CN207166123U - 一种数字式逆功率继电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字式逆功率继电器，其包括电流采集电路、电压采集电路、电阻组、A/D转换电路、微处理器、继电器和发电机，电流采集电路经电阻组与A/D转换电路连接，电压采集电路与A/D转换电路连接，A/D转换电路与微处理器连接，微处理器与继电器连接，继电器控制发电机；电流采集电路包括高精度电流互感器、电流互感器。电流很小时，采用高精度电流互感器的采集电流，保证测量精度；电流很大时，采用电流互感器的采集电流，满足电流很大时的线性范围，提高了逆功率继保护可靠性。

Description

一种数字式逆功率继电器

技术领域

本实用新型涉及对电压或电流二者响应的自动断开紧急保护电路装置，尤其是一种数字式逆功率继电器。

背景技术

继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定的要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系，通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护和转换电路等作用。而逆功率继电器是指带瓦特计的继电器，用来感知电流的方向，在并联机组中，反方向电流（例如流回发电机组的电流）会启动逆功率继电器，把该机组与系统断开。

中国专利（授权公告号：CN 204886136 U，授权公告日：2015.12.16）公开了一种逆功率继电器，包括壳体，设于壳体内的电流检测电路、电压检测电路、分时乘积电路、功率比较输出电路；电流检测电路和电压检测电路均与分时乘积电路的输入端电连接，分时乘积电路的输出端与功率比较输出电路的输入端电连接，功率比较输出电路的输出端与电网电连接，虽然具有过流检测及报警功能，对于逆功率继电器而言，一次电压互感器由于一般工作在额定电压附近，引入的相对误差较小，而一次电流互感器可能在不同的电流有效值和相位工况下，尤其是采用保护用电流互感器，当电流较小时引入的相对误差较大，逆功率继电器对测量精度的要求是很高的，一次电流检测电路的误差会影响逆功率继电器性能的。

发明内容

为了克服现有逆功率继电器的一次电流互感器的误差影响逆功率继电器性能的不足，本实用新型之目的在于提供一种使用可靠的数字式逆功率继电器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：一种数字式逆功率继电器，包括电流采集电路、电压采集电路、电阻组、A/D转换电路、微处理器、继电器和发电机，所述电流采集电路经电阻组与A/D转换电路连接，电压采集电路与A/D转换电路连接，所述A/D转换电路与微处理器连接，所述微处理器与继电器连接，所述继电器控制发电机；其中，所述电流采集电路包括高精度电流互感器、电流互感器，所述电压采集电路包括电压互感器，所述电阻组包括电阻R3、电阻R4，所述A/D转换电路包括型号为ADC0809的AD转换器，所述微处理器包括型号为AT89C51RD2的单片微处理器，所述电压互感器连接在发电机的输出端，所述高精度电流互感器、电流互感器均通过接线柱与发电机的输出端电连接，所述高精度电流互感器采集的电流信号经电阻R3与所述AD转换器的12脚连接，所述电流互感器采集的电流信号经电阻R4与所述AD转换器的16脚连接，所述AD转换器的11脚接电源，所述AD转换器的10脚交激励信号，所述AD转换器的6脚、22脚分别对应与所述单片微处理器的15脚、14脚连接，所述AD转换器的21脚、20脚、19脚、18脚、8脚、15脚、14脚和17脚依次与所述单片微处理器的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚和8脚连接，所述AD转换器的23脚、24脚、25脚和13脚均接地，所述单片微处理器的39脚经电阻R2与继电器的线圈的一端连接，所述继电器的线圈的另一端接地，所述继电器的常闭触点与发电机连接。

其中，优选地，所述高精度电流互感器的型号为AKH-0.66/G。

其中，优选地，所述高精度电流互感器和电流互感器采用热备用的切换方式对发电机的电流进行采集。

其中，优选地，一种数字式逆功率继电器还包括一振荡电路，该振荡电路与所述微处理器连接，其中，所述振荡电路包括晶振X1、电容C1、电容C2，所述晶振X1的一端与所述单片微处理器的19脚连接，晶振X1的另一端与所述单片微处理器的18脚连接，所述电容C1的一端与所述单片微处理器的19脚连接，所述电容C2的一端与所述单片微处理器的18脚连接，所述电容C1的另一端、电容C2的另一端匀接地。

其中，优选地，一种数字式逆功率继电器还包括一复位电路，该复位电路与所述微处理器连接，其中，所述复位电路包括电解电容C3、电阻R1，所述电解电容C3的正极接电源，电解电容C3的负极与所述单片微处理器的9脚连接，所述电阻R1的一端与所述单片微处理器的9脚连接，电阻R1的另一端接地。

其中，优选地，一种数字式逆功率继电器还包括一报警电路，所述微处理器与该报警电路连接，其中，所述报警电路包括发光二极管D1、电阻R5、电阻R6和蜂鸣器BUZ1，所述发光二极管D1的正极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与所述单片微处理器的37脚连接，所述发光二极管D1的负极接地，所述蜂鸣器BUZ1的一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与所述单片微处理器的38脚连接，所述蜂鸣器BUZ1的另一端接地。

其中，优选地，所述微处理器还与一串口通信模块以及一以太网接口模块连接，用于与计算机监控系统进行通信。

其中，优选地，所述微处理器还与一存储模块连接，所述存储模块包括一DRAM存储器和一FRAM存储器，所述DRAM存储器用于程序计算和运行时缓存，所述FRAM存储器用于保存定值、保护动作信息和故障录波信息。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型采用高精度电流互感器和电流互感器，当电流很小时，采用高精度电流互感器的采集电流，保证测量精度，当电流很大时，采用热备用的切换方式选择电流互感器的采集电流，满足电流很大时的线性范围，提高了逆功率继保护可靠性，有效解决现有逆功率继电器的一次电流互感器的误差影响逆功率继电器性能的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1为本实用新型原理框图；

图2为本实用新型中电流采集电路、A/D转换电路、微处理器、继电器和发电机的电气连接图；

图3是本实新型的一种安装接线图；

图4为本实用新型中报警电路的电气连接图。

图中标记：1.电流采集电路，101.高精度电流互感器，102.电流互感器；

2.电阻组，电阻R3、电阻R4；

3.A/D转换电路，301.AD转换器（型号：ADC0809）；

4.电压采集电路，401.电压互感器；

5.振荡电路，晶振X1、电容C1、电容C2；

6.复位电路，电解电容C3、电阻R1；

7.微处理器，701.单片微处理器（型号：AT89C51RD2）；

8.继电器，电阻R2；

9.发电机；

10.报警电路，发光二极管D1、电阻R5、电阻R6和蜂鸣器BUZ1；

11.串口通信模块；

12.以太网接口模块；

13.存储模块。

具体实施方式

在图1中，一种数字式逆功率继电器，包括电流采集电路1、电压采集电路4、电阻组2、A/D转换电路3、微处理器7、继电器8和发电机9，其中，电流采集电路1经电阻组2与A/D转换电路3连接，电压采集电路4与A/D转换电路3连接，A/D转换电路3与微处理器7连接，微处理器7与继电器8连接，继电器8控制发电机9。

在图2、图3中，电流采集电路1包括高精度电流互感器101、电流互感器102，电压采集电路4包括电压互感器401，电阻组2包括电阻R3、电阻R4，A/D转换电路3包括型号为ADC0809的 AD转换器301，微处理器7包括型号为AT89C51RD2的单片微处理器701，预先在单片微处理器701中拷入程序，该程序预设基准比较功率值，并能实现根据采集的电压信息、电流信息，计算出当前的电压向量值、电流向量值，从而得出功率值。其中，如图3所示，电压互感器401按常规方式连接在发电机9的输出端，高精度电流互感器101、电流互感器102均通过接线柱按常规方式与发电机9的输出端电连接。如图2、图3所示，高精度电流互感器101采集的电流信号I1经电阻R3与AD转换器301的12脚连接，电流互感器102采集的电流信号I2经电阻R4与AD转换器301的16脚连接，AD转换器301的11脚接电源VCC，AD转换器301的10脚交激励信号，AD转换器301的6脚、22脚分别对应与单片微处理器701的15脚、14脚连接，AD转换器301的21脚、20脚、19脚、18脚、8脚、15脚、14脚和17脚依次与单片微处理器701的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚和8脚连接，AD转换器301的23脚、24脚、25脚和13脚均接地GND，单片微处理器701的39脚经电阻R2与继电器8的线圈的一端连接，继电器8的线圈的另一端接地GND，继电器8的常闭触点与发电机9连接。

在图2中，在本实施例中，高精度电流互感器101的型号为AKH-0.66/G。

本实施例的高精度电流互感器101和电流互感器102采用热备用的切换方式对发电机9的电流进行采集。当电流很小时，采用高精度电流互感器101的采集电流，保证测量精度；当电流很大时，采用热备用的切换方式选择电流互感器102的采集电流，满足电流很大时的线性范围，提高了逆功率继保护可靠性，有效解决现有逆功率继电器的一次电流互感器的误差影响逆功率继电器性能的问题。

本实用新型的工作原理是：当电流很小时，采用高精度电流互感器101的采集电流，经电阻R3转换为电压信号，经AD转换器301进行AD转换后输入至单片微处理器701中，电压互感器401采集的电压信息经AD转换器301进行AD转换后输入至单片微处理器701中，单片微处理器701进行计算后，得出当前的功率值，若当前的功率值与预设的功率基准比较值对比判断是否逆功，若出现逆功现象，则单片微处理器701延时后，使单片微处理器701的39脚输出高电平，此时继电器8的线圈通电，继电器8的常闭触点闭合，切断发电机9，保证发电机9的逆功率保护。在电流很大时，采用电流互感器102测量，能满足电流很大时的线性范围。

需进一步说明的是，如图1、图2所示，本实用新型一种数字式逆功率继电器还包括一振荡电路5，该振荡电路5与微处理器7连接。在图2中，振荡电路5包括晶振X1、电容C1、电容C2，晶振X1的一端与单片微处理器701的19脚连接，晶振X1的另一端与单片微处理器701的18脚连接，电容C1的一端与单片微处理器701的19脚连接，电容C2的一端与单片微处理器701的18脚连接，电容C1的另一端、电容C2的另一端匀接地GND。该振荡电路5为单片微处理器701提供时钟频率。

需进一步说明的是，如图1、图2所示，本实用新型一种数字式逆功率继电器还包括一复位电路6，该复位电路6与微处理器7连接。在图2中，复位电路6包括电解电容C3、电阻R1，电解电容C3的正极接电源VCC，电解电容C3的负极与单片微处理器701的9脚连接，电阻R1的一端与单片微处理器701的9脚连接，电阻R1的另一端接地GND。该复位电路6可以让单片微处理器701从程序的最初开始重新运行。

需进一步说明的是，如图1、图4所示，本实用新型一种数字式逆功率继电器还包括一报警电路10，所述微处理器7与该报警电路10连接。在图4中，报警电路10包括发光二极管D1、电阻R5、电阻R6和蜂鸣器BUZ1，发光二极管D1的正极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与单片微处理器701的37脚连接，发光二极管D1的负极接地GND，蜂鸣器BUZ1的一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与单片微处理器的38脚连接，蜂鸣器BUZ1的另一端接地GND。当出现逆功率时，单片微处理器701的38引脚和37引脚均为高电平，使得发光二极管D1和蜂鸣器BUZ1报警，工作人员可进行人为干涉，提前做好保护发电机的逆功率。

需进一步说明的是，如图1所示，本实用新型的微处理器7还与一串口通信模块11以及一以太网接口模块12连接，用于与计算机监控系统进行通信，为远程控制提供了便利，并为逆功率的数据保存提供方便，并为以后的研究发电机的逆功率提供大量的数据支撑。

需进一步说明的是，如图1所示，本实用新型的微处理器7还与一存储模块连接，其存储模块包括DRAM存储器和FRAM存储器， DRAM存储器用于程序计算和运行时缓存， FRAM存储器用于保存定值、保护动作信息和故障录波信息。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种数字式逆功率继电器，包括电流采集电路、电压采集电路、电阻组、A/D转换电路、微处理器、继电器和发电机，所述电流采集电路经电阻组与A/D转换电路连接，电压采集电路与A/D转换电路连接，所述A/D转换电路与微处理器连接，所述微处理器与继电器连接，所述继电器控制发电机；其特征在于：所述电流采集电路包括高精度电流互感器、电流互感器，所述电压采集电路包括电压互感器，所述电阻组包括电阻R3、电阻R4，所述A/D转换电路包括型号为ADC0809的AD转换器，所述微处理器包括型号为AT89C51RD2的单片微处理器，所述电压互感器连接在发电机的输出端，所述高精度电流互感器、电流互感器均通过接线柱与发电机的输出端电连接，所述高精度电流互感器采集的电流信号经电阻R3与所述AD转换器的12脚连接，所述电流互感器采集的电流信号经电阻R4与所述AD转换器的16脚连接，所述AD转换器的11脚接电源，所述AD转换器的10脚交激励信号，所述AD转换器的6脚、22脚分别对应与所述单片微处理器的15脚、14脚连接，所述AD转换器的21脚、20脚、19脚、18脚、8脚、15脚、14脚和17脚依次与所述单片微处理器的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚和8脚连接，所述AD转换器的23脚、24脚、25脚和13脚均接地，所述单片微处理器的39脚经电阻R2与继电器的线圈的一端连接，所述继电器的线圈的另一端接地，所述继电器的常闭触点与发电机连接。

2.根据权利要求1所述的一种数字式逆功率继电器，其特征在于：所述高精度电流互感器的型号为AKH-0.66/G。

3.根据权利要求1或2所述的一种数字式逆功率继电器，其特征在于：所述高精度电流互感器和电流互感器采用热备用的切换方式对发电机的电流进行采集。

4.根据权利要求1所述的一种数字式逆功率继电器，其特征在于：其还包括一振荡电路，该振荡电路与所述微处理器连接，其中，所述振荡电路包括晶振X1、电容C1、电容C2，所述晶振X1的一端与所述单片微处理器的19脚连接，晶振X1的另一端与所述单片微处理器的18脚连接，所述电容C1的一端与所述单片微处理器的19脚连接，所述电容C2的一端与所述单片微处理器的18脚连接，所述电容C1的另一端、电容C2的另一端匀接地。

5.根据权利要求1所述的一种数字式逆功率继电器，其特征在于：其还包括一复位电路，该复位电路与所述微处理器连接，其中，所述复位电路包括电解电容C3、电阻R1，所述电解电容C3的正极接电源，电解电容C3的负极与所述单片微处理器的9脚连接，所述电阻R1的一端与所述单片微处理器的9脚连接，电阻R1的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的一种数字式逆功率继电器，其特征在于：其还包括一报警电路，所述微处理器与该报警电路连接，其中，所述报警电路包括发光二极管D1、电阻R5、电阻R6和蜂鸣器BUZ1，所述发光二极管D1的正极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与所述单片微处理器的37脚连接，所述发光二极管D1的负极接地，所述蜂鸣器BUZ1的一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与所述单片微处理器的38脚连接，所述蜂鸣器BUZ1的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的一种数字式逆功率继电器，其特征在于：所述微处理器还与一串口通信模块以及一以太网接口模块连接，用于与计算机监控系统进行通信。

8.根据权利要求1所述的一种数字式逆功率继电器，其特征在于：所述微处理器还与一存储模块连接，所述存储模块包括一DRAM存储器和一FRAM存储器，所述DRAM存储器用于程序计算和运行时缓存，所述FRAM存储器用于保存定值、保护动作信息和故障录波信息。