專利名稱：自供電數(shù)字過流繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種繼電器，尤其是涉及一種自供電數(shù)字過流繼電器，其適用 于5kv/10kv開閉所，配電所、環(huán)網(wǎng)柜等無電源且需要保護(hù)功能的場(chǎng)合。
二背景技術(shù)：
背景技術(shù)：
中，當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展得越大，需要的大功率互感器就越多。這時(shí)就 不能使用高壓保險(xiǎn)絲，在這種情況下，自供電數(shù)字過流繼電器保護(hù)系統(tǒng)就成為 最理想的選擇，而目前國(guó)內(nèi)外均沒有這種設(shè)備。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種自供電數(shù)字過流繼 電器，其集電量監(jiān)測(cè)、繼電保護(hù)、微機(jī)控制、通信為一體，真正解決了 5kv/10kv 開閉所，配電所、環(huán)網(wǎng)柜等無電源且需要保護(hù)功能的問題，極大得提高了配電 網(wǎng)的安全。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種自供電數(shù)字過流繼電器，包括單片機(jī)，其特征在于單片機(jī)輸入端分 別接有多通道電流模擬信號(hào)、交流采樣電路、自動(dòng)增益放大電路和DIP撥碼開 關(guān)，單片機(jī)輸出端接有開出電路，單片機(jī)串行口接有通信接口，單片機(jī)所有硬件電路設(shè)置有"看門狗"復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路和FALSH存貯器。 上述單片機(jī)為PIC24FJ128GA006。
上述多通道電流模擬信號(hào)通過電流互感器輸出端接交流采樣電路輸入端， 所述交流采樣電路輸出端經(jīng)自動(dòng)增益放大電路轉(zhuǎn)換后接單片機(jī)內(nèi)部A/D采集接 □。
上述DIP撥碼開關(guān)經(jīng)濾波后接單片機(jī)的I/O 口，經(jīng)單片機(jī)釆樣后作為定值 存儲(chǔ)到FALSH存貯器。
上所述串行通信接口經(jīng)光電隔離器輸入端接單片機(jī)的串行口，輸出端的通 訊方式為RS485。
上述單片機(jī)通過I/O 口接開出電路驅(qū)動(dòng)外部的低能量跳閘線圈。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下
1、 直接從CT取電，無需外部交直流電源。
2、 提供多種定時(shí)限及反時(shí)限過流保護(hù)功能。
3、 可配合斷路器完全取代熔斷器加負(fù)荷隔離開關(guān)的保護(hù)模式，可顯著提高 配電網(wǎng)負(fù)載保護(hù)功能。
四

圖l為本發(fā)明的原理框圖2為本發(fā)明的通信接口的電路原理圖3為本發(fā)明的DIP撥碼開關(guān)電路原理圖4為本發(fā)明的開出電路原理圖；圖5為本發(fā)明的電流模擬信號(hào)輸入的電路原理圖6為本發(fā)明的"看門狗"復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)的電路原理圖。
其中1-單片機(jī)，2-FALSH存貯器，3- DIP撥碼開關(guān)，4-多通道電流模擬 信號(hào)，5-交流采樣電路，6-自動(dòng)增益放大電路，7-開出電路，8-串行通信接口， 9-看門狗"復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以16位單片機(jī)PIC24FJ128GA006為控制核心，采用高性能電流互感 器、同時(shí)對(duì)4路電流信號(hào)(Ia、 Ib、 Ic、 Io)監(jiān)測(cè)。自供電過流繼電器都配有 三個(gè)模擬測(cè)量輸入(三相電流)。根據(jù)額定系統(tǒng)電流，自供電過流繼電器保護(hù)系 統(tǒng)提供4個(gè)不同比率的CT。系統(tǒng)操作使用非常容易。用戶只需要一個(gè) "YZ410-Soft"軟件，就可通過綜合接口整定參數(shù)和讀取跳閘值、跳閘時(shí)間。此外 還可選擇通過其DIP開關(guān)調(diào)節(jié)。裝有一個(gè)遠(yuǎn)方跳閘輸入，接受IIO VAC或220 VAC 。自供電過流繼電器通過LED燈來指示繼電器的工作狀態(tài)，LED在設(shè)備上 方的透明塑料蓋下，增加系統(tǒng)的抗干擾能力。本發(fā)明包括單片機(jī)1和通過I2C 接口之相接的FALSH存貯器2、 DIP撥碼開關(guān)3，單片機(jī)1其輸入端分別接有多 通道電流模擬信號(hào)4、交流采樣電路5、自動(dòng)增益放大電路6和DIP撥碼開關(guān)3， 其輸出端接有開出電路7,其串行口接有通信接口 8，其所有硬件電路設(shè)計(jì)有"看 門狗"復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路9和FALSH存貯器2，單片機(jī)1為PIC24FJ128GA006。 多通道電流模擬信號(hào)4分別通過電流互感器輸出端接交流采樣電路5輸入端， 交流采樣電路5輸出端經(jīng)自動(dòng)增益放大電路6轉(zhuǎn)換后接單片機(jī)1內(nèi)部A/D采集 接口。 DIP撥碼開關(guān)3經(jīng)濾波后接單片機(jī)1的I/O 口，單片機(jī)采樣后作為定值存 儲(chǔ)到FALSH存貯器2，串行通信接口 8經(jīng)光電隔離器輸入端接單片機(jī)1的串行口 ，輸出端的通訊方式是RS485。"看門狗"復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路9將單片機(jī)1 和外圍擴(kuò)展電路在低電壓及上電時(shí)復(fù)位；單片機(jī)1通過I/O 口接開出電路7驅(qū) 動(dòng)外部的低能量跳閘線圈，實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的跳閘操作。
參見圖l，本發(fā)明的單片機(jī)l,其輸入端、輸出端分別接有FALSH存貯器2、 DIP撥碼開關(guān)3、電流模擬信號(hào)4、交流采樣電路5、自動(dòng)增益放大電路6和開 出電路7和"看門狗"復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路9，其串行口接有通信接口8。本 發(fā)明的單片機(jī)1采用16位MICROCHIP公司的PIC24FJ128GA006單片機(jī)，其內(nèi)部 包含了多種傳統(tǒng)的外部電路，如時(shí)鐘發(fā)生器、I/O 口、 A/D轉(zhuǎn)換器、PWM、串行 口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、監(jiān)視定時(shí)器、高速輸入/輸出、外設(shè)事務(wù)服務(wù)器PTS、波形發(fā) 生器等。該單片機(jī)最大特點(diǎn)是RALU沒有采用常規(guī)的累加器結(jié)構(gòu)，其操作直接面 向256字節(jié)寄存器空間，同時(shí)通過窗口切換映射獲得另一個(gè)256字節(jié)寄存器空 間，消除了累加器的瓶頸效應(yīng)，加速了數(shù)據(jù)交換和更改的能力，提高了單片機(jī) CPU的吞吐力，非常適合于多通道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、存貯和傳送收發(fā)。
參見圖2，本發(fā)明通信接口8采用的方式是RS-485半雙工總線方式?？偩€ 方式簡(jiǎn)單方便，釆用多總線掛接方式實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)總線結(jié)構(gòu)。通過外擴(kuò)通訊模塊， 可與EtherNet、 CAN等各種通訊網(wǎng)絡(luò)連接；為了減少線路干擾，每一種通訊方 式均采用光隔芯片TLP521進(jìn)行隔離?？偩€方式采用MAXIAM公司的全雙工RS485 驅(qū)動(dòng)接收器MAX1487E模塊，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，通訊距離可達(dá)1200米，最多可255 臺(tái)裝置組網(wǎng)，與上位機(jī)串行通信，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控功能。提高了配電系 統(tǒng)的自動(dòng)化。
參見圖3，本發(fā)明DIP撥碼開關(guān)3是為了方便用戶整定設(shè)定值采用的，撥碼 開關(guān)信號(hào)通過RC濾波后接入單片機(jī)1，單片機(jī)1通過采樣得到用戶設(shè)定的定值。參見圖4，本發(fā)明開出電路7是通過4個(gè)大的電解電容來驅(qū)動(dòng)低能量跳閘線 圈，通過低能量跳閘線圈的動(dòng)作來控制斷路器的動(dòng)作，還通過比較器來閉鎖當(dāng) 單片機(jī)l復(fù)位，或低電壓時(shí)誤出口，增加了系統(tǒng)的可靠性。
參見圖5，本發(fā)明多通道電流模擬信號(hào)4將一次側(cè)電流互感器CT信號(hào)轉(zhuǎn)換 成電壓信號(hào)，經(jīng)整流、濾波輸出到交流采樣電路5，在經(jīng)過自動(dòng)增益放大電路6 把信號(hào)調(diào)理后輸入到單片機(jī)1內(nèi)部A/D采樣接口。
參見圖6，本發(fā)明"看門狗"復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路9選用RAMTR0N公司 FM31L278芯片，通過I2C總線與單片機(jī)1相連，其具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘、低電壓復(fù)位、 看門狗記數(shù)器、早期電壓失效告警功能，該芯片的高度集成性即節(jié)約了成本， 也極大的提高了系統(tǒng)的可靠性。
工作時(shí)，自供電數(shù)字過流繼電器將一次側(cè)CT系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng) 整流、濾波輸出到交流采樣電路5，在經(jīng)過自動(dòng)增益放大電路6把信號(hào)調(diào)理后輸 入到單片機(jī)l內(nèi)部A/D采樣接口。發(fā)明工作狀態(tài)如下所述
1. 發(fā)明上電正常工作，與上位機(jī)軟件通訊后，顯示面板上的通訊指示燈閃 爍顯示，通過操作DIP撥碼開關(guān)3進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、保護(hù)投退、系統(tǒng)自檢等， 一切正常，則一次側(cè)電流值。
2. 發(fā)明正常工作時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一次側(cè)三相電流信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)l處理后通 過串行口接有通信接口 8送至上位機(jī)顯示。
3. 發(fā)明正常工作時(shí)，通過上位機(jī)軟件査詢一次側(cè)電流的狀態(tài)，保護(hù)投退狀 態(tài)，保護(hù)裝置的型號(hào)，選用CT型號(hào)，保護(hù)定值源，保護(hù)設(shè)定定值，通訊地址編 號(hào)等。4.當(dāng)檢測(cè)到一次側(cè)三相電流信號(hào)有異常時(shí)，如果保護(hù)是投入的，則系統(tǒng)將 當(dāng)前檢測(cè)值與保存在FALSH存貯器2中設(shè)定的定時(shí)限定值、反時(shí)限定值、定時(shí) 限時(shí)間整定值等參數(shù)進(jìn)行分析比較，超過設(shè)定的參數(shù)時(shí)通過開出電路7發(fā)出跳 閘信號(hào)。
權(quán)利要求
1、一種自供電數(shù)字過流繼電器，包括單片機(jī)(1)，其特征在于單片機(jī)(1)輸入端分別接有多通道電流模擬信號(hào)(4)、交流采樣電路(5)、自動(dòng)增益放大電路(6)和DIP撥碼開關(guān)(3)，單片機(jī)(1)輸出端接有開出電路(7)，單片機(jī)(1)串行口接有通信接口(8)，單片機(jī)(1)所有硬件電路設(shè)置有“看門狗”復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路(9)和FALSH存貯器(2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自供電數(shù)字過流繼電器，其特征在于所述單片 機(jī)(1)為PIC24FJ128GA006。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自供電數(shù)字過流繼電器，其特征在于所述 多通道電流模擬信號(hào)(4)通過電流互感器輸出端接交流采樣電路(5)輸入端， 所述交流采樣電路(5)輸出端經(jīng)自動(dòng)增益放大電路(6)轉(zhuǎn)換后接單片機(jī)(1) 內(nèi)部A/D采集接口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自供電數(shù)字過流繼電器，其特征在于所述DIP 撥碼開關(guān)(3)經(jīng)濾波后接單片機(jī)(1)的I/O 口，經(jīng)單片機(jī)采樣后作為定值存 儲(chǔ)到FALSH存貯器(2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自供電數(shù)字過流繼電器，其特征在于所述串行 通信接口 (8)經(jīng)光電隔離器輸入端接單片機(jī)(1)的串行口，輸出端的通訊方 式為RS485。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自供電數(shù)字過流繼電器，其特征在于所述單片 機(jī)(1)通過I/0口接開出電路(7)驅(qū)動(dòng)外部的低能量跳閘線圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自供電數(shù)字過流繼電器，其集電量監(jiān)測(cè)、繼電保護(hù)、微機(jī)控制、通信為一體，真正解決了5kv/10kv開閉所，配電所、環(huán)網(wǎng)柜等無電源且需要保護(hù)功能的問題，極大的提高了配電網(wǎng)的安全。本發(fā)明包括單片機(jī)，單片機(jī)輸入端分別接有多通道電流模擬信號(hào)、交流采樣電路、自動(dòng)增益放大電路和DIP撥碼開關(guān)，單片機(jī)輸出端接有開出電路，單片機(jī)串行口接有通信接口，單片機(jī)所有硬件電路設(shè)置有“看門狗”復(fù)位和低電壓監(jiān)測(cè)電路和FALSH存貯器。單片機(jī)為PIC24FJ128GA006。多通道電流模擬信號(hào)通過電流互感器輸出端接交流采樣電路輸入端，交流采樣電路輸出端經(jīng)自動(dòng)增益放大電路轉(zhuǎn)換后接單片機(jī)內(nèi)部A/D采集接口。
文檔編號(hào)H02H3/08GK101442200SQ200810236460
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者張建虎, 淮春霞, 王正虎, 石文生 申請(qǐng)人:西安遠(yuǎn)征智能軟件有限公司