CN208923812U - 一种数字式电压保护继电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数字式电压保护继电器，该装置包括微控制器、键盘和显示屏、用于进行AD转换的采样模块、与微控制器信号输出端连接的非门电路、以及与非门电路连接的光耦电路；采样模块包括滤波偏置电路和ADC转换电路；键盘和显示屏包括1×5键盘、以及用于实时显示显示3路电压的有效值的OLED屏；非门电路的输入端分别连接微控制器控制信号管脚和输出信号管脚。当本产品先进行有压判断，即检测两路外部输入电压是否都大于电压整定值，只要有一路不大于整定值时，即为失压，显示屏会显示失压告警提示信息，同时继电器动作，对外输出告警信号；若两路电压正常，则检查电压差值，若电压差大于整定，则进行告警处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及两段供电系统检测领域，具体地说涉及一种数字式电压保护继电器。
背景技术
电压继电器是一种电子控制器件，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)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。主要用于发电机、变压器和输电线的继电保护装置中，作为过电压保护或低电压闭锁的启动原件。
现有的电压保护继电器设有AD采样模块对实时电压量采样，经微控制器处理后对满足条件时，进行保护操作。现有的显示键盘用于显现实时电压值以及方便设置整定值等。但现有产品显示不直观，继电器往往在进行保护操作后，对电压返回到正常值、解除保护状态的判断不明确，可能存在抖动现象，同时不具备延时保护功能。
实用新型内容
发明目的：本实用新型的目的是提供一种显示直观、可靠稳定的数字式电压保护继电器。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种数字式电压保护继电器，包括微控制器、键盘和显示屏、用于进行AD转换的采样模块、与微控制器信号输出端连接的非门电路、以及与非门电路连接的光耦电路；所述采样模块包括滤波偏置电路和ADC转换电路，输入端连接3路交流电压；键盘和显示屏包括1×5键盘、以及用于实时显示显示3路电压的有效值的OLED屏；所述非门电路的输入端分别连接微控制器控制信号管脚和输出信号管脚。
电源模块为整个系统提供供电电源。所述采样模块包括SPT204V互感器，以及设于SPT204V互感器输出端的滤波偏置模块。互感器用于将外部交流电转换成小电压量，经滤波偏置模块耦合，整体抬高偏置后，得到正电压量，再进行AD转换，得到数字量的电压量，送入微控制器。
优选的，所述滤波偏置模块包括二阶RC滤波电路、以及与滤波器输出端连接的跟随器；所述跟随器输出端与微控制器连接。所述跟随器包括电阻R1A、以及型号为LM258D的运算放大器。二阶RC滤波器实现对交流小电压信号去噪，用于跟随器的信号处理。跟随器将交流小电压信号量整体抬高1.6V，变成正值后，送入微控制器内部的ADC。
微控制器采用STM32F429芯片，外部的两路交流电压经过调理后分别进入STM32F429的ADC1和ADC2管脚；四个普通I/O口分别与四个按键相连；两个I/O口分别作为控制信号和输出信号与非门电路连接；该芯片内集成了LCD控制器，LCD的18根RGB三基色线以及控制信号线等共28根线通过焊盘上的54引脚线槽与STM32F429连接。
所述非门芯片为74HC00DR，光耦芯片为TLP127。继电器采用防误动作设计，即微控制器有两个管脚与74HC00DR相连，一个是控制信号，另一个是输出信号。只有当控制信号电平有效时，输出信号才有用，否则74HC00DR输出为高电平，光耦不导通，继电器不动作。通过控制信号和输出信号的逻辑与操作，能够有效避免输出信号不稳定而造成的继电器误动作，保证输出的可靠性。
键盘包括用于设置两路电压整定值与返回值、两路频率整定值与返回值、相角差整定值与返回值、电压差整定值与返回值、频率差整定值与返回值的四个按键。1×5键盘由5个按钮开关S及上拉电阻组成，按钮开关一端接地，另一端经上拉电阻接入微控制器管脚。将LCD屏的排线插入焊盘上的54引脚线槽中即可与微控制器相连，SXOUPTYX升压芯片为LCD屏提供背光源。通过按键操作可以设置电压保护动作值、电压返回值、保护延时时间。通过按键操作实现的修改操作，都必须进行密码验证后，方可生效。
当外部交流电压检测量进入本产品后，经过前端隔离转换电路，将外部交流电压量隔离装换成小电压量后，整体偏置抬高为正值后，输入到AD采样模块进行模数装换。微控制器对AD送来的采样数据进行极值滤波和滑动平均处理，再通过36点傅里叶算法计算得到精确的交流电压有效值，若当前连续多次电压有效值大于整定值，则判断为检测电压大于整定值，再等待保护延时时间到，则进行保护操作；若当前连续多次电压有效值小于返回值，则认为检测电压恢复正常，保护接点立即返回，解除保护状态。
当本产品投入使用时，微控制器先进行有压判断，即检测两路外部输入电压是否都大于电压整定值，只要有一路不大于整定值时，即为失压，显示屏会显示失压告警提示信息，同时继电器节点动作，对外输出告警信号。若两路电压正常，则检查电压差值，若电压差大于整定，则进行告警处理，显示电压差过大告警提示信息，继电器节点动作。
附图说明
图1是本实用新型的系统框架示意图；
图2是滤波偏置模块的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1、图2所示，一种数字式电压保护继电器，包括微控制器、键盘和显示屏、用于进行AD转换的采样模块、与微控制器信号输出端连接的非门电路、以及与非门电路连接的光耦电路；采样模块包括滤波偏置电路和ADC转换电路，输入端连接3路交流电压；键盘和显示屏包括1×5键盘、以及用于实时显示显示3路电压的有效值的OLED屏；非门电路的输入端分别连接微控制器控制信号管脚和输出信号管脚。
电源模块为整个系统提供供电电源。采样模块包括SPT204V互感器，以及设于SPT204V互感器输出端的滤波偏置模块。互感器用于将外部交流电转换成小电压量，经滤波偏置模块耦合，整体抬高偏置后，得到正电压量，再进行AD转换，得到数字量的电压量，送入微控制器。
优选的，滤波偏置模块包括二阶RC滤波电路、以及与滤波器输出端连接的跟随器；跟随器输出端与微控制器连接。跟随器包括电阻R1A、以及型号为LM258D的运算放大器。二阶RC滤波器实现对交流小电压信号去噪，用于跟随器的信号处理。跟随器将交流小电压信号量整体抬高1.6V，变成正值后，送入微控制器内部的ADC。
微控制器采用STM32F429芯片，外部的两路交流电压经过调理后分别进入STM32F429的ADC1和ADC2管脚；四个普通I/O口分别与四个按键相连；两个I/O口分别作为控制信号和输出信号与非门电路连接；该芯片内集成了LCD控制器，LCD的18根RGB三基色线以及控制信号线等共28根线通过焊盘上的54引脚线槽与STM32F429连接。
非门芯片为74HC00DR，光耦芯片为TLP127。继电器采用防误动作设计，即微控制器有两个管脚与74HC00DR相连，一个是控制信号，另一个是输出信号。只有当控制信号电平有效时，输出信号才有用，否则74HC00DR输出为高电平，光耦不导通，继电器不动作。通过控制信号和输出信号的逻辑与操作，能够有效避免输出信号不稳定而造成的继电器误动作，保证输出的可靠性。
键盘包括用于设置两路电压整定值与返回值、两路频率整定值与返回值、相角差整定值与返回值、电压差整定值与返回值、频率差整定值与返回值的四个按键。1×5键盘由5个按钮开关S及上拉电阻组成，按钮开关一端接地，另一端经上拉电阻接入微控制器管脚。将LCD屏的排线插入焊盘上的54引脚线槽中即可与微控制器相连，SXOUPTYX升压芯片为LCD屏提供背光源。通过按键操作可以设置电压保护动作值、电压返回值、保护延时时间。通过按键操作实现的修改操作，都必须进行密码验证后，方可生效。
当外部交流电压检测量进入本产品后，经过前端隔离转换电路，将外部交流电压量隔离装换成小电压量后，整体偏置抬高为正值后，输入到AD采样模块进行模数装换。微控制器对AD送来的采样数据进行极值滤波和滑动平均处理，再通过36点傅里叶算法计算得到精确的交流电压有效值，若当前连续多次电压有效值大于整定值，则判断为检测电压大于整定值，再等待保护延时时间到，则进行保护操作；若当前连续多次电压有效值小于返回值，则认为检测电压恢复正常，保护接点立即返回，解除保护状态。
当本产品投入使用时，微控制器先进行有压判断，即检测两路外部输入电压是否都大于电压整定值，只要有一路不大于整定值时，即为失压，显示屏会显示失压告警提示信息，同时继电器动作，对外输出告警信号。若两路电压正常，则检查电压差值，若电压差大于整定，则进行告警处理，显示电压差过大告警提示信息，继电器动作。
Claims (5)
1.一种数字式电压保护继电器，其特征在于：包括微控制器、键盘和显示屏、用于进行AD转换的采样模块、与微控制器信号输出端连接的非门电路、以及与非门电路连接的光耦电路；
所述采样模块包括滤波偏置电路和ADC转换电路，输入端连接3路交流电压；键盘和显示屏包括1×5键盘、以及用于实时显示显示3路电压的有效值的OLED屏；所述非门电路的输入端分别连接微控制器控制信号管脚和输出信号管脚。
2.根据权利要求1所述的一种数字式电压保护继电器，其特征在于：所述采样模块包括SPT204V互感器，设于SPT204V互感器输出端的滤波偏置模块。
3.根据权利要求2所述的一种数字式电压保护继电器，其特征在于：所述滤波偏置模块包括二阶RC滤波电路、以及与滤波器输出端连接的跟随器；所述跟随器输出端与微控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种数字式电压保护继电器，其特征在于：所述跟随器包括电阻R1A、以及型号为LM258D的运算放大器。
5.根据权利要求1所述的一种数字式电压保护继电器，其特征在于：所述非门电路为74HC00DR芯片，光耦芯片为TLP127。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820840192.0U CN208923812U (zh) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 一种数字式电压保护继电器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201820840192.0U CN208923812U (zh) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 一种数字式电压保护继电器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208923812U true CN208923812U (zh) | 2019-05-31 |
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ID=66693185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820840192.0U Active CN208923812U (zh) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 一种数字式电压保护继电器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN208923812U (zh) |
-
2018
- 2018-05-31 CN CN201820840192.0U patent/CN208923812U/zh active Active
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