CN208589775U - 便携式变电站临时保护装置 - Google Patents
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Abstract
便携式变电站临时保护装置，涉及变电站临时保护技术领域。本实用新型解决了现有临时保护装置接线复杂，体积大不方便携带，保护效果差的问题。本实用新型的电源电路用于为输出操作电路供电；电流采集电路用于采集三相电源电流；电流采集电路的电流信号输出端连接输出操作电路的电流信号输入端；电源电路将纽扣电池5V电压转变为15V，给电流采集电路提供工作电压，霍尔传感器将测量的三相电流经1K电阻转变成电压接到比较器正极。通过改变比较器负极连接的电阻的阻值来改变基准电压，从而达到整定线路的保护定值。当比较器输入电压大于基准电压时，继电器动作；当比较器输入电压小于基准电压时，继电器不动作。本实用新型适用于变电站临时保护使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及变电站临时保护技术领域。
背景技术
在变电站某一线路送电时，需要将该线路两侧保护屏内压板整屏脱离，即将主保护(光纤纵差保护)以及后备保护(距离保护和零序过流保护)均退出，在该线路两侧分别加装临时保护以保护线路空充及带负荷测量时可能发生的故障。待恢复线路本身保护后拆除临时保护。现有临时保护分为两种：即常规继电器型和微机型。常规继电器型临时保护由常规继电器构成，体积大，重量重，携带非常不便、接线复杂，调试时需要根据整定的定值通过试验仪逐块继电器调试，耗时长；而微机型临时保护虽然在体积上较常规型小了很多，但是不够便携，并且集成功能较多，充当临时保护较为复杂。
发明内容
本实用新型是为了解决现有临时保护装置接线复杂，体积大不方便携带，保护效果差的问题，提出了一种便携式变电站临时保护装置。
本实用新型所述的便携式变电站临时保护装置，它包括电源电路1、电流采集电路2和输出操作电路3；
电源电路1用于为输出操作电路3供电；电流采集电路2用于采集三相电源电流；电流采集电路2的电流信号输出端连接输出操作电路3的电流信号输入端；
输出操作电路3包括比较器U1、比较器U2、比较器U3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、可调电阻R4、可调电阻R5、可调电阻R6、电磁继电器1LJ、电磁继电器2LJ、电磁继电器3LJ、时间继电器SJ、断相相序保护继电器XJ、蜂鸣器BL、单刀双掷开关K1和开关K2；
电阻R1的一端与电流采集电路2的A相电流采集信号输出端连接；电阻R1的另一端连接比较器U1的电流信号输入端；比较器U1的基准电压信号输入端连接可调电阻R4的活动端，可调电阻R4的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R4的另一个固定端接地；比较器U1的正极供电端子连接+15V电源，比较器U1的负极供电端子连接-15V电源；比较器U1的信号输出端连接电磁继电器1LJ线圈的一端，电磁继电器1LJ线圈的另一端接地；
电磁继电器1LJ的公共端与电磁继电器2LJ的公共端、电磁继电器3LJ的公共端和相连后连接测控装置内屏110V电源；
电磁继电器1LJ的常开触点与电磁继电器2LJ的常开触点和电磁继电器3LJ的常开触点并联后连接单刀双掷开关K1的固定端；
电阻R2的一端与电流采集电路2的B相电流采集信号输出端连接；电阻R2的另一端连接比较器U2的电流信号输入端；比较器U2的基准电压信号输入端连接可调电阻R5的活动端，可调电阻R5的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R5的另一个固定端接地；比较器U2的正极供电端子连接+15V电源，比较器U2的负极供电端子连接-15V电源；比较器U2的信号输出端连接电磁继电器2LJ线圈的一端，电磁继电器2LJ线圈的另一端接地；
电阻R3的一端与电流采集电路2的C相电流采集信号输出端连接；电阻R3的另一端连接比较器U3的电流信号输入端；比较器U3的基准电压信号输入端连接可调电阻R6的活动端，可调电阻R6的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R6的另一个固定端接地；比较器U3的正极供电端子连接+15V电源，比较器U3的负极供电端子连接-15V电源；比较器U3的信号输出端连接电磁继电器3LJ线圈的一端，电磁继电器3LJ线圈的另一端接地；
单刀双掷开关K1的一个活动端连接时间继电器SJ线圈的一端，时间继电器SJ线圈的另一端连接测控装置内屏-110V电源；
单刀双掷开关K1的另一个活动端同时连接断相相序保护继电器XJ线圈的一端和时间继电器SJ的常开触点，断相相序保护继电器XJ线圈的另一端连接测控装置的手动跳闸继电器线圈的一端，所述手动跳闸继电器线圈的另一端在测控装置内屏-110V电源，手动跳闸继电器用于控制测控装置内屏跳闸回路的启动；
断相相序保护继电器XJ的公共端与时间继电器SJ的公共端连接后连接测控装置内屏110V电源；
断相相序保护继电器XJ的常开触点连接蜂鸣器BL的一端，蜂鸣器BL的另一端通过开关K2连接测控装置内屏-110V电源。
本实用新型所述的便携式变电站临时保护装置与常规继电器型临时保护装置和微机型临时保护装置相比，在保证出现故障能够正确动作的基础上，将常规继电器型临时保护体积最大程度的缩减至便于携带，而摒弃了微机型临时保护功能复杂的缺点。电源电路将纽扣电池5V电压转变为15V，给电流采集电路提供工作电压，霍尔传感器将测量的A、B、C三相电流经1K电阻转变成电压接到比较器正极。通过改变比较器负极连接的R4、R5、R6电阻的阻值来改变基准电压，从而达到整定线路的保护定值(基准电压数值等于所整定的过流保护数值)。当比较器输入电压大于基准电压时，继电器动作；当比较器输入电压小于基准电压时，继电器不动作。便于继电调试人员送电前调试、送电时安装、送电后拆卸，而且功能、操作、原理简单，动作可靠，便于携带且保护效果好。
附图说明
图1是本实用新型所述便携式变电站临时保护装置电气原理示意图；
图2是具体实施方式一所述的输出操作电路的电路原理图；
图3为具体实施方式二所述的电源电路的电路原理图；
图4为具体实施方式五所述的信号放大电路的电路原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的便携式变电站临时保护装置，它包括电源电路1、电流采集电路2和输出操作电路3；
电源电路1用于为输出操作电路3供电；电流采集电路2用于采集三相电源电流；电流采集电路2的电流信号输出端连接输出操作电路3的电流信号输入端；
输出操作电路3包括比较器U1、比较器U2、比较器U3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、可调电阻R4、可调电阻R5、可调电阻R6、电磁继电器1LJ、电磁继电器2LJ、电磁继电器3LJ、时间继电器SJ、断相相序保护继电器XJ、蜂鸣器BL、单刀双掷开关K1和开关K2；
电阻R1的一端与电流采集电路2的A相电流采集信号输出端连接；电阻R1的另一端连接比较器U1的电流信号输入端；比较器U1的基准电压信号输入端连接可调电阻R4的活动端，可调电阻R4的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R4的另一个固定端接地；比较器U1的正极供电端子连接+15V电源，比较器U1的负极供电端子连接-15V电源；比较器U1的信号输出端连接电磁继电器1LJ线圈的一端，电磁继电器1LJ线圈的另一端接地；
电磁继电器1LJ的公共端与电磁继电器2LJ的公共端、电磁继电器3LJ的公共端和相连后连接测控装置内屏110V电源；
电磁继电器1LJ的常开触点与电磁继电器2LJ的常开触点和电磁继电器3LJ的常开触点并联后连接单刀双掷开关K1的固定端；
电阻R2的一端与电流采集电路2的B相电流采集信号输出端连接；电阻R2的另一端连接比较器U2的电流信号输入端；比较器U2的基准电压信号输入端连接可调电阻R5的活动端，可调电阻R5的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R5的另一个固定端接地；比较器U2的正极供电端子连接+15V电源，比较器U2的负极供电端子连接-15V电源；比较器U2的信号输出端连接电磁继电器2LJ线圈的一端，电磁继电器2LJ线圈的另一端接地；
电阻R3的一端与电流采集电路2的C相电流采集信号输出端连接；电阻R3的另一端连接比较器U3的电流信号输入端；比较器U3的基准电压信号输入端连接可调电阻R6的活动端，可调电阻R6的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R6的另一个固定端接地；比较器U3的正极供电端子连接+15V电源，比较器U3的负极供电端子连接-15V电源；比较器U3的信号输出端连接电磁继电器3LJ线圈的一端，电磁继电器3LJ线圈的另一端接地；
单刀双掷开关K1的一个活动端连接时间继电器SJ线圈的一端，时间继电器SJ线圈的另一端连接测控装置内屏-110V电源；
单刀双掷开关K1的另一个活动端同时连接断相相序保护继电器XJ线圈的一端和时间继电器SJ的常开触点，断相相序保护继电器XJ线圈的另一端连接测控装置的手动跳闸继电器线圈的一端，所述手动跳闸继电器线圈的另一端在测控装置内屏-110V电源，手动跳闸继电器用于控制测控装置内屏跳闸回路的启动；
断相相序保护继电器XJ的公共端与时间继电器SJ的公共端连接后连接测控装置内屏110V电源；
断相相序保护继电器XJ的常开触点连接蜂鸣器BL的一端，蜂鸣器BL的另一端通过开关K2连接测控装置内屏-110V电源。
本实施方式采用输出操作电路、电流采集电路和电源电路，电源电路采用DC/DC拓扑结构，一是为电流采集电路提供工作电压；二是为输出操作电路中的比较器负极提供基准电压(整定的保护值)。电流采集电路将采集到的A、B、C三相电流采集后，发送给输出操作电路中的比较器正极。
输出操作电路中，当比较器正极的采集量数值大于负极基准电压值时，比较器输出高电平启动继电器LJ动作，同时启动蜂鸣器告警。
具体实施方式二、结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的便携式变电站临时保护装置的进一步说明，电源电路1包括+5V电源、电容C1、可控开关V1、电感L、稳压二极管VD和电容C2；
电容C1的一端同时连接+5V电源的正极和可控开关V1的一端，可控开关V1的另一端同时连接电感L的一端和稳压二极管VD的阴极；稳压二极管VD的阳极连接电容C2的一端-5V电源输出端；
电容C1的另一端、电感L的另一端和电容C2的另一端同时接地，并连接-15V电源输出端。
电源电路采用升降压斩波电路(Buck-Boost Chopper)，目的是给电流采集模块以及输出操作电路提供15V电压。当可控开关V处于通态时，+5V电源经开关V1向电感L供电使其储存能量；同时，电容C2维持输出电压基本恒定并向负载供电。此后，使开关V1关断，电感L中储存的能量向负载释放。+5V电源侧为5V纽扣电池，图2输出操作电路中恒定电压+15V以及比较器LM339双相电源15V均取自电源电路输出端。
具体实施方式三、结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的便携式变电站临时保护装置的进一步说明，电流采集电路2采用三个霍尔电流传感器实现，三个霍尔电流传感器分别采集三相电源的A、B、C相电流。
电流采集电路主要由霍尔传感器构成，霍尔传感器采用CHB-50A型，供电电源为15V、额定输入为交流0-50A，额定输出0-50mA，其响应时间快，电流测量范围宽，精度高(5％以内)，过载能力强，线性度好，抗干扰能力强。其中，霍尔电流传感器的1管脚接电源模块输出+15V电压，2管脚接电源模块输出-15V电压，4管脚接地，3管脚为输出电流。将A、B、C三相电流从霍尔传感器测量孔径中穿过，霍尔电流传感器输出端输出测量电流IoA、IoB、IoC。
输出操作电路图如图2所示。输出操作电路一部分由LM339型四电压比较器构成，该比较器工作电源电压范围宽、单电源、双电源均可工作，消耗电流小，输入失调电压小。三个霍尔电流传感器输出端分别经1K电阻R1、电阻R2和电阻R3分别接入三个比较器正极；+15V恒定电压经滑动变阻器R4、R5和R6分别接入到三个比较器负极，基准电压大小可以通过调节滑动变阻器阻值整定，同时基准电压的大小可通过电压表实时测得。当比较器输入的电压大于基准电压时，比较器V0A、V0B、V0C输出高电平当比较器输入的电压大于基准电压使时，比较器V0A、V0B、V0C输出低电平。
输出操作电路另一部分由JQC-3FF-S-Z继电器构成，1LJ、2LJ、3LJ三块继电器一端接入V0A、B、C，另一端接GND。当V0A、B、C输出高电平时，1LJ、2LJ、3LJ继电器动作；当V0A、B、C输出低电平时，1LJ、2LJ、3LJ继电器不动作。SJ为时间延时继电器(电压线圈)，延时时间按照定值整定，XJ为断相相序保护继电器(电流线圈)，K1为单刀双置开关，当单刀双置开关接到1时，此时投入电流速断保护，当单刀双置开关接到3时，此时投入延时电流保护。
以故障相为A相为例，当投入电流速断保护时，接通12节点，当A相故障电流达到整定电流时，比较器输出高电平，继电器1LJ励磁，其对应的继电器1LJ的常开节点闭合，启动手动跳闸继电器，同时断相相序保护继电器XJ励磁，其断相相序保护继电器XJ常开触点闭合，启动蜂鸣器告警；当投入延时电流保护时，接通单刀双掷开关的23节点，当A相故障电流达到整定电流时，比较器输出高电平，继电器1LJ闭合，启动时间继电器SJ，时间继电器SJ经过整定时间其常开触点闭合，启动手动跳闸继电器，同时，断相相序保护继电器XJ励磁，断相相序保护继电器XJ常开触点闭合启动蜂鸣器告警。
V0A、V0B、V0C分别是1LJ、2LJ、3LJ继电器的输入管脚，COM为公共端，NO为常开节点，NC为常闭节点。
具体实施方式四：下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一所述的便携式变电站临时保护装置作进一步说明，比较器U1的基准电压信号输入端和电源地之间并联电压表V1；
可调电阻R5的活动端和电源地之间并联电压表V2；
可调电阻R6的活动端和电源地之间并联电压表V3。
具体实施方式五：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一所述的便携式变电站临时保护装置作进一步说明，电流采集电路2与输出操作电路3之间还设有信号放大电路，所述信号放大电路包括三个支路，每个支路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压二极管VD2、稳压二极管VD3、运算放大器LM234、电容C3和电容C4；
电阻R7的一端同时连接电流采集电路2的一个电流信号输出端、电容C3的一端和运算放大器LM234正向电压信号输入端，运算放大器LM234的负向电压信号输入端同时连接运算放大器LM234的信号输出端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端同时连接电阻R9的一端、电容C4的一端、稳压二极管VD2的阳极和稳压二极管VD3的阴极；所述电阻R8的另一端连接输出操作电路3三相输出电流A、B或C中的一条支路；
电阻R9的另一端同时与稳压二极管VD2的阴极和+5V电源连接；
电容C4的另一端同时与稳压二极管VD3的阳极和电源地连接。
本实施方式中在电流采集电路与输出操作电路之间加入电流信号处理电路如图4所示；霍尔电流传感器输出端接入到信号放大电路中，信号放大电路由LM324型具有差动输入的运算放大器构成，+5V工作电源可以取自电源模块输入端，由电阻、电容以及二极管构成滤波稳压电路，进一步提升了电路的抗干扰能力，使采集到的电流信号转化为波形平滑稳定的直流电压。
Claims (5)
1.便携式变电站临时保护装置，其特征在于，它包括电源电路(1)、电流采集电路(2)和输出操作电路(3)；
电源电路(1)用于为输出操作电路(3)供电；电流采集电路(2)用于采集三相电源电流；电流采集电路(2)的电流信号输出端连接输出操作电路(3)的电流信号输入端；
输出操作电路(3)包括比较器U1、比较器U2、比较器U3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、可调电阻R4、可调电阻R5、可调电阻R6、电磁继电器1LJ、电磁继电器2LJ、电磁继电器3LJ、时间继电器SJ、断相相序保护继电器XJ、蜂鸣器BL、单刀双掷开关K1和开关K2；
电阻R1的一端与电流采集电路(2)的A相电流采集信号输出端连接；电阻R1的另一端连接比较器U1的电流信号输入端；比较器U1的基准电压信号输入端连接可调电阻R4的活动端，可调电阻R4的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R4的另一个固定端接地；比较器U1的正极供电端子连接+15V电源，比较器U1的负极供电端子连接-15V电源；比较器U1的信号输出端连接电磁继电器1LJ线圈的一端，电磁继电器1LJ线圈的另一端接地；
电磁继电器1LJ的公共端与电磁继电器2LJ的公共端、电磁继电器3LJ的公共端和相连后连接测控装置内屏110V电源；
电磁继电器1LJ的常开触点与电磁继电器2LJ的常开触点和电磁继电器3LJ的常开触点并联后连接单刀双掷开关K1的固定端；
电阻R2的一端与电流采集电路(2)的B相电流采集信号输出端连接；电阻R2的另一端连接比较器U2的电流信号输入端；比较器U2的基准电压信号输入端连接可调电阻R5的活动端，可调电阻R5的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R5的另一个固定端接地；比较器U2的正极供电端子连接+15V电源，比较器U2的负极供电端子连接-15V电源；比较器U2的信号输出端连接电磁继电器2LJ线圈的一端，电磁继电器2LJ线圈的另一端接地；
电阻R3的一端与电流采集电路(2)的C相电流采集信号输出端连接；电阻R3的另一端连接比较器U3的电流信号输入端；比较器U3的基准电压信号输入端连接可调电阻R6的活动端，可调电阻R6的一个固定端连接+15V电源，可调电阻R6的另一个固定端接地；比较器U3的正极供电端子连接+15V电源，比较器U3的负极供电端子连接-15V电源；比较器U3的信号输出端连接电磁继电器3LJ线圈的一端，电磁继电器3LJ线圈的另一端接地；
单刀双掷开关K1的一个活动端连接时间继电器SJ线圈的一端，时间继电器SJ线圈的另一端连接测控装置内屏-110V电源；
单刀双掷开关K1的另一个活动端同时连接断相相序保护继电器XJ线圈的一端和时间继电器SJ的常开触点，断相相序保护继电器XJ线圈的另一端连接测控装置的手动跳闸继电器线圈的一端，所述手动跳闸继电器线圈的另一端在测控装置内屏-110V电源，手动跳闸继电器用于控制测控装置内屏跳闸回路的启动；
断相相序保护继电器XJ的公共端与时间继电器SJ的公共端连接后连接测控装置内屏110V电源；
断相相序保护继电器XJ的常开触点连接蜂鸣器BL的一端，蜂鸣器BL的另一端通过开关K2连接测控装置内屏-110V电源。
2.根据权利要求1所述便携式变电站临时保护装置，其特征在于，电源电路(1)包括+5V电源、电容C1、可控开关V1、电感L、稳压二极管VD和电容C2；
电容C1的一端同时连接+5V电源的正极和可控开关V1的一端，可控开关V1的另一端同时连接电感L的一端和稳压二极管VD的阴极；稳压二极管VD的阳极连接电容C2的一端和-15V电源输出端；
电容C1的另一端、电感L的另一端和电容C2的另一端同时接地，并连接-15V电源输出端。
3.根据权利要求1所述便携式变电站临时保护装置，其特征在于，电流采集电路(2)采用三个霍尔电流传感器实现，三个霍尔电流传感器分别采集三相电源的A、B、C相电流。
4.根据权利要求1所述便携式变电站临时保护装置，其特征在于，比较器U1的基准电压信号输入端和电源地之间并联电压表V1；
可调电阻R5的活动端和电源地之间并联电压表V2；
可调电阻R6的活动端和电源地之间并联电压表V3。
5.根据权利要求1所述便携式变电站临时保护装置，其特征在于，电流采集电路(2)与输出操作电路(3)之间还设有信号放大电路，所述信号放大电路包括三个支路，每个支路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压二极管VD2、稳压二极管VD3、运算放大器LM234、电容C3和电容C4；
电阻R7的一端同时连接电流采集电路(2)的一个电流信号输出端、电容C3的一端和运算放大器LM234正向电压信号输入端，运算放大器LM234的负向电压信号输入端同时连接运算放大器LM234的信号输出端和电阻R8的一端，电阻R8的另一端同时连接电阻R9的一端、电容C4的一端、稳压二极管VD2的阳极和稳压二极管VD3的阴极；所述电阻R8的另一端连接输出操作电路(3)三相输出电流A、B或C中的一条支路；
电阻R9的另一端同时与稳压二极管VD2的阴极和+5V电源连接；
电容C4的另一端同时与稳压二极管VD3的阳极和电源地连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |