專利名稱：母聯(lián)自切智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力供電系統(tǒng)的電力線路保護領(lǐng)域，尤其涉及供電母聯(lián)自切控制
裝置。
背景技術(shù)：
在重要用戶設(shè)備供電系統(tǒng)中一般都有自切控制，就是用戶有二條供電線路，當(dāng)一 條供電線路失電，開關(guān)KM1 (或開關(guān)KM2)斷開，母聯(lián)開關(guān)KM3會自動合閘，確保用戶正常供 電，如圖1。這套供電系統(tǒng)的缺點是，如果有某個用戶設(shè)備發(fā)生短路產(chǎn)生越級跳閘時，把斷路 器QF1 (或斷路器QF2)斷開，開關(guān)KM1(或開關(guān)KM2)失電斷開，母聯(lián)開關(guān)KM3會自動合閘， 此時，如果短路故障還存在，由于母聯(lián)開關(guān)的自動合閘，另外一條供電線路同樣動作跳閘， 結(jié)果把故障范圍擴大，整個系統(tǒng)用戶設(shè)備全部停電。 盡管可以不采用線聯(lián)自切控制裝置，但停止使用母聯(lián)自切功能后，會造成單邊供 電，供電的可靠性很差，影響生產(chǎn)。 現(xiàn)有的母聯(lián)自切控制裝置較多，如中國專利99204870. 2公開了一種母聯(lián)自投控 制器，該控制器包括電壓檢測控制單元(Wl)、可編程序控制單元(W2)和電源切換控制單元 (W3)，電壓檢測控制單元分別與電源(1)、電源(II)的三相電源相連，其輸出端(Pol)與監(jiān) 視單元的輸入端(Dl)相連，輸出端(Po2)與可編程序控制單元的輸人端(D2)相連，可編程 序控制單元的幾個輸出端分別連接到供電系統(tǒng)幾個開關(guān)的控制線圈上，電源切換控制單元 通過繼電器與電源(I)的A相、電源(II)的A相，以及自備發(fā)電機(GE)相連，其輸出端(M) 連接到母聯(lián)自投控制器自身的供電線路中。該控制器只能區(qū)分外部供電電源I(或II)失 電，而不能區(qū)分由于電源I(或II)下面負(fù)載設(shè)備短路引起跳閘而產(chǎn)生的失電。 中國專利03216917公開了一種智能型電源切換開關(guān)電路裝置，該裝置包括電壓 檢測電路，負(fù)載電流檢測電路，工作參數(shù)設(shè)置電路，運算處理的單片機電路，切換電源驅(qū)動 電路，切斷電源驅(qū)動電路，驅(qū)動機械機構(gòu)，遠程計算機，液晶顯示電路，報警揚聲器，發(fā)電機 驅(qū)動電路。該裝置只公布了電路框圖，而沒有具體的線路圖，從原理上看，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用 區(qū)域同工廠二路供電有差別。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種母聯(lián)自切智能控制裝置，該裝置線路結(jié)構(gòu)簡單、
應(yīng)用靈活方便、通用性強，配合不同的電流互感器可用于不同級別的供電系統(tǒng)中。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種母聯(lián)自切智能控制裝置，包括信號變換電路、信號
比較電路、觸發(fā)電路、邏輯判斷電路、故障指示電路、故障復(fù)位電路和驅(qū)動輸出電路； 所述信號變換電路是將外部輸入的短路電流信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號，信號變
換電路輸出接信號比較電路，信號比較電路輸出接觸發(fā)電路，信號比較電路將電壓信號與
基準(zhǔn)信號比較，當(dāng)電壓信號大于基準(zhǔn)信號時驅(qū)動觸發(fā)電路；觸發(fā)電路輸出并接邏輯判斷電
路和故障指示電路，邏輯判斷電路是將觸發(fā)器的輸出結(jié)果輸入邏輯判斷電路，判斷是否輸出合閘信號，邏輯判斷電路輸出接驅(qū)動輸出電路，將合閘信號放大驅(qū)動母聯(lián)開關(guān)合閘；故障
指示電路是當(dāng)發(fā)生跳閘后，指示出過流跳閘還是失壓跳閘，并且報警輸出； 所述故障復(fù)位電路接觸發(fā)電路，故障復(fù)位電路是在發(fā)生跳閘后人工復(fù)位，恢復(fù)到
初始監(jiān)控狀態(tài)。 本實用新型母聯(lián)自切智能控制裝置的特點是靈敏度可以設(shè)置的非常高(運放器、 RS觸發(fā)器、門電路的傳輸時間和轉(zhuǎn)換時間都在0. 1 0. 2毫秒，)線路結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活 方便、通用性強，配合不同的電流互感器可用于不同級別的供電系統(tǒng)中，高低壓系統(tǒng)中均可 適用?？梢愿鶕?jù)不同的電流互感器比值，控制不同級別的電流，只要主回路短路電流>>額 定電流時，它立即拒絕母聯(lián)合閘，不輸出母聯(lián)合閘信號。當(dāng)用戶供電線路失壓時，立即輸出 母聯(lián)合閘信號。

圖1為現(xiàn)有的母聯(lián)自切雙電源供電單線圖； 圖2為本實用新型母聯(lián)自切智能控制裝置結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為本實用新型母聯(lián)自切智能控制裝置電路圖； 圖4為裝有本實用新型的雙電源供電單線圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。 參見圖2，一種母聯(lián)自切智能控制裝置，包括信號變換電路、信號比較電路、觸發(fā)電 路、邏輯判斷電路、故障指示電路、故障復(fù)位電路和驅(qū)動輸出電路； 所述信號變換電路是將外部輸入的短路電流信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號，信號變
換電路輸出接信號比較電路，信號比較電路輸出接觸發(fā)電路，信號比較電路將電壓信號與
基準(zhǔn)信號比較，當(dāng)電壓信號大于基準(zhǔn)信號時驅(qū)動觸發(fā)電路；觸發(fā)電路輸出并接邏輯判斷電
路和故障指示電路，邏輯判斷電路是將觸發(fā)器的輸出結(jié)果輸入邏輯判斷電路，判斷是否輸
出合閘信號，邏輯判斷電路輸出接驅(qū)動輸出電路，將合閘信號放大驅(qū)動母聯(lián)開關(guān)合閘；故障
指示電路是當(dāng)發(fā)生跳閘后，指示出過流跳閘還是失壓跳閘，并且報警輸出； 所述故障復(fù)位電路接觸發(fā)電路，故障復(fù)位電路是在發(fā)生跳閘后人工復(fù)位，恢復(fù)到
初始監(jiān)控狀態(tài)。 下面具體展開說明，參見圖3，為本實用新型的母聯(lián)自切智能控制裝置電路圖； 所述故障復(fù)位電路和開機復(fù)位電路故障復(fù)位電路是觸發(fā)器復(fù)位電路，使觸發(fā)器 恢復(fù)初始狀態(tài)，故障復(fù)位電路由開關(guān)SB、電阻Rl組成，按下開關(guān)SB使A點為高電平，使觸發(fā) 器F4置"0"，觸發(fā)器F1、 F2、F3置"1"，此狀態(tài)為正常工作初始狀態(tài)。(置"O"表示輸出低 電平，置"l"表示輸出高電平；即"0":表示低電平，"1"表示高電平。) 開機復(fù)位電路由電容C1、電阻R1組成，利用電容C1兩端電壓不能突變和開機時對 電容C1的一次充電使A點產(chǎn)生一個高電平信號。 所述信號變換電路信號變換電路由變壓器Tl、橋式整流Dl和電阻Rll組成，電 流信號經(jīng)過變壓器T1、橋式整流D1，經(jīng)電阻R11，在R11兩端得到與母線電流成正比的電壓信號。[0023] 另二路的信號變換電路變壓器T2、橋式整流D2、電阻R21和變壓器T3、橋式整流 D3、電阻R31與此相同。 所述信號比較電路信號比較電路由運放器N11、電阻R12、 R13、可變電阻RP1組 成，電阻R12、 R13和RP1組成分壓電路，給運放器Nll反向輸入端一個參考工作電位，可變 電阻RP1可調(diào)節(jié)參考工作電位(即調(diào)整過電流動作閥值，其值為10倍Ie， Ie為額定電流)。 運放器N11正向輸入端接信號變換電路的輸出端，運放器N11輸出端接觸發(fā)電路輸入端。 在正常工作時，電流信號很小，運放器Nll的正向輸入端電位低于反向輸入端電位，運放器 N11輸出低電平，RS觸發(fā)器不被觸發(fā)。當(dāng)發(fā)生電路過電流時，運放器Nll的正向輸入端電位 高于反向輸入端電位，運放器N11輸出高電平觸發(fā)RS觸發(fā)器(在此運放器Nll的電路結(jié)構(gòu) 為一個電壓比較器，即，當(dāng)正向輸入端電位高于反向輸入端時，運算放大器輸出高電平，高 電平的電位接近電源電壓，當(dāng)反向輸入端的電位高于正向輸入端電位時，運算放大器輸出 低電平，低電平的電位接近電源負(fù)端)。 另二路信號比較電路運放器N12、電阻R22、 R23、可變電阻RP2和運放器N13、電 阻R32、R33、可變電阻RP3與此相同。 所述觸發(fā)電路觸發(fā)電路由基本RS觸發(fā)器F1組成，觸發(fā)器F1的S端為置"l"端， R端為置"O"端，當(dāng)S為1時，觸發(fā)器F1輸出QA為l(高電平)，當(dāng)R為1時，觸發(fā)器F1輸 出QA為0(低電平)，觸發(fā)器的輸出接到邏輯判斷電路Gll的輸入。 另二路觸發(fā)電路RS觸發(fā)器F2、 RS觸發(fā)器F3與此相同。 所述邏輯判斷電路邏輯判斷電路由與門電路Gll組成，與門電路G11有四個輸 入端，只要有一個輸入端為0，與門電路Gll輸出端Yl為0 (有0出0)，當(dāng)四個輸入端全為 1時，與門電路G11輸出端Y1為l(全l出l)，在與門電路Gll輸出從O低電平變到l高電 平時，驅(qū)動輸出電路有輸出。 所述驅(qū)動輸出電路驅(qū)動輸出電路由運放器N21、電阻R8、 R9、 RIO、電容C2、電阻 R3、三極管V1、二極管D8、繼電器KA1組成，電阻R8、R9組成分壓電路，給運放器N21 —個比 較參考電位；運放器N21正向輸入端并接電容C2和和電阻R3，電容C2和電阻R3組成RC充 放電電路，電阻電容R3C2的時間常數(shù)t (t = R*C)決定了輸出合閘信號的脈沖寬度(輸 出繼電器KA1的吸合時間)；運放器N21正向輸入端經(jīng)電容C2接邏輯判斷電路的與門電路 Gll輸出端，運放器N21輸出端經(jīng)電阻RIO接三極管VI基極，三極管VI集電極并接繼電器 KA1和二極管D8，繼電器KA1和二極管D8另一端接電源，電源為+12￥，三極管VI發(fā)射極接 地。當(dāng)與門電路G11輸出端Y1由0變成1時，經(jīng)電容C2耦合，由于電容兩端電壓不能突 變，使運放器N21正向輸入端B點電位為l，使得運放器N21的正向輸入端電位高于反向輸 入端，運放器N21輸出高電平，經(jīng)電阻R10驅(qū)動三極管Vl，三極管VI飽和導(dǎo)通，繼電器KA1 吸合，輸出合閘信號，輸出合閘信號的時間寬度由電阻R3、電容C2的時間常數(shù)t決定。 所述故障指示電路發(fā)光二極管D4、電阻R4組成失壓動作指示，發(fā)光二極管D5、電 阻R5組成A相過電流動作指示，發(fā)光二極管D6、電阻R6組成B相過電流動作指示，發(fā)光二 極管D7、電阻R7組成C相過電流動作指示。當(dāng)發(fā)生進線失壓時，繼電器KV閉合，觸發(fā)器F4 的S端得到高電平，觸發(fā)器F4輸出端QV為1，電流從輸出端QV流出經(jīng)發(fā)光二極管D4、電阻 R4流入電源負(fù)端，發(fā)光二極管D4發(fā)光，指示進線電源發(fā)生失電。(觸發(fā)器的輸出端在輸出 高電平時，輸出端電位接近電源電壓，可以向外部負(fù)載提供幾個毫安電流，在觸發(fā)器輸出低電平時，輸出端的電位接近電源負(fù)端，可以流入幾個毫安電流)。 當(dāng)有過電流時，觸發(fā)器Fl輸入端QA輸出0，電流從+12V經(jīng)過發(fā)光二極管D5、電阻 R5流入觸發(fā)器Fl的輸出QA端，發(fā)光二極管D5發(fā)光，指示A相發(fā)生過電流。觸發(fā)器F2和觸 發(fā)器F3原理相同。 所述報警輸出電路報警輸出電路有電阻R14、 R15、運放器N22、電阻R16、三極管 V2 、繼電器KA2組成短路報警輸出，電阻R17、R18、運放器N23 、電阻R19 、三極管V3 、繼電器 KA3組成失壓報警輸出。 當(dāng)發(fā)生短路過電流時，觸發(fā)器F1(F2、F3)輸出為0 (正常工作時輸出均為l)，與門
電路G12輸出端Y2輸出為O，運放器N22的反向輸入端電位低于正向輸入端(在正常情況
下，Y2為高電平，運放器N22的反向輸入端電位高于正向輸入端，運放器N22輸出低電平)，
運放器N22輸出高電平，經(jīng)電阻R16、三極管V2、繼電器KA2輸出短路報警信號。 當(dāng)發(fā)生進線失電時，繼電器KV閉合，觸發(fā)器F4的輸出端QV輸出高電平，運放器
N23輸出高電平，經(jīng)電阻R19、三極管V3、繼電器KA3輸出失壓報警信號。 本實用新型母聯(lián)自切智能控制裝置的原理為 參見圖3，在進線電源正常情況下，繼電器KV得電打開，控制裝置在開機時自動復(fù) 位，觸發(fā)器F4的QV輸出低電平，觸發(fā)器F1、F2、F3的QA、 QB、 QC輸出高電平(此狀態(tài)為初 始工作狀態(tài))，與門電路Gl 1輸出端Yl為低電平，通過電容C2耦合，運放器N21正向輸入端 電位低于反向輸入端電位，運放器N21輸出低電平，繼電器KA1不動作(釋放狀態(tài))。 電源總線電流通過電流互感器CTa、 CTb、 CTc將三相電流信號取出，分別接到信號 變換電路的輸入端X1-—X6端子上，將電流送到信號變換電路。由于正常工作時電流信號 很小，經(jīng)信號變換后得到的電壓很低，電壓比較器Nl 1 (即運放器Nl 1)的正向輸入端電位低 于反向輸入端電位，Nil輸出低電平，RS觸發(fā)器不被觸發(fā)。 當(dāng)用戶線路發(fā)生短路時，強大的短路電流通過電流互感器(CTa、 CTb、 CTc)傳輸?shù)?信號變換電路，通過信號變換得到突變的高電壓信號，送到由運放電路組成的電壓比較器 進行比較，當(dāng)短路電流>>額定電流時(約10倍Ie)，比較器(N11、N12或N13)輸出高電 平l(當(dāng)發(fā)生電路過電流時，Nil的正向輸入端電位高于反向輸入端電位，此電位的閥值可 以由電阻R12、R13、RP1的分壓來決定)，RS觸發(fā)器的R端得到高電平信號，觸發(fā)RS觸發(fā)器， 使RS觸發(fā)器輸出低電平O，再通過與門邏輯控制電路Gll，將RS觸發(fā)器輸出信號綜合判斷 后不輸出母聯(lián)合閘信號(與門電路有0出O，全1出1)，與門電路G12原來輸出Y2為高電 平，此時輸出低電平，發(fā)出短路報警信號。 當(dāng)用戶電源進線失壓時，失壓繼電器KV釋放，KV常閉觸點閉合，觸發(fā)器F4的S端 得到高電平，觸發(fā)器F4的QV端輸出高電平，此時，觸發(fā)器F1、 F2、 F3、 F4均輸出高電平，與 門電路G11輸出高電平(全l出1)，運放器N21輸出高電平，繼電器KA1吸合，輸出合閘信 號(通過邏輯控制電路綜合判斷后輸出母聯(lián)合閘信號)，觸發(fā)器F4的QV端輸出高電平的同 時運放器N23輸出高電平，繼電器KA3吸合，輸出失壓報警信號。 本實用新型母聯(lián)自切智能控制裝置的特點是靈敏度可以設(shè)置的非常高(運放器、 RS觸發(fā)器、門電路的傳輸時間和轉(zhuǎn)換時間都在0. 1 0. 2毫秒，)線路結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活 方便、通用性強，配合不同的電流互感器可用于不同級別的供電系統(tǒng)中，高低壓系統(tǒng)中均可 適用?？梢愿鶕?jù)不同的電流互感器比值，控制不同級別的電流，只要主回路短路電流>>額定電流時，它立即拒絕母聯(lián)合閘，不輸出母聯(lián)合閘信號。當(dāng)用戶供電線路失壓時，立即輸出 母聯(lián)合閘信號。
實施例 參見圖4，在一段進線和二段進線分別設(shè)置電壓繼電器KV1和KV2，將KV1和KV2 的常閉觸點信號分別接到各自的母聯(lián)自切控制裝置失壓信號輸入端。 在一段進線和二段進線分別設(shè)置三相電流互感器1TA和2TA，將1TA和2TA的三 相電流分別接到各自的母聯(lián)自切控制裝置的電流信號輸入端，即1X1 1X6和另一個的 2X1 2X6。 將母聯(lián)自切控制裝置輸出的合閘信號接到斷路器QF3的合閘回路中。 這樣，可以實現(xiàn)當(dāng)一段進線或二段進線失電時，斷路器QF1或QF2應(yīng)失電而斷開，
母聯(lián)自切控制裝置得到失壓信號而發(fā)出合閘信號，斷路器QF3立即合閘，保證一段用戶或
二段用戶正常供電。當(dāng)一段用戶或二段用戶有短路時，斷路器QF1或QF2跳閘，電流互感器
感應(yīng)出短路電流信號送到母聯(lián)自切控制裝置判斷后母聯(lián)自切控制裝置不發(fā)出合閘信號，斷
路器QF3得不到合閘信號，母聯(lián)不動作，不把故障帶到另一條供電線路中，不擴大故障的范
圍，保證了另一條線路的正常供電。 在進線失壓跳閘后，母聯(lián)自切控制裝置立即發(fā)出失壓跳閘報警，當(dāng)用戶短路時母
聯(lián)自切控制裝置立即發(fā)出短路跳閘報警，這樣可以立即通知人員，到現(xiàn)場處理故障。 本實用新型母聯(lián)自切控制裝置解決了母聯(lián)自切中不能區(qū)分失壓跳閘和短路跳閘
的問題。
權(quán)利要求一種母聯(lián)自切智能控制裝置，其特征是包括信號變換電路、信號比較電路、觸發(fā)電路、邏輯判斷電路、故障指示電路、故障復(fù)位電路和驅(qū)動輸出電路；所述信號變換電路是將外部輸入的短路電流信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號，信號變換電路輸出接信號比較電路，信號比較電路輸出接觸發(fā)電路，信號比較電路將電壓信號與基準(zhǔn)信號比較，當(dāng)電壓信號大于基準(zhǔn)信號時驅(qū)動觸發(fā)電路；觸發(fā)電路輸出并接邏輯判斷電路和故障指示電路，邏輯判斷電路是將觸發(fā)器的輸出結(jié)果輸入邏輯判斷電路，判斷是否輸出合閘信號，邏輯判斷電路輸出接驅(qū)動輸出電路，將合閘信號放大驅(qū)動母聯(lián)開關(guān)合閘；故障指示電路是當(dāng)發(fā)生跳閘后，指示出過流跳閘還是失壓跳閘，并且報警輸出；所述故障復(fù)位電路接觸發(fā)電路，故障復(fù)位電路是在發(fā)生跳閘后人工復(fù)位，恢復(fù)到初始監(jiān)控狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的母聯(lián)自切智能控制裝置，其特征是所述信號比較電路的一 路由運放器N11、電阻R12、R13、可變電阻RP1組成，電阻R12、R13和RP1組成分壓電路，給 運放器Nll反向輸入端一個參考工作電位，可變電阻RP1可調(diào)節(jié)參考工作電位；運放器Nll 正向輸入端接信號變換電路的輸出端，運放器N11輸出端接觸發(fā)電路輸入端；信號比較電 路的另二路與所述信號比較電路的一路結(jié)構(gòu)相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的母聯(lián)自切智能控制裝置，其特征是所述可變電阻RP1可調(diào) 節(jié)參考工作電位為調(diào)整過電流動作閥值，該值為io倍額定電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的母聯(lián)自切智能控制裝置，其特征是所述驅(qū)動輸出電路由運 放器N21、電阻R8、 R9、 R10、電容C2、電阻R3、三極管V1、二極管D8、繼電器KA1組成，電阻 R8、R9組成分壓電路，給運放器N21反向輸入端一個比較參考電位，運放器N21正向輸入端 并接電容C2和和電阻R3，電容C2和電阻R3組成RC充放電電路，運放器N21正向輸入端經(jīng) 電容C2接邏輯判斷電路的輸出端，運放器N21輸出端經(jīng)電阻R10接三極管VI基極，三極管 VI集電極并接繼電器KA1和二極管D8，繼電器KA1和二極管D8另一端接電源，三極管VI 發(fā)射極接地；當(dāng)運放器N21輸出高電平接入三極管V1，三極管V1飽和導(dǎo)通，繼電器KA1吸 合，輸出合閘信號，輸出合閘信號的時間寬度由電阻R3和電容C2的時間常數(shù)t決定。
專利摘要本實用新型公開了一種母聯(lián)自切智能控制裝置，其信號變換電路是將外部輸入的短路電流信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號，信號變換電路輸出接信號比較電路，信號比較電路輸出接觸發(fā)電路，信號比較電路將電壓信號與基準(zhǔn)信號比較，當(dāng)電壓信號大于基準(zhǔn)信號時驅(qū)動觸發(fā)電路；觸發(fā)電路輸出并接邏輯判斷電路和故障指示電路，邏輯判斷電路判斷是否輸出合閘信號，邏輯判斷電路輸出接驅(qū)動輸出電路，將合閘信號放大驅(qū)動母聯(lián)開關(guān)合閘；故障指示電路是當(dāng)發(fā)生跳閘后，指示出過流跳閘還是失壓跳閘，并且報警輸出；故障復(fù)位電路接觸發(fā)電路，故障復(fù)位電路是在發(fā)生跳閘后人工復(fù)位，恢復(fù)到初始監(jiān)控狀態(tài)。本實用新型線路結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活方便、通用性強。
文檔編號H02H7/22GK201478807SQ20092020849
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者陸洪明 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司