CN212364452U - 继电保护测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种继电保护测试仪，包括电压功率放大单元，所述电压功率放大单元包括前置输入电路，所述电压功率放大单元还包括输入调节电路，所述输入调节电路包括运算放大器U1、电阻R1、可变电阻R2，运算放大器U1的反相输入端经电阻R1接入继电保护测试仪内产生的模拟小信号，电阻R1、运算放大器U1反相输入端的公共端经可变电阻R2与运算放大器U1的输出端相连，运算放大器U1的输出端还与所述前置输入电路的输入端相连，运算放大器U1的同相输入端接地。本实用新型的电压功率放大单元可通过改变可变电阻R2的阻值，以改变放大倍数，从而弥补不同批次产品之间的放大倍数不同带来的偏差，保证了整个系统的输出精度。

Description

继电保护测试仪

技术领域

本实用新型涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种继电保护测试仪。

背景技术

继电保护测试仪为一种智能电力设备，可对各种继电器(如电流、阻抗、差动)和微机保护进行鉴定，并可模拟各种复杂的瞬时性、永久性故障进行试验。测试仪可根据实验需要产生保护所需的各种电压、电流、相位、频率信号。继电保护测试仪主要包括主机通信单元、数字信号产生单元、逻辑控制单元、 D/A转换单元、功率放大单元、开入开出单元等。其中，功率放大单元包括电压功率放大及电流功率放大两部分，分别将模拟小信号进一步放大，以得到继电保护测试所需的各种交直流电压电流信号。

传统继电保护测试仪的电压功率放大部分通常包括输入级、电压放大级及功率输出级，基本采用分立元件，由于不同批次产品的分立元件之间存在偏差，会导致各自的电压放大倍数不同，易降低整个系统输出的精度。

实用新型内容

有鉴于此本实用新型提出了一种继电保护测试仪，以解决传统继电保护测试仪的电压功率放大部分由于不同批次产品的分立元件之间存在偏差，易降低整个系统输出精度的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种继电保护测试仪，包括电压功率放大单元，所述电压功率放大单元包括前置输入电路，其特征在于，所述电压功率放大单元还包括输入调节电路，所述输入调节电路包括运算放大器U1、电阻R1、可变电阻R2，运算放大器U1的反相输入端经电阻R1接入继电保护测试仪内产生的模拟小信号，电阻R1、运算放大器U1反相输入端的公共端经可变电阻R2与运算放大器U1的输出端相连，运算放大器U1的输出端还与所述前置输入电路的输入端相连，运算放大器U1的同相输入端接地。

可选的，所述输入调节电路还包括电阻R3，运算放大器U1的同相输入端经电阻R3接地。

可选的，所述电压功率放大单元还包括电压放大电路及功率输出电路，所述前置输入电路的输出端经所述电压放大电路与所述功率输出电路相连。

可选的，所述电压功率放大单元还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括三极管Q1、电阻R4，所述功率输出电路包括MOS管S1，MOS管S1的漏极经电阻R4接地，MOS管S1漏极、电阻R4的公共端与三极管Q1的基极相连，MOS管S1的栅极依次经三极管Q1的集电极、三极管Q1的发射极接地。

可选的，所述过流保护电路还包括二极管D1，二极管D1接入MOS管S1 的栅极与三极管Q1的集电极之间，且二极管D1的正极与MOS管S1的栅极相连，二极管D1的负极与三极管Q1的集电极相连。

可选的，所述电压功率放大单元还包括温度保护电路，所述温度保护电路包括光电耦合器U2、三极管Q2、温控开关U3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，温控开关U3贴近MOS管S1，电源依次经电阻R5、温控开关U3接地，电源依次经电阻R6、光电耦合器U2的输入端正极、光电耦合器U2的输入端负极、三极管Q2的集电极、三极管Q2的发射极接地，电源依次经电阻R8、光电耦合器U2的输出端正极、光电耦合器U2的输出端负极接地，电阻R5、温控开关U3的公共端与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的基极还经电阻R7 与三极管Q2的发射极相连，光电耦合器U2的输出端正极还与继电保护测试仪的主控系统相连。

本实用新型的继电保护测试仪相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型的继电保护测试仪的电压功率放大单元可通过改变可变电阻 R2的阻值，以改变放大倍数，从而弥补不同批次产品之间的放大倍数不同带来的偏差，保证了整个系统的输出精度；

(2)本实用新型的继电保护测试仪可通过过流保护电路对功率输出电路的 MOS管进行过流保护，防止电路短路造成MOS管因过流而烧毁，电路结构简单、成本低；

(3)本实用新型的继电保护测试仪可通过温度保护电路对功率输出电路的 MOS管进行过热保护，防止电路短路造成MOS管因过热而烧毁。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的输入调节电路的电路图；

图2为本实用新型的电压功率放大单元的结构框图；

图3为本实用新型的功率输出电路的电路图；

图4为本实用新型的过流保护电路的电路图；

图5为本实用新型的温度保护电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型继电保护测试仪包括电压功率放大单元，所述电压功率放大单元包括前置输入电路，所述电压功率放大单元还包括输入调节电路，所述输入调节电路包括运算放大器U1、电阻R1、可变电阻R2，运算放大器U1的反相输入端经电阻R1接入继电保护测试仪内产生的模拟小信号，电阻 R1、运算放大器U1反相输入端的公共端经可变电阻R2与运算放大器U1的输出端相连，运算放大器U1的输出端还与所述前置输入电路的输入端相连，运算放大器U1的同相输入端接地。

一般的，如图2所示，所述电压功率放大单元还包括电压放大电路及功率输出电路，所述前置输入电路的输出端经所述电压放大电路与所述功率输出电路相连。上述模拟小信号为继电保护测试仪中先经D/A转换再经多路开关后传送过来的。电压功率放大单元中，前置输入电路对输入的模拟小信号具有缓冲作用，电压放大电路用于对前置输入电路输出的信号进行放大，功率输出电路起到功率输出的作用。图3为功率输出电路的典型电路图。本实施例中，前置输入电路、电压放大电路及功率输出电路均为常见电路，其具体电路在此不再赘述。

本实施例中，运算放大器U1、电阻R1、可变电阻R2构成一反相比例放大电路，根据运放虚短和虚断特性，可知输入调节电路的输出为

由于传统电压功率放大单元的设计中采用对管和高精度电阻，所以不同批次产品之间的放大倍数仅存在微小差异，这样本实施例可通过改变可变电阻R2的阻值，以改变放大倍数，从而弥补不同批次产品之间的放大倍数不同带来的偏差，保证了整个系统的输出精度。

可选的，如图1所示，所述输入调节电路还包括电阻R3，运算放大器U1 的同相输入端经电阻R3接地。这里代替了上述运算放大器U1同相输入端直接接地的连接方式。运算放大器U1的同相输入端通过平衡电阻R3接地，一方面很好地保证了电路输入阻抗匹配，另一方面使运算放大器U1输入端偏置电流在电阻上压降相等，从而一定程度上消除了因为偏置电流而引起的输出误差。

可选的，如图2所示，所述电压功率放大单元还包括过流保护电路，如图4 和图3所示，所述过流保护电路包括三极管Q1、电阻R4，所述功率输出电路包括MOS管S1，MOS管S1的漏极经电阻R4接地，MOS管S1漏极、电阻R4 的公共端与三极管Q1的基极相连，MOS管S1的栅极依次经三极管Q1的集电极、三极管Q1的发射极接地。

继电保护测试仪在某些环境下工作时有可能发生电压输出短路，为避免输出短路使流经MOS管S1的电流过流而烧毁MOS管S1，需对MOS管S1进行过流保护。本实施例中，当流过MOS管S1电流增大时，电阻R4两端的电压上升，当电阻R4两端的电压等于0.7V时，三极管Q1导通，此时如果流过MOS 管S1的电流继续增大，则三极管Q1由于Ib增大，Uce降低，从而迫使MOS 管S1栅源极电压下降，漏源极电压增大，使流经MOS管S1的电流降低，避免过流，达到保护MOS管S1的目的。如图3所示，功率输出电路具有两个MOS 管，同样可用与上述过流保护电路相同的电路结构对另一个MOS管进行过流保护。

可选的，图4所示，所述过流保护电路还包括二极管D1，二极管D1接入 MOS管S1的栅极与三极管Q1的集电极之间，且二极管D1的正极与MOS管 S1的栅极相连，二极管D1的负极与三极管Q1的集电极相连。二极管D1用于防止电流逆向流动，以保护电路的稳定性。

可选的，如图2所示，所述电压功率放大单元还包括温度保护电路，如图5 所示，所述温度保护电路包括光电耦合器U2、三极管Q2、温控开关U3、电阻 R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，温控开关U3贴近MOS管S1，电源依次经电阻R5、温控开关U3接地，电源依次经电阻R6、光电耦合器U2的输入端正极、光电耦合器U2的输入端负极、三极管Q2的集电极、三极管Q2的发射极接地，电源依次经电阻R8、光电耦合器U2的输出端正极、光电耦合器U2的输出端负极接地，电阻R5、温控开关U3的公共端与三极管Q2的基极相连，三极管Q2的基极还经电阻R7与三极管Q2的发射极相连，光电耦合器U2的输出端正极还与继电保护测试仪的主控系统相连。

继电保护测试仪在某些环境下工作时有可能发生电压输出短路，为避免输出短路使MOS管S1过热而烧毁，同样需对MOS管S1进行过热保护。本实施例中，常温工作时，温控开关U3处于开路状态，此时三极管Q2工作于饱和状态，Uce电压为0.3V，光电耦合器U2导通，检测电压T约为0V；当电路短路致MOS管S1温度过高时，温控开关U3处于闭合状态，三极管Q2的Ube电压降为0V，三极管Q2截止，光电耦合器U2断开工作，检测电压T约为电源电压，输送至主控系统。所以当MOS管S1温度过高时，温控开关U3动作，将过热信号及时反馈给主控系统，系统停止继续输出，关闭功率输出电路，防止 MOS管S1烧毁。如图3所示，功率输出电路具有两个MOS管，同样可用与上述温度保护电路相同的电路结构对另一个MOS管进行过热保护。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种继电保护测试仪，包括电压功率放大单元，所述电压功率放大单元包括前置输入电路，其特征在于，所述电压功率放大单元还包括输入调节电路，所述输入调节电路包括运算放大器U1、电阻R1、可变电阻R2，运算放大器U1的反相输入端经电阻R1接入继电保护测试仪内产生的模拟小信号，电阻R1、运算放大器U1反相输入端的公共端经可变电阻R2与运算放大器U1的输出端相连，运算放大器U1的输出端还与所述前置输入电路的输入端相连，运算放大器U1的同相输入端接地。

2.如权利要求1所述的继电保护测试仪，其特征在于，所述输入调节电路还包括电阻R3，运算放大器U1的同相输入端经电阻R3接地。

3.如权利要求1所述的继电保护测试仪，其特征在于，所述电压功率放大单元还包括电压放大电路及功率输出电路，所述前置输入电路的输出端经所述电压放大电路与所述功率输出电路相连。

4.如权利要求3所述的继电保护测试仪，其特征在于，所述电压功率放大单元还包括过流保护电路，所述过流保护电路包括三极管Q1、电阻R4，所述功率输出电路包括MOS管S1，MOS管S1的漏极经电阻R4接地，MOS管S1漏极、电阻R4的公共端与三极管Q1的基极相连，MOS管S1的栅极依次经三极管Q1的集电极、三极管Q1的发射极接地。

5.如权利要求4所述的继电保护测试仪，其特征在于，所述过流保护电路还包括二极管D1，二极管D1接入MOS管S1的栅极与三极管Q1的集电极之间，且二极管D1的正极与MOS管S1的栅极相连，二极管D1的负极与三极管Q1的集电极相连。

6.如权利要求4所述的继电保护测试仪，其特征在于，所述电压功率放大单元还包括温度保护电路，所述温度保护电路包括光电耦合器U2、三极管Q2、温控开关U3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，温控开关U3贴近MOS管S1，电源依次经电阻R5、温控开关U3接地，电源依次经电阻R6、光电耦合器U2的输入端正极、光电耦合器U2的输入端负极、三极管Q2的集电极、三极管Q2的发射极接地，电源依次经电阻R8、光电耦合器U2的输出端正极、光电耦合器U2的输出端负极接地，电阻R5、温控开关U3的公共端与三极管Q2 的基极相连，三极管Q2的基极还经电阻R7与三极管Q2的发射极相连，光电耦合器U2的输出端正极还与继电保护测试仪的主控系统相连。

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