输入端与控制单元的晶闸管控制口相连，第二与门U27的输出端与晶闸管的控制极相连。检测到三相复合开关反馈信号A_enable、B_enable、C_enable是高电平即开关当前是断开状态，晶闸管和继电器的控制信号才有效。为了降低干扰，还设有电容C48和电容C46。
实施例二：
如图6所示，与实施例一不同之处在于，为避免继电器驱动电路损坏，通电后防相间短路电路还包括继电器控制信号逻辑保护电路，所述的继电器控制信号逻辑保护电路包括第二与非门U24、第三与门U25，第二与非门U24的两输入端与磁保持继电器的第一控制口相连，第三与门U25的一输入端与第二与非门U24的输出端相连，第三与门U25的另一输入端与磁保持继电器的第二控制口相连；第三与门U25的输出端与互锁模块的第一与门U26的输入端相连。每相的通断开关控制信号的从控制单元输出经过继电器控制信号逻辑保护电路，避免控制信号都是高电平情况；当控制信号都是高电平时，驱动电路会损坏。
具体的，第二与非门U24包括A相第二与非门、B相第二与非门、C相第二与非门；A相第二与非门的两输入端与A相磁保持继电器的第一控制口相连，B相第二与非门的两输入端与B相磁保持继电器的第一控制口相连；C相第二与非门的两输入端与C相磁保持继电器的第一控制口相连；
第三与门U25包括A相第三与门、B相第三与门、C相第三与门；A相第三与门的一输入端与A相第二与非门的输出端相连，A相第三与门的另一输入端与A相磁保持继电器的第二控制口相连；B相第三与门的一输入端与B相第二与非门的输出端相连，B相第三与门的另一输入端与B相磁保持继电器的第二控制口相连；C相第三与门的一输入端与C相第二与非门的输出端相连，C相第三与门的另一输入端与C相磁保持继电器的第二控制口相连；
互锁模块的第一与门U26包括A相第一与门、B相第一与门、C相第一与门； A相第三与门的输出端与互锁模块的A相第一与门的输入端相连；B相第三与门的输出端与互锁模块的B相第一与门的输入端相连；C相第三与门的输出端与互锁模块的C相第一与门的输入端相连；
所述的第一控制口、第二控制口均与磁保持继电器驱动电路相连，以用来控制继电器动作。
RLYA_off\ RLYA_on、 RLYB_off\ RLYA_on、 RLYC_off\ RLYA_on分别是磁保持继电器控制的信号不会出现同为高电平状态，到继电器控制端信号即为RLA_off和互锁后的控制信号叫RLYA 。为了减少干扰，在本实施例中，增加电容C40和电容C41。
电路详细描述
A相的通断反馈信号UAZero+与VREF通过比较器U23比较，当A相断开时，比较器输出RLYA低电平，A相闭合时，输出RLYA高电平。ABC三相的比较输出信号RLYA、RLYB、RLYC两两分别通过或非门，分别输出RLYC+、RLYA+、RLYB+，RLYC+、RLYA+、RLYB+通过与门分别和CPU控制信号SCR-C1 、SCR-A1 、SCR-B1输出继电器的控制信号SCRC、SCRA、SCRB，RLYC+、RLYA+、RLYB+和晶闸管的状态信号CTLC-A2、CTLA-A2、CTLB-A2通过与门输出晶闸管的控制信号CTLC-A、CTLA-A、CTLB-A。只有当BC两相同时断开的时候，RLYB、RLYC低电平，RLYA+高电平，继电器控制信号SCRA和晶闸管控制信号CTLA-A正常输出脉冲控制继电器和晶闸管通断。B相通断和C相通断，同理。
采样每相开关两端的信号，对该信号调理，变成开关量信号，此时与控制单元微控制器芯片输出进行互锁，然后输出至相应器件。
以上图1-8所示的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：包括设于智能换相开关两端的用于检测开关通断状态的信号检测模块、用于将检测信号变成开关量的信号调理模块、用于开关通断状态信号与控制信号互锁以保证其余两相中有一相开关未断开时控制信号无效的互锁模块；所述的信号检测模块、信号调理模块、互锁模块依次相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：所述的信号调理模块包括滤波电路、比较电路及包括第一与非门的第一逻辑电路，A、B、C三相的比较电路输出信号以两个为一组，分三组与对应三个第一与非门的输入端相连；第一逻辑电路与互锁模块相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：所述的比较电路包括比较器，所述的比较器的一输入端与滤波电路相连，比较器的另一输入端与VREF端相连；比较器的输出端与第一与非门的输入端相连。
4.根据权利要求3所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：所述的智能换相开关包括多组复合开关、与复合开关相连的控制复合开关通断的控制单元，所述的复合开关包括磁保持继电器及晶闸管；所述的控制单元与磁保持继电器线圈、晶闸管相连以控制复合开关的通断。
5.根据权利要求4所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：所述的互锁模块包括第一与门，第一与门的一输入端与第一与非门的输出端相连，第一与门的另一输入端与控制单元的磁保持继电器控制口相连，第一与门的输出端与磁保持继电器线圈相连。
6.根据权利要求5所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：所述的互锁模块还包括第二与门，第二与门的一输入端与第一与非门的输出端相连，第二与门的另一输入端与控制单元的晶闸管控制口相连，第二与门的输出端与晶闸管的控制极相连。
7.根据权利要求6所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：还包括继电器控制信号逻辑保护电路，所述的继电器控制信号逻辑保护电路包括第二与非门、第三与门；第二与非门的两输入端与磁保持继电器的第一控制口相连，第三与门的一输入端与第二与非门的输出端相连，第三与门的另一输入端与对应磁保持继电器的第二控制口相连；第三与门的输出端与互锁模块的第一与门的输入端相连；所述的第一控制口、第二控制口均与磁保持继电器驱动电路相连，以用来控制对应磁保持继电器动作。
8.根据权利要求7所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：所述的信号检测模块包括光耦合器，光耦合器的两输入端与智能换相开关两端相连；光耦合器的一输出端为接地端，光耦合器的另一输出端与信号调理模块相连。
9.根据权利要求8所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：所述的滤波电路包括滤波电容，滤波电容的一端接地，滤波电容的另一端与比较器的正输入端、光耦合器的输出端相连。
10.根据权利要求9所述的一种用于智能换相开关的通电后防相间短路电路，其特征在于：比较器的正输入端与光耦合器的输出端之间设有限流电阻。
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