CN215419565U - 电源保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力系统技术领域，公开了一种电源保护装置，包括电源稳压器，与输入电源相连接，用于将处于电源稳压器调节范围内的输入电压调节至额定电压并输出；电源监测模块，与所述电源稳压器相连接，用于在所述电源稳压器的输出电压超出目标电压范围时输出电压异常信号，和/或在所述电源稳压器的输出电压存在相序故障异常时输出相序异常信号；交流接触器，分别与用电负载和所述电源监测模块相连接，用于根据所述电压异常信号和所述相序异常信号控制与所述用电负载连接的通断。上述电源保护装置有效地解决了部分地区电压忽高忽低从而导致电控系统频繁跳闸或烧损，影响电控系统中各设备的正常使用的问题。

Description

电源保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种电源保护装置。

背景技术

工业设备电控系统作为设备的驱动控制核心，可以用于实现用电负载的自动化运行，提高了社会生产效率。在大部分电网系统较为成熟的城市地区，使用工业设备电控系统时可以保证供电电源较为稳定。然而，在一些电网负荷不合理的山区农村等地区，忽高忽低的电压可能会造成电控系统频繁跳闸或烧损，严重地影响了电控系统中各设备的正常使用，存在较大的用电安全隐患，可能会造成许多不必要的损失。

实用新型内容

基于此，有必要针对部分地区电压不稳定的问题，提供一种电源保护装置。

一种电源保护装置，包括电源稳压器，与输入电源相连接，用于将处于电源稳压器调节范围内的输入电压调节至额定电压并输出；电源监测模块，与所述电源稳压器相连接，用于在所述电源稳压器的输出电压超出目标电压范围时输出电压异常信号，和/或在所述电源稳压器的输出电压存在相序故障异常时输出相序异常信号；交流接触器，分别与用电负载和所述电源监测模块相连接，用于根据所述电压异常信号和所述相序异常信号控制与所述用电负载连接的通断。

上述电源保护装置，应用于在工业设备电控系统的电源处时，即使该地区的电网供电电压不稳，在电源稳压器调节功能的作用下，也可以将小幅度波动的电压稳定在固定电压值，从而保证在绝大部分时间内电压稳定不变。同时，在电源监测模块的监测下，当出现电压超出电源稳压器的调节范围或出现相序故障异常等情况时，将控制交流接触器断开与用电负载的连接。通过自动切断电源来保证电控系统不会因为过高或过低的输入电压而造成损坏，从而实现了对电控系统电源的不间断保护与调节。

在其中一个实施例中，所述电源稳压器包括控制电路，用于对所述输入电压进行取样、比较、放大并输出驱动信号；伺服电机，与所述控制电路相连接，用于根据所述驱动信号调整调压电路的调压比例；调压电路，与所述伺服电机相连接，用于将处于电源稳压器调节范围内的输入电压按照所述调压比例调节至额定电压。

在其中一个实施例中，所述电源监测模块包括电源多功能检测表，用于在所述电源稳压器的输出电压超出目标电压范围时输出电压异常信号；相序保护继电器，用于在所述电源稳压器的输出电压存在相序故障异常时输出相序异常信号。

在其中一个实施例中，所述电源保护装置还包括电源断路器，所述电源断路器的输入端与所述输入电源的输出端相连接，所述电源断路器的输出端与所述电源稳压器的输入端相连接，用于控制所述输入电源和所述电源稳压器之间的通断。

在其中一个实施例中，所述电源稳压器调节范围包括304V-456V。

在其中一个实施例中，所述额定电压包括370V-390V。

在其中一个实施例中，所述目标电压范围包括360V-400V。

在其中一个实施例中，所述电源保护装置还包括电源故障指示灯，与所述电源多功能检测表相连接，用于在接收到所述电压异常信号时亮起。

在其中一个实施例中，所述电源保护装置还包括相序故障指示灯，与所述相序保护继电器相连接，用于在接收到所述相序异常信号时亮起。

在其中一个实施例中，所述电源保护装置还包括电流互感器，分别与所述电源稳压器和所述电源监测模块相连接，用于对所述电源稳压器的输出电流进行监测。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型其中一实施例的电源保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的电源保护装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的优选实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为本实用新型其中一实施例的电源保护装置的结构示意图，在其中一个实施例中，电源保护装置包括电源稳压器100、电源监测模块200和交流接触器300。

电源稳压器100与输入电源10相连接，用于将处于电源稳压器调节范围内的输入电压调节至额定电压并输出。输入电源10的输出侧与电源稳压器100的输入侧相连接，输入电源10的输出电压可以用于向电源稳压器100供电，以及向后端的用电负载20供电。当输入电源10输出的电压波动较小且在电源稳压器100的调节范围内时，电源稳压器100可以将该电压调节至额定电压再输出至后端的用电负载，从而保证可以控制电控系统在额定电压下稳定运行，减少了跳闸频率及元器件烧毁的概率。

电源稳压器100可以在其调节范围内对电压进行调节，保证电控系统在额定电压下稳定运行。而当输入电源10输出的电压值在上述调节范围之外时，电压出现例如过压、欠压、过载、缺相等情况时，电源稳压器100则无法对上述情况进行调节处理，电源稳压器100输出的电压与输入电源10输出的电压相同，该异常电压将直接传输至后端的设备中。因此，有必要在电源稳压器100的输出端设计可以用于对异常电压值进行检测的功能模块，从而实现对电控系统的电源进一步的保护。

电源稳压器100的输出侧与电源监测模块200的电压输入侧相连接。电源监测模块可以用于实现对电压数值的检测。当电源监测模块200检测发现电源稳压器100输出的电压数值超出目标设定范围时，则判断发生电源故障，电源监测模块200输出电压异常信号。电源监测模块200还可以用于检测电源稳压器100输出的电压是否存在缺相、相电压不平衡等异常情况。当电源监测模块200判断输入电压存在相序故障异常时，电源监测模块200输出相序异常信号。

电源监测模块20与交流接触器300相连接，交流接触器300还与用电负载20相连接。交流接触器300可以根据电源监测模块200是否接收到了电压异常信号和/或相序异常信号，控制与用电负载20连接的通断。

若交流接触器300没有接收到电压异常信号和/或相序异常信号，则表明电控系统的电源正常稳定运行，经电源稳压器100稳压处理过后的输出电压可以用于对后端的用电负载进行供电。若交流接触器300接收到了电压异常信号和/或相序异常信号，则表明电控系统的电源出现了异常，该电压可能会对用电负载20造成损坏，因此，电源稳压器100需要控制断开与用电负载20的连接，以保护电控系统中各的设备。

本实施例中提供的电源保护装置有效地解决了现有部分地区的电压忽高忽低从而导致电控系统频繁跳闸或烧损，电压不稳严重地影响了电控系统中各设备的正常使用的问题。在工业设备电控系统的电源处使用上述电源保护装置时，即使该地区的电网供电电压不稳，在电源稳压器100调节功能的作用下，也可以将小幅度波动的电压稳定在固定电压值，从而保证在绝大部分时间内电压稳定不变。

在电源监测模块200的监测下，当出现一些极端情况，例如电压过高或过低超出电源稳压器100的调节范围或出现相序故障异常时，将控制交流接触器300断开与用电负载20的连接。通过自动切断电源来保证电控系统不会因为过高或过低的输入电压而造成损坏，从而实现了对电控系统电源的不间断保护与调节。

在其中一个实施例中，电源监测模块200包括电源多功能检测表210和相序保护继电器220。电源多功能检测表210是一种高性能的监控仪表，具有高精度的电力参数实时测量等功能，配置有丰富的输入输出接口，可用于实现对电控系统中各设备状态的监测与控制。在本实施例中，电源多功能检测表210还集成了RS-485通讯接口，可通过RS-485通讯接口与各种智能配电系统和能量管理系统相连接，与各系统共享丰富的监测数据和电能质量数据，从而实现电控系统的全自动化运行。

电源稳压器100的输出侧与电源多功能检测表210的电压输入侧相连接。电源多功能检测表210可以用于实现对电压数值的检测。电源多功能检测表210的控制器内预设有一目标电压范围。当电源多功能检测表210检测发现电源稳压器100输出的电压数值超出目标设定范围时，则判断发生电源故障，由电源多功能检测表210内的控制器输出电压异常信号。在本实施例中，当电源多功能检测表210判断发生电源故障时，电源多功能检测表210内的控制器将电压异常信号传输至自身的故障继电器输出触点。根据电压异常信号，其内的故障继电器输出触点的常开点将闭合，常闭点将断开。

电源稳压器100的输出侧同样连接至相序保护继电器220的输入侧。相序保护继电器220可以用于检测电源稳压器100输出的电压是否存在缺相、相电压不平衡等异常情况。当相序保护继电器220判断输入电压存在相序故障异常时，相序保护继电器220内的控制器输出相序异常信号。在本实施例中，当相序保护继电器220判断存在相序故障异常时，相序保护继电器220内的控制器同样将相序异常信号传输至自身的输出触点。根据相序异常信号，其内的常开点将断开，常闭点将吸合。

将电源多功能检测表210的故障继电器输出触点的常闭点和相序保护继电器220的常开点，分别串联至交流接触器300的线圈上。通过电源多功能检测表210的故障继电器输出触点的常闭点和相序保护继电器220的常开点，在出现异常电压情况时实现对交流接触器300内线圈的自动控制。交流接触器300还与用电负载20相连接。交流接触器300可以根据电源多功能检测表210的故障继电器输出触点的常闭点和相序保护继电器220的常开点的开合情况，判断其是否接收到了电压异常信号和/或相序异常信号。

在其中一个实施例中，交流接触器300包括4组主回路触点。交流接触器300的主回路触点的输入侧连接至电源稳压器100的输出侧，主回路触点的输出侧则连接至后端的各用电负载。4组触点中前3组用于实现对三相火线的电源控制，第4组用于实现对零线的控制。

相序保护继电器220的常开触点和电源多功能检测表210的故障继电器输出触点的常闭点串联至交流接触器300的线圈上，带动交流接触器300中主触点的吸合与断开。交流接触器300中的线圈得电时主触点吸合，交流接触器300中的线圈失电断开时则主触点断开，从而在出现电压异常情况时，实现对交流接触器300中线圈的自动控制。

在其中一个实施例中，电源稳压器200是一种能够自动调整输出电压的供电设备。电源稳压器200可以将处于电源稳压器调节范围内的输入电压稳定在其预设的额定电压值，使电控系统能在额定工作电压下正常工作。在本实施例中，电源稳压器200包括控制电路、伺服电机和调压电路。

当输入电压处于电源稳压器200的条件范围内，且输入电压出现波动或负载发生变化时，控制电路取得输入电压的样本。控制电路经过取样放大后与基准电压进行对比，来判断输入电压与基准电压相比是偏高还是偏低，并且判断输入电压需要的调节变化量。控制电路还可以根据输入需要的调节变化量输出驱动信号，该驱动信号用于驱动伺服电机转动。伺服电机转动会使调压电路中调压器碳刷的位置改变，从而调整调压电路中的线圈匝数比。通过自动调整线圈匝数比，可以调整调压电路的调压比例，令调压电路按照合适的调压比例将输入电压调节至额定电压，从而保持输出电压的稳定。

在工业设备电控系统的电源处使用上述电源保护装置时，即使该地区的电网供电电压不稳，当输入电源10输出的电压波动在电源稳压器100的调节范围内时，电源稳压器100都可以将该电压调节至额定电压再输出至后端的用电负载，从而保证可以控制电控系统在额定电压下稳定运行，减少了跳闸频率及元器件烧毁的概率。

图2为本实用新型另一实施例的电源保护装置的结构示意图，在其中一个实施例中，电源保护装置还包括电源断路器400。电源断路器400的输入端与输入电源10的输出端相连接，电源断路器400的输出端与电源稳压器100的输入端相连接。电源断路器400可以用于控制输入电源10和电源稳压器10之间的通断。电源断路器400作为总电源的开关，可以通过控制电源断路器400的断开或闭合，实现对总电源与后端设备连接通路的控制。当后端设备出现故障时，运维人员可以断开电源断路器400对出现故障的后端设备进行断电检修，防止误操作，保证运维人员的操作安全。

在其中一个实施例中，电源稳压器调节范围包括304V-456V。电源稳压器100对于三相电源输入电压的可调节范围为AC304V-456V。将上述电源保护装置应用于工业设备电控系统的电源处时，若输入电源10输出的电压在AC304V-456V范围内小幅度波动时，在电源稳压器100调节功能的作用下，可以将电压稳定在固定电压值，保证电控系统在额定电压下稳定运行。

在其中一个实施例中，额定电压包括370V-390V。在本实施例中，电源稳压器100可以将输出电压稳定在AC380V的中心电压值附近，电源稳压器100的调节范围为±8％。即，电源稳压器100可以将电压值相较于中心电压值AC380V的±8％电压范围内的输入电压调节至AC380V，保证电控系统可以在AC380V的额定电压下稳定运行，从而减少系统的跳闸频率及系统中元器件烧毁的概率。

在其中一个实施例中，目标电压范围包括360V-400V。对电源多功能检测表210内的控制器设置一个目标电压范围，令该目标电压范围为AC360V～AC400V。电源多功能检测表210将对电源稳压器100输出的电压是否处于目标电压范围AC360V～AC400V内进行判断。若电源稳压器100输出的电压不在目标电压范围AC360V～AC400V内，则由电源多功能检测表210内的控制器输出电压异常信号，利用电压异常信号对电源异常情况进行示警，警告运维人员电控系统电源处输出的电压异常。

在其中一个实施例中，电源保护装置还包括电源故障指示灯500。电源故障指示灯500与电源多功能检测表210相连接，用于在接收到电压异常信号时亮起。当电源多功能检测表210判断电源稳压器100输出的电压不在目标电压范围AC360V～AC400V内，则电源多功能检测表210输出电压异常信号。电源多功能检测表210内的控制器将电压异常信号传输至自身的故障继电器输出触点，令故障继电器输出触点的常开点闭合，常闭点断开。

由于故障继电器输出触点的常开点控制电源故障指示灯500的电源。因此，当发生电源故障时，即故障继电器输出触点的常开点闭合，则电源故障指示灯500的电源向电源故障指示灯500供电，从而令电源故障指示灯500亮起。运维人员可通过电源故障指示灯500的状态直观地了解到电压是否存在异常，从而及时地对故障进行排查并对电控系统内各设备进行检修。

在其中一个实施例中，电源保护装置还包括相序故障指示灯600。相序故障指示灯600与相序保护继电器220相连接，用于在接收到相序异常信号时亮起。当相序保护继电器220判断电源稳压器100输出的电压存在相序故障异常时，则相序保护继电器220输出相序异常信号。相序保护继电器220内的控制器将相序异常信号传输至自身的输出触点，令常开点断开，常闭点吸合。

所述相序保护继电器220的常闭点控制相序故障指示灯600的电源。因此，当发生相序故障异常时，即相序保护继电器220的常闭点吸合，则相序故障指示灯600的电源向相序故障指示灯600供电，从而令相序故障指示灯600亮起。运维人员可通过相序故障指示灯600的状态直观地了解到电源相序是否存在异常，从而及时地对故障进行排查并对电控系统内各设备进行检修。

在其中一个实施例中，电源保护装置还包括电流互感器700，分别与电源稳压器100和电源监测模块200中的电源多功能检测表210相连接，用于对电源稳压器100的输出电流进行监测。电流互感器700是一种根据电磁感应原理设计的仪器，可以将电路中的大电流转换成小电流来进行测量。

电流互感器700是由闭合的铁心和绕组组成的，它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中；二次侧绕组的匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中。在本实施例中，电流互感器700的一次侧绕组串联在电源稳压器100和电源多功能检测表210之间的连接线路中，电流互感器700二次侧绕组则串接在电源多功能检测表210中。电流互感器700在工作时，其二次侧回路始终闭合，因此电源多功能检测表210内串联线圈的阻抗很小，电流互感器700的工作状态接近短路。

电流互感器700可以对电源稳压器100输出的交流电流进行精确监测，并将检测到的交流电流传输至电源多功能检测表210。电源多功能检测表210将实时监测到的包括交流电压、交流电流等各类电能信息数据与各管理系统进行共享，管理系统可以根据检测到的电能信息数据实现对电控系统的控制，从而实现电控系统的全自动化运行。

在工业设备电控系统电源处使用本实用新型提供的电源保护装置时，若电源波动较小，则可以在电源稳压器100的稳压控制下，保证电源在额定电压下稳定运行，减小电控系统中出现跳闸的频率及元器件出现烧毁的概率。当电源出现缺相和电源极端高或低极端等特殊情况下，利用装置中的电源多功能检测表210、相序保护继电器220、交流接触器300、电源故障指示灯500、相序故障指示灯600、电流互感器700等设备组成的功能模块，对系统电源进行实时检测与控制，从而实现了对电控系统电源的不间断保护与调节。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电源保护装置，其特征在于，包括：

电源稳压器，与输入电源相连接，用于将处于电源稳压器调节范围内的输入电压调节至额定电压并输出；

电源监测模块，与所述电源稳压器相连接，用于在所述电源稳压器的输出电压超出目标电压范围时输出电压异常信号，和/或在所述电源稳压器的输出电压存在相序故障异常时输出相序异常信号；

交流接触器，分别与用电负载和所述电源监测模块相连接，用于根据所述电压异常信号和所述相序异常信号控制与所述用电负载连接的通断。

2.根据权利要求1所述的电源保护装置，其特征在于，所述电源稳压器包括：

控制电路，用于对所述输入电压进行取样、比较、放大并输出驱动信号；

伺服电机，与所述控制电路相连接，用于根据所述驱动信号调整调压电路的调压比例；

调压电路，与所述伺服电机相连接，用于将处于电源稳压器调节范围内的输入电压按照所述调压比例调节至额定电压。

3.根据权利要求1或2所述的电源保护装置，其特征在于，所述电源监测模块包括：

电源多功能检测表，用于在所述电源稳压器的输出电压超出目标电压范围时输出电压异常信号；

相序保护继电器，用于在所述电源稳压器的输出电压存在相序故障异常时输出相序异常信号。

4.根据权利要求1所述的电源保护装置，其特征在于，所述电源保护装置还包括：

电源断路器，所述电源断路器的输入端与所述输入电源的输出端相连接，所述电源断路器的输出端与所述电源稳压器的输入端相连接，用于控制所述输入电源和所述电源稳压器之间的通断。

5.根据权利要求1所述的电源保护装置，其特征在于，所述电源稳压器调节范围包括304V-456V。

6.根据权利要求1所述的电源保护装置，其特征在于，所述额定电压包括370V-390V。

7.根据权利要求1所述的电源保护装置，其特征在于，所述目标电压范围包括360V-400V。

8.根据权利要求3所述的电源保护装置，其特征在于，所述电源保护装置还包括：

电源故障指示灯，与所述电源多功能检测表相连接，用于在接收到所述电压异常信号时亮起。

9.根据权利要求3所述的电源保护装置，其特征在于，所述电源保护装置还包括：

相序故障指示灯，与所述相序保护继电器相连接，用于在接收到所述相序异常信号时亮起。

10.根据权利要求1所述的电源保护装置，其特征在于，所述电源保护装置还包括：

电流互感器，分别与所述电源稳压器和所述电源监测模块相连接，用于对所述电源稳压器的输出电流进行监测。

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