CN208046251U - 防止继电器失效短路的三相电路选相开关系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及防止继电器失效短路的三相电路选相开关系统。防止继电器失效短路的选相电路选相开关系统，每相包括：半导体开关、继电器组成复合开关、继电器分断反馈电路、半导体开关触发电路；半导体开关、继电器组成复合开关组成复合开关，继电器分断反馈电路与半导体开关触发电路串联后与复合开关A并联。本实用新型相对于现有技术的进步在于：换相过程安全可靠，能防止因继电器异常不能分断造成的短路故障发生；省去了电流传感器，采用电子器件的方式来检测继电器分段，从产品材料成本和产品加工方面来讲都会使产品成本降低。
Description
技术领域：
本实用新型涉及低压电网三相不平衡的治理，进一步涉及防止继电器失效短路的三相电路选相开关系统。
背景技术：
低压电网的三相不平衡一直就是困扰供电单位的主要问题之一，目前低压配电台区三相不平衡治理方案中，使用选相开关的方案是一种比较理想的解决方案。此方案能从本质上解决线路三相负荷不平衡的问题，不仅产品本身运行损耗低，运行稳定，寿命长，还能降低整体线损，产生经济效益，选相型不平衡治理装置是采用三个继电器与三个可控硅分别并联组成复合型开关，这样做的目的是为了在换相过程中不会给用造成断电时间，选相开关的三个输入端分别接入变压器输出端ABC三相，输出端并联作为用户供电侧的L线，N线直连。选项开关任一时刻最多只有一个继电器导通，通过调节多个选相开关的状态来达到三相电流平衡的目的。
继电器是换相开关的核心部件之一，由于工作过程中存在触点粘连或其它机械原因，导致继电器不能正常分断发生严重的短路事故。如图1所示，当继电器KA因某种原因失效未能正常分断，且继电器KB吸合，此时会造成A、B相间短路事故发生，给供电用户或整个台区造成非常严重的停电事故发生。短路事故的发生制约了选相型不平衡治理设备的推广和应用，为了能保证换相开关的正常工作，防止短路事故的发生就必须采对继电器的状态进行检测。
目前，已有选相开关防继电器短路检测技术目前有两种：一是机械辅助触点检测法，二是用电流检测法。机械辅助触点检测法是在继电器内部增加辅助触点，通过判断机械开关的开通或是闭合状态来判断继电器状态，此种方式使继电器结构复杂，可靠性差，存在老化失效的现象。电流检测法是在每相继电器支路增加电流传感器来判断继电器状态，通过检测当前继电器支路电流为零时就认为继电器是断开状态，如图2所示，增加了CT1、CT2、CT3三只电流传感器。电流检测法主要由以下几种缺点：
(一)增加产品成本，不利于换相型平衡装置的推广应用；
(二)CT体积大，不利于整个产品都集成在电路板上，无法实现产品的小型化；
(三)当负载侧电流很小或为零时，此方法无法判断继电器状态。
为此，需要一种体积小、易于安装、负载电流为零时可判断的防止继电器失效短路的三相电路选相开关系统。
发明内容：
为此，本专利提出了一种体积小、易于安装、负载电流为零时可判断的防止继电器失效短路的继电器分断检测系统。具体技术方案如下：
防止继电器失效短路的三相电路选相开关系统，包括：分别位于三相电路上的继电器KA、继电器KB、继电器KC，与继电器KA、继电器KB、继电器KC分别并联的半导体开关QA、半导体开关QB、半导体开关QC，半导体开关QA与继电器KA组成复合开关A，半导体开关QB与继电器KB组成复合开关B，半导体开关QC与继电器KC组成复合开关C；还包括：
半导体开关触发电路A、半导体开关触发电路B、半导体开关触发电路C、继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C；所述继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C提供反馈信号，来判断对应的继电器KA、继电器KB、继电器KC是否断开；
所述继电器分断反馈电路A与半导体开关触发电路A串联后与复合开关A并联；所述继电器分断反馈电路B与半导体开关触发电路B串联后与复合开关B并联；所述继电器分断反馈电路C与半导体开关触发电路C串联后与复合开关C并联。
在上述开关系统上实现的防止三相电路选相过程中继电器失效短路的方法，以A相切换到B相为例，包括如下过程：
换相之前，继电器KA处于吸合状态；
步骤1：控制器给继电器KA发出断开指令；同时，半导体开关触发电路A给半导体开关QA闭合信号指令；由于机械继电器存在固有的动作延时特性，此时继电器仍然处于闭合状态，半导体开关QA两端电压为零，半导体开关QA依然是断开状态；
步骤2：经过一段儿延时，如果控制器接收到继电器分断反馈电路A的继电器断开反馈信号，转步骤3；如果控制器未一直未收到继电器分断反馈电路A的继电器断开反馈信号，转步骤6；
步骤3：继电器分断反馈电路A及半导体开关触发电路A得电迅速工作，半导体开关QA导通，通过半导体开关QA继续向负载供电；
步骤4：此时关闭电子开关QA触发信号，半导体开关触发电路B给半导体开关QB闭合指令；
步骤5：在A、B电压交点处，半导体开关QA自然关断，继电器KB闭合，B相半导体开关QB被短路零电流自然关断，安全的完成换相过程；
步骤6：此时为了避免短路事故发生，维持现有状态，控制器不向继电器KB、半导体开关QB发出闭合指令信号，避免了短路事故的发生，同时又保证输出侧继续供电。
作为优选方案，所述继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C均由光耦OPT1、限流电阻R8、钳位二极管TVS1和防反二极管D1组成。
参照图4，以A相电路为例，说明继电器分断反馈电路原理：继电器KA初始状态为吸合状态，当控制器使继电器KA分断之前，首先可控硅触发信号SCR_A为高电平，由于此时继电器KA处于未分断状态，半导体开关触发电路A及继电器分断反馈电路A处于失电不工作状态，此时给继电器KA控制信号使继电器分断，在分断时刻正向电流通过限流电阻R9、防反二极管D1给到光耦OPT1及可控硅触发电路，光耦OPT1输出信号RL_ER_A拉低,经过几微妙后可控硅Q1完全导通两端电压变低，光耦OPT1无触发电压输出侧信号RL_ER_A拉高,当控制器检测到变低脉冲信号则证明继电器KA已经断开，完成了继电器KA分断检测，避免短路事故发生。
本实用新型相对于现有技术的进步在于：
(一)换相过程安全可靠，能防止因继电器异常不能分断造成的短路故障发生；
(二)继电器分断电路均为芯片器件组成，便于SMT自动化方式生产；
(三)降低产品体积和重量，利于产品小型化；
(四)检测电路采用高速光耦芯片，负载电流很小或电流为零时依然准确可判断。
(五)本电路系统省去了电流传感器，采用电子器件的方式来检测继电器分段，从产品材料成本和产品加工方面来讲都会使产品成本降低。
附图说明：
图1是现有技术中选相开关电路的结构示意图。
图2是采用电流检测法时的选相开关电路结构示意图。
图3是本实用新型三相电路选相开关系统结构示意图。
图4是本实用新型实施例中选相开关电路的结构示意图。
具体实施方式：
实施例：
防止继电器失效短路的三相电路选相开关系统，包括：分别位于三相电路上的继电器KA、继电器KB、继电器KC，与继电器KA、继电器KB、继电器KC分别并联的半导体开关QA、半导体开关QB、半导体开关QC，串接在A相输入端与半导体开关QA之间的半导体开关触发电路A，串接在B相输入端与半导体开关QB之间的半导体开关触发电路B，串接在C相输入端与半导体开关QC之间的半导体开关触发电路C；还包括：半导体开关触发电路A、半导体开关触发电路B、半导体开关触发电路C、继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C；所述继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C提供反馈信号，来判断对应的继电器KA、继电器KB、继电器KC是否断开；
所述继电器分断反馈电路A与半导体开关触发电路A串联后与复合开关A并联；所述继电器分断反馈电路B与半导体开关触发电路B串联后与复合开关B并联；所述继电器分断反馈电路C与半导体开关触发电路C串联后与复合开关C并联；
所述继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C均由光耦OPT1、限流电阻R8、钳位二极管TVS1和防反二极管D1组成。
在上述开关系统上实现的防止三相电路选相过程中继电器失效短路的方法，以A相切换到B相为例，包括如下过程：
换相之前，继电器KA处于吸合状态；当控制器使继电器KA分断之前，首先可控硅触发信号SCR_A为高电平，由于此时继电器KA处于未分断状态，半导体开关触发电路A及继电器分断反馈电路A处于失电不工作状态，
步骤1：控制器给继电器KA发出断开指令；同时，半导体开关触发电路A给半导体开关QA闭合信号指令；由于机械继电器存在固有的动作延时特性，此时继电器KA仍然处于闭合状态，半导体开关QA两端电压为零，半导体开关依然是断开状态；
步骤2：经过一段儿延时，在分断时刻正向电流通过限流电阻R9、防反二极管D1给到光耦OPT1及可控硅触发电路，光耦OPT1输出信号RL_ER_A拉低,经过几微妙后可控硅Q1完全导通两端电压变低，光耦OPT1无触发电压输出侧信号RL_ER_A拉高，当控制器检测到变低脉冲信号则证明继电器KA已经断开，转步骤3；当控制器一直未检测到变低脉冲信号则证明继电器KA未断开，转步骤6；
步骤3：继电器分断反馈电路A及半导体开关触发电路A得电迅速工作，半导体开关QA导通，通过半导体开关QA继续向负载供电；
步骤4：此时关闭电子开关QA触发信号，半导体开关触发电路B给半导体开关QB闭合指令；
步骤5：在A、B电压交点处，半导体开关QA自然关断，继电器KB闭合，B相半导体开关QB被短路零电流自然关断，安全的完成换相过程；
步骤6：此时为了避免短路事故发生，维持现有状态，控制器不向继电器KB、半导体开关QB发出闭合指令信号，避免了短路事故的发生，同时又保证输出侧继续供电。
本实施例中，继电器可选择的种类有：磁保持继电器、普通继电器和接触器；半导体开关可选择的种类有：单向可控硅和双向可控硅。
本实施例以A相切换到B相为例，但是本实用新型的技术方案适用于其它任何两相之间的相互切换。
Claims (2)
1.防止继电器失效短路的三相电路选相开关系统，包括：分别位于三相电路上的继电器KA、继电器KB、继电器KC，与继电器KA、继电器KB、继电器KC分别并联的半导体开关QA、半导体开关QB、半导体开关QC，半导体开关QA与继电器KA组成复合开关A，半导体开关QB与继电器KB组成复合开关B，半导体开关QC与继电器KC组成复合开关C；其特征在于，还包括：
半导体开关触发电路A、半导体开关触发电路B、半导体开关触发电路C、继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C；所述继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C提供反馈信号，来判断对应的继电器KA、继电器KB、继电器KC是否断开；
所述继电器分断反馈电路A与半导体开关触发电路A串联后与复合开关A并联；所述继电器分断反馈电路B与半导体开关触发电路B串联后与复合开关B并联；所述继电器分断反馈电路C与半导体开关触发电路C串联后与复合开关C并联。
2.根据权利要求1所述防止继电器失效短路的三相电路选相开关系统，其特征在于，所述继电器分断反馈电路A、继电器分断反馈电路B、继电器分断反馈电路C均由光耦(OP1)、限流电阻(R8)、钳位二极管(TVS1)和防反二极管(D1)组成。
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