CN211046494U - 一种复合开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无功补偿执行器技术领域，其目的在于提供一种复合开关。本实用新型的复合开关与电容器组电连接，复合开关包括主开关模块和处理器；复合开关还包括过电流采集电路、断路器、分励脱扣器和电容器定值存储器；过电流采集电路的输入极与主开关模块和电容器组的结合点电连接，过电流采集电路的输出极与处理器电连接；断路器的一极与三相电输入端电连接，断路器的另一极与主开关模块的第一接线极电连接；分励脱扣器的输入极与处理器电连接，分励脱扣器的输出极与断路器接触连接；电容器定值存储器与处理器电连接。本实用新型可保证电容器组在安全的电流范围内运行，避免电容器组受损。

Description

一种复合开关

技术领域

本实用新型涉及无功补偿执行器技术领域，特别是涉及一种复合开关。

背景技术

在投切低压电力电容器的复合开关投切电容后，电网谐波增大、电压升高，造成流过电容器的电流超过电容器额定电流的1.43倍，进而导致电容器长期在1.43倍以上电流下运行，久之使得电容的运行温度升高，易造成电容老化加快，更易损坏。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种复合开关。

本实用新型采用的技术方案是：

一种复合开关，所述复合开关与电容器组电连接，所述复合开关包括主开关模块和处理器；所述主开关模块的第一接线极与三相电输入端电连接，所述主开关模块的第二接线极与电容器组电连接，所述主开关模块的受控极与处理器电连接；所述复合开关还包括过电流采集电路、断路器、分励脱扣器和电容器定值存储器；所述过电流采集电路的输入极与主开关模块和电容器组的结合点电连接，所述过电流采集电路的输出极与处理器电连接；所述断路器的一极与三相电输入端电连接，所述断路器的另一极与主开关模块的第一接线极电连接；所述分励脱扣器的输入极与处理器电连接，所述分励脱扣器的输出极与断路器接触连接；所述电容器定值存储器与处理器电连接。

优选地，所述主开关模块包括晶闸管和继电器；所述晶闸管的第一阳极通过断路器与三相电输入端电连接，所述晶闸管的第二阳极与电容器组电连接，所述晶闸管的门极与处理器电连接；所述继电器与晶闸管并联连接。

优选地，所述复合开关还包括过零控制电路；所述过零控制电路的输入极与处理器电连接，所述过零控制电路的输出极与晶闸管的门极电连接。

优选地，所述复合开关还包括继电器驱动电路；所述继电器驱动电路的输入极与处理器电连接，所述继电器驱动电路的输出极与晶闸管的门极电连接。

优选地，所述复合开关还包括投切指令输入电路，所述投切指令输入电路与处理器电连接。

优选地，所述处理器的型号为STC15W408AD。

本实用新型的有益效果集中体现在，可保证电容器组在安全的电流范围内运行，避免电容器组受损。具体地，在正常投入电容器组后，电流采集电路实时采集流入电容器组的采样电流，并将采样电流发送至处理器；处理器通过电容器定值存储器接收电容额定电流，然后对采样电流和电容额定电流进行比较，当采样电流大于电容额定电流的预定倍数时，则处理器驱动分励脱扣器动作，带动断路器分断，从而起到对电容器组的保护作用，避免电容器组受损坏；分励脱扣器的设置，可实现空开电流与电容器保护电流精确匹配，避免了晶闸管在故障条件下切断大电流的风险。

附图说明

图1是本实用新型的控制框图；

图2是本实用新型中晶闸管、继电器、断路器、电容器组和脱扣器的电路原理图；

图3是本实用新型中处理器的电路原理图；

图4是本实用新型中过电流采集电路的电路原理图；

图5是本实用新型中分励脱扣器驱动电路的电路原理图；

图6是本实用新型中电容器定值存储器的电路原理图；

图7是本实用新型中过零控制电路的电路原理图；

图8是本实用新型中继电器驱动电路的电路原理图；

图9是本实用新型中投切指令输入电路的电路原理图。

具体实施方式

实施例：

本实施例提供一种复合开关，复合开关与电容器组C电连接，如图1所示，复合开关包括主开关模块和处理器U5，电容器组C为低压电力电容器组C；主开关模块的第一接线极与三相电输入端电连接，应当理解的是，三相电输入端即为上级开关柜出线端，主开关模块的第二接线极与电容器组C电连接，主开关模块的受控极与处理器U5电连接；具体地，主开关模块、断路器QF和电容器组C的电路原理图如图2所示；处理器U5的电路原理图如图3所示，本实施例中，处理器U5的型号为STC15W408AD，该型号的单片机为增强8051CPU单时钟/机器周期，速度比普通8051快8-12倍，其具有片内EEPROM功能，擦写次数10万次以上，且具备使用简便等优点。

本实施例中，复合开关还包括过电流采集电路、断路器QF、分励脱扣器和电容器定值存储器U3；如图4所示，过电流采集电路的输入极与主开关模块和电容器组C的结合点电连接，过电流采集电路的输出极与处理器U5电连接；断路器QF的一极与三相电输入端电连接，断路器QF的另一极与主开关模块的第一接线极电连接；分励脱扣器的输入极与处理器U5电连接，分励脱扣器的输出极与断路器QF接触连接，本实施例中，分励脱扣器的输出极与三相电输入端电连接；电容器定值存储器U3与处理器U5电连接。

本实施例可保证电容器组C在安全的电流范围内运行，避免电容器组C受损。具体地，在正常投入电容器组C后，电流采集电路实时采集流入电容器组C的采样电流Ir，并将采样电流Ir发送至处理器U5；处理器U5通过电容器定值存储器U3接收电容额定电流Ice，然后对采样电流Ir和电容额定电流Ice进行比较，当采样电流Ir大于电容额定电流Ice的预定倍数(如1.5倍)时，则处理器U5驱动分励脱扣器动作，带动断路器QF分断，从而起到对电容器组C的保护作用，避免电容器组C受损坏；分励脱扣器的设置，可实现空开电流与电容器保护电流精确匹配，避免了晶闸管(TRC1、TRA1)在故障条件下切断大电流的风险。

具体地，本实施例中，过电流采集电路的电路原理图如图4所示，过电流采集电路包括互感器CT和运算放大器U7，具体地，过电流采集电路的输入极通过互感器CT与主开关模块与电容器组C的结合点电连接；其中三相电流入电容器组C的B相电流可由互感器CT通过IB+引脚和IB引脚通过运算放大器U7形成采集电流Ir，然后将采集电流Ir送入处理器U5内部A/D采样端。

本实施例中，晶闸管(TRC1、TRA1)、继电器(JC1、JA1)、断路器QF、电容器组C和脱扣器构成主电路，分励脱扣器包括分励脱扣器驱动电路和脱扣器TK，其中分励脱扣器驱动电路如图5所示，脱扣器TK的设置如图2所示，其工作原理如下：处理器U5通过br_open引脚向分励脱扣器驱动电路发送分励脱扣器信号，分励脱扣器驱动电路接收到分励脱扣器信号后，先将分励脱扣器信号经三极管Q11放大，小型继电器(JC1、JA1)K1的线圈得电，小型继电器(JC1、JA1)K1的开关闭合，由此带动脱扣器TK动作，断路器QF分断，最终电容器组C脱离主电路，电容器组C与三相电输入端断开。当断路器QF断开后，值班电工可在巡查中发现，然后通过人工查询方式查找断路器QF跳闸原因，避免故障进一步扩大。

电容器定值存储器U3如图6所示，电容器定值在出厂前固化在电容器定值存储器U3中，处理器U5通过SDA引脚和SCLK引脚读取其中的电容额定电流Ice，并据此对电容器组C运行过程中电流是否过流进行判断。

具体地，如图2所示，主开关模块包括晶闸管(TRC1、TRA1)和继电器(JC1、JA1)；晶闸管(TRC1、TRA1)的第一阳极通过断路器QF与三相电输入端电连接，晶闸管(TRC1、TRA1)的第二阳极与电容器组C电连接，晶闸管(TRC1、TRA1)的门极与处理器U5电连接；继电器(JC1、JA1)与晶闸管(TRC1、TRA1)并联连接。

应当理解的是，本实施例中，晶闸管(TRC1、TRA1)的第一阳极即为主开关模块的第一接线极，晶闸管(TRC1、TRA1)的第二阳极即为主开关模块的第二接线极，晶闸管(TRC1、TRA1)的门极即为主开关模块的受控极。

进一步地，复合开关还包括过零控制电路；过零控制电路的输入极与处理器U5电连接，过零控制电路的输出极与晶闸管(TRC1、TRA1)的门极电连接。

本实施例中，过零控制电路的电路原理图如图7所示，在需要投晶闸管(TRC1、TRA1)时，处理器U5通过open_tra引脚和open_trc引脚向过零控制电路输出高电平，过零控制电路中的过零光耦(U1和U3)内部寻找过零点，并在过零点触发晶闸管(TRC1、TRA1)，以实现对复合开关的过零控制。

进一步地，复合开关还包括继电器(JC1、JA1)驱动电路；继电器(JC1、JA1)驱动电路的输入极与处理器U5电连接，继电器(JC1、JA1)驱动电路的输出极与晶闸管(TRC1、TRA1)的门极电连接。

本实施例中，如图8所示，继电器(JC1、JA1)驱动电路采用桥式驱动电路实现，处理器U5通过close_JC引脚、open_JC引脚、close_JA引脚和open_JA引脚向继电器(JC1、JA1)驱动电路输出信号，当处理器U5通过close_JA引脚和open_JA引脚向继电器(JC1、JA1)驱动电路输出01信号时，继电器(JC1、JA1)驱动电路中的线圈JC和线圈JA磁保持继电器(JC1、JA1)导通；当处理器U5通过close_JA引脚和open_JA引脚向继电器(JC1、JA1)驱动电路输出10信号时，线圈JC和线圈JA关闭；当处理器U5通过close_JA引脚和open_JA引脚向继电器(JC1、JA1)驱动电路输出11信号和00信号时，线圈JC和线圈JA均不导通，以避免误动作。

本实施例中，复合开关还包括投切指令输入电路，如图9所示，投切指令输入电路与处理器U5电连接。

本实施例中，投切指令输入电路中，电容投入命令由其Kx端输入，然后经第七光耦U7隔离后，发送至处理器U5，第七光耦U7的设置可保护处理器U5。

本实施例中，复合开关的工作原理如下：

投切指令输入电路发送投入命令至处理器U5，处理器U5收到投入命令后，处理器U5的open_tra引脚和open_trc引脚输出高电平，经过过零控制电路中的过零光耦(U1和U3)后，晶闸管(TRC1、TRA1)在过零点开通，投入电容器组C。在此过程中，由于是在电压过零点投入，涌流很小，对电容器组C的冲击小。

随后，处理器U5延时5ms，处理器U5的open_JA引脚和open_JC引脚输出高电平，处理器U5的close_JA引脚和open_JC引脚输出低电平，继电器(JC1、JA1)驱动电路不动作，磁保持继电器(JC1、JA1)闭合。之后，处理器U5延时100ms，处理器U5的open_tra引脚和open_trc引脚输出低电平，经过过零控制电路中的过零光耦(U1和U3)后，晶闸管(TRC1、TRA1)断开。

正常投入电容器组C后处理器U5的Ir引脚通过电流采集电路采集采样电流Ir，并从电容器定值存储器U3中读取电容额定电流Ice，然后对采样电流Ir和电容额定电流Ice进行比较，如Ir>1.5Ice，即采样电流Ir大于电容额定电流Ice的1.5倍，则处理器U5的br_open引脚输出高电平，分励脱扣器动作，带动断路器QF分断。

正常投入后，如处理器U5收到切除命令，则处理器U5的open_tra引脚和open_trc引脚输出高电平，然后延时5ms，处理器U5的open_JA引脚和open_JC引脚输出低电平，处理器U5的close_JA引脚和open_JC引脚输出高电平，磁保持继电器(JC1、JA1)断开。之后，处理器U5延时100ms，处理器U5的open_tra引脚和open_trc引脚输出低电平，经过过零控制电路中的过零光耦(U1和U3)后，晶闸管(TRC1、TRA1)断开。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种复合开关，所述复合开关与电容器组电连接，所述复合开关包括主开关模块和处理器；所述主开关模块的第一接线极与三相电输入端电连接，所述主开关模块的第二接线极与电容器组电连接，所述主开关模块的受控极与处理器电连接；其特征在于：所述复合开关还包括过电流采集电路、断路器、分励脱扣器和电容器定值存储器；所述过电流采集电路的输入极与主开关模块和电容器组的结合点电连接，所述过电流采集电路的输出极与处理器电连接；所述断路器的一极与三相电输入端电连接，所述断路器的另一极与主开关模块的第一接线极电连接；所述分励脱扣器的输入极与处理器电连接，所述分励脱扣器的输出极与断路器接触连接；所述电容器定值存储器与处理器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种复合开关，其特征在于：所述主开关模块包括晶闸管和继电器；所述晶闸管的第一阳极通过断路器与三相电输入端电连接，所述晶闸管的第二阳极与电容器组电连接，所述晶闸管的门极与处理器电连接；所述继电器与晶闸管并联连接。

3.根据权利要求2所述的一种复合开关，其特征在于：所述复合开关还包括过零控制电路；所述过零控制电路的输入极与处理器电连接，所述过零控制电路的输出极与晶闸管的门极电连接。

4.根据权利要求3所述的一种复合开关，其特征在于：所述复合开关还包括继电器驱动电路；所述继电器驱动电路的输入极与处理器电连接，所述继电器驱动电路的输出极与晶闸管的门极电连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种复合开关，其特征在于：所述复合开关还包括投切指令输入电路，所述投切指令输入电路与处理器电连接。

6.根据权利要求1所述的一种复合开关，其特征在于：所述处理器的型号为STC15W408AD。

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