CN214674526U - 一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路及装置，包括：控制模块、电源模块、电源检测模块、继电器模块、电能数据采集模块、CAN通讯模块及交互模块；电源模块、电源检测模块、继电器模块、电能数据采集模块、CAN通讯模块及交互模块分别与控制模块电连接；电源检测模块分别与电源模块及继电器模块电连接，电能数据采集模块、CAN通讯模块及交互模块分别与电源模块电连接；电能数据采集模块与继电器模块电连接。本实用新型能够对多路继电器投切产生的干扰进行过滤，并准确计算继电器有功、无功及电能等参数，实现对电路的过压、欠压、过流及过载保护，更好的保护控制电器和延长设备使用寿命。

Description

一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路及装置

技术领域

本实用新型涉及继电器保护技术领域，尤其涉及一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路及装置。

背景技术

继电器(英文名称：relay)是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。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)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“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。

继电器投切时会产生过压过流，且随着负载的容性及感性量而变化，并产生振荡，对系统电路的电压电流采集产生干扰，影响相关电路系统运行的可靠性和准确性。因此，发明一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路成为该领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路及装置。

第一方面，本实用新型公开了一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路，包括控制模块、电源模块、电源检测模块、继电器模块、电能数据采集模块、CAN通讯模块及交互模块；所述电源模块、所述电源检测模块、所述继电器模块、所述电能数据采集模块、所述CAN通讯模块及所述交互模块分别与所述控制模块电连接；所述电源检测模块分别与所述电源模块及所述继电器模块电连接，所述电能数据采集模块、所述CAN通讯模块及所述交互模块分别与所述电源模块电连接；所述电能数据采集模块与所述继电器模块电连接。

优选地，所述继电器模块包括第一继电器单元及第二继电器单元；所述第一继电器单元分别与所述电能数据采集模块及所述控制模块电连接；所述第二继电器单元分别与所述电能数据采集模块及所述控制模块电连接。

优选地，所述电能数据采集模块包括电能计量芯片、第一继电器、第一三极管、第一线圈、第二线圈、第三线圈、光电耦合器及晶振；所述继电器模块通过所述第一三极管接入到所述第一继电器，所述第一继电器分别与所述第一线圈、所述第二线圈及所述第三线圈电连接，所述第二线圈及所述第三线圈分别与所述电能计量芯片的第一端及第二端电连接；所述晶振分别与所述电能计量芯片的第三端及第四端电连接；所述光电耦合器的第一端与所述电能计量芯片电连接，所述光电耦合器第二端与所述控制模块电连接，所述光电耦合器的第三端及第四端接地。

优选地，所述电源检测模块包括电压互感单元及放大单元；所述电压互感单元与所述电源模块电连接，所述放大单元与所述电压互感单元电连接，所述放大单元与所述控制模块电连接。

优选地，所述电压互感单元包括电压互感器及第一电阻；所述电压互感器的第一端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述电源模块电连接，所述电压互感器的第二端与所述电源模块电连接，所述电压互感器的第三端与所述放大单元电连接，所述电压互感器的第四端接地。

优选地，所述放大单元包括运放器、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第一电容；所述运放器的反相输入端分别与所述电压互感器的第三端、所述第二电阻的第一端及所述第一电容的第一端电连接，所述第一电容的第二端与所述第三电阻的第一端电连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端、所述运放器的输出端及所述第四电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第二端与所述控制模块电连接。

优选地，所述第一继电器单元包括第二继电器、第二三极管、第一二极管、第五电阻及第六电阻；所述第五电阻的第一端与所述电能数据采集模块电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端及所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的发射极及所述第六电阻的第二端接地，所述第二三极管的集电极分别与所述第一二极管及所述第二继电器的第一端电连接，所述第一二极管的第二端分别与所述第二继电器的第二端及所述电源模块电连接，所述第二继电器的第三端与所述电源模块的电连接，所述第二继电器的第四端与所述控制模块电连接。

第二方面，本实用新型公开了一种装置，包括第一方面所述的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路。

本实用新型的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路具有如下有益效果，本实用新型公开的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路包括：控制模块、电源模块、电源检测模块、继电器模块、电能数据采集模块、CAN通讯模块及交互模块；所述电源模块、所述电源检测模块、所述继电器模块、所述电能数据采集模块、所述CAN通讯模块及所述交互模块分别与所述控制模块电连接；所述电源检测模块分别与所述电源模块及所述继电器模块电连接，所述电能数据采集模块、所述CAN通讯模块及所述交互模块分别与所述电源模块电连接；所述电能数据采集模块与所述继电器模块电连接。所述电源模块用于系统供电；所述电源检测模块用于对所述电源模块的输入电压电流等参数进行电力测量；所述CAN通讯模块用于与接在所述CAN总线的主机通讯，实现系统相关参数的参数配置；所述交互模块用于通过按键及指示灯等于系统进行指示及人机交互；所述电能数据采集模块用于采集所述继电器模块中多路继电器的电压、电流及功率等参数并传给所述控制模块，所述控制模块通过内部预设的数字式滤波算法，实现对所述继电器模块中继电器投切产生的干扰进行过滤，从而使得系统能够准确计算继电器有功、无功及电能等相关参数，并准确实现系统的过压、欠压、过流及过载保护，起到相关的设备保护、性能判断及节能提供决策数据支持的作用。因此，本实用新型能够对多路继电器投切产生的干扰进行过滤，并准确计算继电器有功、无功机电能等参数，实现对电路的过压、欠压、过流及过载保护，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：

图1是本实用新型较佳实施例的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路的原理框图；

图2是本实用新型另一较佳实施例的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路的原理框图；

图3是本实用新型较佳实施例的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路的电能数据采集模块的电路图；

图4是本实用新型较佳实施例的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路的继电器模块的电路图；

图5是本实用新型较佳实施例的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路的电源检测模块的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例一

本实用新型较佳实施例的如图1所示，包括控制模块1、电源模块2、电源检测模块3、继电器模块4、电能数据采集模块5、CAN通讯模块6及交互模块7；所述电源模块2、所述电源检测模块3、所述继电器模块4、所述电能数据采集模块5、所述CAN通讯模块6及所述交互模块7分别与所述控制模块1电连接；所述电源检测模块3分别与所述电源模块2及所述继电器模块4电连接，所述电能数据采集模块5、所述CAN通讯模块6及所述交互模块7分别与所述电源模块2电连接；所述电能数据采集模块5与所述继电器模块4电连接。所述电源模块2用于系统供电；所述电源检测模块3用于对所述电源模块2的输入电压电流等参数进行电力测量；所述CAN通讯模块6用于与接在所述CAN总线的主机通讯，实现系统相关参数的参数配置；所述交互模块7用于通过按键及指示灯等于系统进行指示及人机交互；所述电能数据采集模块5用于采集所述继电器模块4中多路继电器的电压、电流及功率等参数并传给所述控制模块1，所述控制模块1通过内部预设的数字式滤波算法，实现对所述继电器模块4中继电器投切产生的干扰进行过滤，从而使得系统能够准确计算继电器有功、无功及电能等相关参数，并准确实现系统的过压、欠压、过流及过载保护，起到相关的设备保护、性能判断及节能提供决策数据支持的作用。因此，本实用新型能够对多路继电器投切产生的干扰进行过滤，并准确计算继电器有功、无功机电能等参数，实现对电路的过压、欠压、过流及过载保护，可靠性高。

优选地，所述控制模块1包括控制器及相关外围电路，所述控制器为单片机控制器。在另一个优选地实施例中，所述控制器可以设置为FPGA或PLC，所述控制器的型号和结构在此不作具体限定。

优选地，请参阅图2，所述继电器模块4包括第一继电器单元41及第二继电器单元42；所述第一继电器单元41分别与所述电能数据采集模块5及所述控制模块1电连接；所述第二继电器单元42分别与所述电能数据采集模块5及所述控制模块1电连接。可以理解的是，在本实施例中，所述电能数据采集模块5用于采集所述第一继电器单元41及所述第二继电器单元42的电压、电流及功率等参数并传给所述控制模块1进行过滤处理。在另一个优选地实施例中，所述继电器模块4中包括多路继电器单元，继电器单元的数量可根据需要设置，在此不作具体限定。

优选地，请参阅图3，所述电能数据采集模块5包括电能计量芯片U1、第一继电器RL1、第一三极管Q1、第一线圈L3、第二线圈L4、第三线圈L5、光电耦合器ISO1及晶振Y2；所述继电器模块4通过所述第一三极管Q1接入到所述第一继电器RL1，所述第一继电器RL1分别与所述第一线圈L3、所述第二线圈L4及所述第三线圈L5电连接，所述第二线圈L3及所述第三线圈L4分别与所述电能计量芯片U1的第一端及第二端电连接；所述晶振Y2分别与所述电能计量芯片U1的第三端及第四端电连接；所述光电耦合器ISO1的第一端与所述电能计量芯片电连接，所述光电耦合器ISO1第二端与所述控制模块1电连接，所述光电耦合器ISO1的第三端及第四端接地。本实施例的电能数据采集模块5的具体电路图可参阅图3。可以理解的是，所述第一三极管Q1及所述第一继电器RL1为开关器件，电阻R8974起到开关保护作用；所述第一线圈L3、所述第二线圈L4及所述第三线圈L5依据互感效应检测所述继电器模块4的初级电流，所述电能计量芯片U1的输出正比于线圈电流对时间的导数。所述电能计量芯片U1通过对实时的电流波形进行采集，通过标准的SPI接口输出有效的电流值；另外，通过多个权值电阻进行分压对所述继电器模块4的工作电压进行取样，所述电能数据采集模块5对取样的工作电压进行计算，并输出有效的电压值。所述晶振Y2用于进行时钟计数，所述光电耦合器ISO1用于隔离所述电能数据采集模块5与所述控制模块1之间的光电效应，提高系统抗干扰能力。

优选地，请参阅图5，所述电源检测模块3包括电压互感单元31及放大单元32；所述电压互感单元31与所述电源模块2电连接，所述放大单元32与所述电压互感单元31电连接，所述放大单元32与所述控制模块1电连接。可以理解的是，所述电压互感单元31用于采集所述电源模块2的电压信号，所述放大单元32用于放大所述电压信号并传给所述控制模块1进行电压参数及功率参数的准确测量。

优选地，请参阅图5，所述电压互感单元31包括电压互感器U12及第一电阻R141；所述电压互感器U12的第一端与所述第一电阻R141的第一端电连接，所述第一电阻R141的第二端与所述电源模块2电连接，所述电压互感器U12的第二端与所述电源模块2电连接，所述电压互感器U12的第三端与所述放大单元32电连接，所述电压互感器U12的第四端接地。所述第一电阻R141为限流电阻，所述电压互感器U12的型号为ZMPT101B。可以理解的是，在另一个优选地实施例中，所述电压互感器U12的型号不作具体限定。

优选地，所述放大单元32包括运放器U11、第二电阻R139、第三电阻R140、第四电阻R142及第一电容C47；所述运放器U11的反相输入端分别与所述电压互感器U12的第三端、所述第二电阻R139的第一端及所述第一电容C47的第一端电连接，所述第一电容C47的第二端与所述第三电阻R140的第一端电连接，所述第三电阻R140的第二端分别与所述第二电阻R139的第二端、所述运放器U11的输出端及所述第四电阻R142的第一端电连接，所述第四电阻R142的第二端与所述控制模块1电连接。可以理解的是，所述第二电阻R139为取样电阻，所述第一电容C47及所述第三电阻R140用于相位补偿，所述第四电阻R142用于分压保护。

优选地，请参阅图4，所述第一继电器单元41包括第二继电器RL2、第二三极管Q2、第一二极管D6、第五电阻R12及第六电阻R13；所述第五电阻R12的第一端与所述电能数据采集模块5电连接，所述第五电阻R12的第二端分别与所述第六电阻R13的第一端及所述第二三极管Q2的基极电连接，所述第二三极管Q2的发射极及所述第六电阻R13的第二端接地，所述第二三极管Q2的集电极分别与所述第一二极管D6及所述第二继电器RL2的第一端电连接，所述第一二极管的第二端分别与所述第二继电器的第二端及所述电源模块2电连接，所述第二继电器RL2的第三端与所述电源模块2的电连接，所述第二继电器RL2的第四端与所述控制模块1电连接。可以理解的是，所述第二三极管Q2用作开关保护器件，所述第一二极管D6用于续流保护，防止所述第二继电器RL2被突变电压击穿损坏。

实施例二

本实用新型还公开了一种装置，包括实施例一所述的能够对多路继电器投切产生的干扰进行过滤基可靠性高的基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路。

综上所述，本实用新型所提供的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路包括控制模块1、电源模块2、电源检测模块3、继电器模块4、电能数据采集模块5、CAN通讯模块6及交互模块7；所述电源模块2用于系统供电；所述电源检测模块3用于对所述电源模块2的输入电压电流等参数进行电力测量；所述CAN通讯模块6用于与接在所述CAN总线的主机通讯，实现系统相关参数的参数配置；所述交互模块7用于通过按键及指示灯等于系统进行指示及人机交互；所述电能数据采集模块5用于采集所述继电器模块4中多路继电器的电压、电流及功率等参数并传给所述控制模块1，所述控制模块1通过内部预设的数字式滤波算法，实现对所述继电器模块4中继电器投切产生的干扰进行过滤，从而使得系统能够准确计算继电器有功、无功及电能等相关参数，并准确实现系统的过压、欠压、过流及过载保护，起到相关的设备保护、性能判断及节能提供决策数据支持的作用。因此，本实用新型能够对多路继电器投切产生的干扰进行过滤，并准确计算继电器有功、无功机电能等参数，实现对电路的过压、欠压、过流及过载保护，可靠性高。

以上对本实用新型所提供的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路，其特征在于，包括：控制模块、电源模块、电源检测模块、继电器模块、电能数据采集模块、CAN通讯模块及交互模块；所述电源模块、所述电源检测模块、所述继电器模块、所述电能数据采集模块、所述CAN通讯模块及所述交互模块分别与所述控制模块电连接；所述电源检测模块分别与所述电源模块及所述继电器模块电连接，所述电能数据采集模块、所述CAN通讯模块及所述交互模块分别与所述电源模块电连接；所述电能数据采集模块与所述继电器模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路，其特征在于，所述继电器模块包括第一继电器单元及第二继电器单元；所述第一继电器单元分别与所述电能数据采集模块及所述控制模块电连接；所述第二继电器单元分别与所述电能数据采集模块及所述控制模块电连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路，其特征在于，所述电能数据采集模块包括电能计量芯片、第一继电器、第一三极管、第一线圈、第二线圈、第三线圈、光电耦合器及晶振；所述继电器模块通过所述第一三极管接入到所述第一继电器，所述第一继电器分别与所述第一线圈、所述第二线圈及所述第三线圈电连接，所述第二线圈及所述第三线圈分别与所述电能计量芯片的第一端及第二端电连接；所述晶振分别与所述电能计量芯片的第三端及第四端电连接；所述光电耦合器的第一端与所述电能计量芯片电连接，所述光电耦合器第二端与所述控制模块电连接，所述光电耦合器的第三端及第四端接地。

4.根据权利要求1所述的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路，其特征在于，所述电源检测模块包括电压互感单元及放大单元；所述电压互感单元与所述电源模块电连接，所述放大单元与所述电压互感单元电连接，所述放大单元与所述控制模块电连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路，其特征在于，所述电压互感单元包括电压互感器及第一电阻；所述电压互感器的第一端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述电源模块电连接，所述电压互感器的第二端与所述电源模块电连接，所述电压互感器的第三端与所述放大单元电连接，所述电压互感器的第四端接地。

6.根据权利要求5所述的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路，其特征在于，所述放大单元包括运放器、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第一电容；所述运放器的反相输入端分别与所述电压互感器的第三端、所述第二电阻的第一端及所述第一电容的第一端电连接，所述第一电容的第二端与所述第三电阻的第一端电连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端、所述运放器的输出端及所述第四电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第二端与所述控制模块电连接。

7.根据权利要求2所述的一种基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路，其特征在于，所述第一继电器单元包括第二继电器、第二三极管、第一二极管、第五电阻及第六电阻；所述第五电阻的第一端与所述电能数据采集模块电连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端及所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的发射极及所述第六电阻的第二端接地，所述第二三极管的集电极分别与所述第一二极管及所述第二继电器的第一端电连接，所述第一二极管的第二端分别与所述第二继电器的第二端及所述电源模块电连接，所述第二继电器的第三端与所述电源模块的电连接，所述第二继电器的第四端与所述控制模块电连接。

8.一种装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的基于过压过流保护的数字式继电器计量控制电路。

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