專利名稱：一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)中用于靜態(tài)補償無功功率的無功補償裝置中的電容器 的投切裝置，特別是一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的無功補償裝置中，普遍使用交流接觸器、磁保持繼電器和晶閘管組成的 復(fù)合開關(guān)或者晶間管等器件來控制電容器的投入和切除。使用交流接觸器會造成電容器 投入時的涌流現(xiàn)象，使用晶閘管會產(chǎn)生很大的導(dǎo)通損耗，而復(fù)合開關(guān)采用晶閘管與繼電器 接點并聯(lián)的方法不僅成本高，對于小容量的單片式晶閘管耐壓目前受半導(dǎo)體工藝的限制， 最大電壓不超過1600V，三相共補方式的無功投切在惡劣的情況下可達到4倍的電源電壓 最大值，遠超過晶閘管1600V的耐壓，而且由于晶閘管對浪涌電壓、過流及雷擊的敏感性較 高，在諧波電壓或電流較大的地方可靠性下降。磁保持繼電器接點在閉合動作過程中可能會產(chǎn)生電弧的預(yù)燃現(xiàn)象，所謂電弧預(yù)燃 現(xiàn)象就是在接點閉合過程中，由于接點距離不斷減小以至于絕緣強度不足產(chǎn)生電弧擊穿的 現(xiàn)象。接點在斷開動作過程中會產(chǎn)生電弧的重燃現(xiàn)象。電弧重燃現(xiàn)象就是在接點斷開過程 中，接點距離還沒有增加到足夠的絕緣強度而產(chǎn)生電弧重新燃燒的現(xiàn)象。電弧預(yù)燃與重燃 現(xiàn)象導(dǎo)致電路的導(dǎo)通與切斷與接點的機械接觸狀態(tài)不一致，因而影響同步開關(guān)的性能。在相序正確的情況下，產(chǎn)生電弧預(yù)燃與重燃現(xiàn)象的主要原因是接點的運動速度過 慢。在接點閉合的過程中，動接點與靜接點間的距離不斷縮小，絕緣強度不斷減弱，如果在 這個過程中接點間的電壓升高至超過接點間隙的絕緣電壓，那么就會出現(xiàn)電弧預(yù)燃現(xiàn)象。 同樣，在接點斷開的過程中，動接點與靜接點間的距離逐漸增加，絕緣強度逐漸增加，如果 在這個過程中接點間的電壓升高至超過接點間隙的絕緣電壓，那么就會出現(xiàn)電弧重燃現(xiàn) 象。

實用新型內(nèi)容實用新型目的本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一 種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型公開了一種用于控制三相電力電容器投切的 同步開關(guān)，包括三相電源輸入、磁保持繼電器J1、磁保持繼電器J2、電流互感器CT1、電流互 感器CT2以及檢測控制電路；所述磁保持繼電器Jl的接點輸入端連接三相電源輸入的A相電源，磁保持繼電器 Jl的接點輸出端通過電流互感器CTl連接三相電力電容器的第一端，三相電源輸入的B相 電源直接連接三相電力電容器的第二端，磁保持繼電器J2的接點輸入端通過電流互感器 CT2連接三相電源輸入的C相電源，磁保持繼電器J2的接點輸出端連接三相電力電容器的
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弟二《 ；所述三相電源輸入的各相以及電流互感器CTl和電流互感器CT2分別連接檢測控
4制電路；在執(zhí)行三相電力電容器的投入操作時，磁保持繼電器J2的接點先在C相和B相線 電壓為零的時刻閉合，然后磁保持繼電器Jl的接點在A相相電壓為零的時刻閉合；在執(zhí)行三相電力電容器的切除操作時，磁保持繼電器Jl的接點先在電流互感器 CTl電流的為零值時刻斷開，然后磁保持繼電器J2的接點在電流互感器CT2電流為零值時 刻斷開。本實用新型中，優(yōu)選地，所述檢測控制電路包括單片機、電流過零檢測電路、三相 電壓相序及過零檢測電路、磁保持繼電器驅(qū)動電路以及磁保持繼電器通斷檢測電路；所述電流過零檢測電路輸入端連接電流互感器CTl和電流互感器CT2，輸出端連 接單片機；所述三相電壓相序及過零檢測電路連接在三相電源輸入與單片機之間；所述磁保持繼電器驅(qū)動電路連接在磁保持繼電器Jl、磁保持繼電器J2與所述單 片機之間；所述磁保持繼電器通斷檢測電路分別連接磁保持繼電器Jl和磁保持繼電器J2， 并與所述三相電力電容器連接。本實用新型中，優(yōu)選地，所述的檢測控制電路為磁保持繼電器Jl和磁保持繼電器 J2的控制線圈提供比額定電壓高一倍以上的電壓作為操作驅(qū)動電壓。本實用新型中，優(yōu)選地，所述三相電壓相序及過零檢測電路分別設(shè)置在A相和B相 間，以及B相和C相間；所述三相電壓相序及過零檢測電路包括兩個并聯(lián)的限流電阻，每個電阻后連接一 個光耦，兩個光耦的集電極并接后通過兩個串接的施密特觸發(fā)反向器連接單片機。本實用新型中，優(yōu)選地，所述電流過零檢測電路包含依次串聯(lián)的電流互感器、運算 放大電路以及比較器，用于將正弦波電流信號被轉(zhuǎn)化為方波信號輸入到單片機。本實用新型中，優(yōu)選地，所述磁保持繼電器驅(qū)動電路包括兩個PNP三極管和兩個 NPN三極管組成H橋式驅(qū)動電路，兩個PNP三極管的集電極接與繼電器驅(qū)動線圈的一端，兩 個NPN三極管的集電極和繼電器驅(qū)動線圈的另一端連接；兩個PNP三極管包括三極管Q5和 三極管Q6，兩個NPN三極管包括三極管Q3和三極管Q4 ；其中三極管Q5的發(fā)射極連接電源，三極管Q6的集電極連接電源，三極管Q3和三 極管Q4的集電極連接到地，三極管Q5和三極管Q6的基極分別和三極管Ql以及三極管Q2 的集電極連接，控制信號端switch連接三極管Q3和三極管Q5的基極，控制信號端Reset 連接三極管Q2和三極管Q4的基極；控制信號端Switch為高電平，控制信號端Reset為低電平時，三極管Q2、三極管 Q4以及三極管Q6關(guān)斷，三極管Q3和三極管Ql導(dǎo)通；三極管Ql導(dǎo)通將三極管Q5的基極電 平拉低，三極管Q5導(dǎo)通，電流從三極管Q5的發(fā)射極傳到集電極，并通過繼電器線圈傳到三 極管Q3的集電極，繼電器吸合，三極管Ql、三極管Q3以及三極管Q5截止，三極管Q2和三極 管Q4導(dǎo)通，三極管Q2導(dǎo)通將三極管Q6的基極電平拉低，三極管Q6導(dǎo)通，電流從三極管Q6 的發(fā)射極傳到集電極，通過繼電器線圈傳到三極管Q4的集電極，繼電器復(fù)歸；在控制信號端Switch和控制信號端Reset同為低電平時，三極管Q1、三極管Q2、 三極管Q3、三極管Q4、三極管Q5以及三極管Q6全部截止，繼電器保持狀態(tài)，單片機使控制信號端Switch和控制信號端Reset不同時為高電平，完成控制繼電器的吸合、復(fù)歸動作。本實用新型中，優(yōu)選地，所述磁保持繼電器通斷檢測電路包括兩個檢測部分，分別 為檢測狀態(tài)Matel部分和狀態(tài)信號Mate2部分；檢測狀態(tài)Matel部分用于三相電源的相序、正序時檢測下半部分；狀態(tài)信號Mate2部分用于逆序時檢測使用上半部分；檢測狀態(tài)^atel部分由兩個光耦反向并聯(lián)后連接磁保持繼電器J2，確保輸出低 電平，使磁保持繼電器在C相為零時投入，檢測到磁保持繼電器的閉合狀態(tài)后，A相投入，兩 個光耦兩端電壓電位相等，始終輸出低電平；狀態(tài)信號Mate2部分由兩個光耦反向并聯(lián)后連接磁保持繼電器J1。本實用新型為了實現(xiàn)同步開關(guān)的功能，避免兩只電容器同時投切，由于機械特性 上的差異，造成不能過零不準(zhǔn)確，采用兩只繼電器控制三相電源的兩個開關(guān)控制三相電源 的方式，兩只磁保持繼電器不同時動作。在執(zhí)行電容器的投入操作時，磁保持繼電器J2的 接點首先在CB相線電壓為零的時刻閉合，然后磁保持繼電器Jl的接點在A相相電壓為零 的時刻閉合，從而實現(xiàn)無涌流投入(零電壓投入)電容器的同步開關(guān)功能。在執(zhí)行電容器的切除操作時，磁保持繼電器Jl的接點首先在電流互感器CTl電流 的為零值時刻斷開，然后磁保持繼電器J2的接點在電流互感器CT2電流為零(零電流)值時 刻斷開，從而實現(xiàn)電容器電流過零切除的同步開關(guān)功能。由于開關(guān)在實際使用中，外部接線因施工因素的影響不能保證電源的接線前部是 按A、B、C順序接入的，為了實現(xiàn)開關(guān)的同步，并且在開關(guān)的投入和切除的過程中開關(guān)兩端 及電容器上的剩余電壓最低，檢測控制電路對接入的三相電源進行相序檢測，根據(jù)檢測到 的實際接入電源的相序，調(diào)整磁保持繼電器Jl、J2斷開或閉合的時序。由于磁保持繼電器接點的動作較慢，通常由發(fā)出驅(qū)動信號到接點動作到位需要十 幾毫秒到幾十毫秒的延時時間。為了實現(xiàn)同步開關(guān)功能，控制電路需要準(zhǔn)確測量電源的相 位，并且能夠確定磁保持繼電器接點的動作延時時間，以便提前發(fā)出磁保持繼電器驅(qū)動信 號，從而保證磁保持繼電器接點在需要的時刻動作到位。由于工頻交流電源的周期是20毫秒，在一個工頻周期里，電源電壓會出現(xiàn)兩次峰 值和兩次過零點，過零時刻與峰值時刻的間隔只有5毫秒，如果接點閉合或者斷開的過程 為十幾毫秒到幾十毫秒，那么在接點閉合或者斷開的過程中，接點間的電壓就有若干次達 到電源電壓的峰值，因此就有可能發(fā)生電弧預(yù)燃與重燃現(xiàn)象。接點的運動速度越慢，發(fā)生電 弧預(yù)燃與重燃現(xiàn)象的可能性就越大。為了消除電弧預(yù)燃與重燃現(xiàn)象，本實用新型提高磁保持繼電器的接點動作速度， 使磁保持繼電器接點閉合或者斷開的動作時間小于5毫秒，從而避免電弧預(yù)燃與重燃現(xiàn) 象。在接點閉合的過程中，因為選擇為電壓過零閉合所以驅(qū)動信號要提前，如果接點的閉合 過程為5毫秒，那么就要在電壓為峰值時發(fā)出驅(qū)動信號，在接點動作的過程中，接點距離在 不斷減小，絕緣強度也在不斷地減小，但是接點間的電壓也在不斷地減小，直至電壓為零時 接點閉合，因此不會出現(xiàn)電弧預(yù)燃現(xiàn)象。同樣的道理，在接點斷開的過程中，因為選擇為電 流過零斷開，如果接點的斷開動作過程為5毫秒，那么在接點開始斷開時，由于電流為零因 此沒有電弧，斷開以后，接點距離在不斷增加，絕緣強度也在不斷地增加，接點間的電壓也 在不斷地增加，由于接點的斷開距離與接點間的電壓升高速度一致，當(dāng)電壓升高至峰值時，接點已經(jīng)完成斷開動作到位，有足夠的絕緣強度，因此不會出現(xiàn)電弧重燃現(xiàn)象。制造具有快速動作接點的磁保持繼電器是比較復(fù)雜的，本實用新型通過研究發(fā)現(xiàn) 提高磁保持繼電器的線圈驅(qū)動電壓可以提高磁保持繼電器的接點動作速度，由于磁保持繼 電器的線圈是間歇驅(qū)動的，因此適當(dāng)提高線圈的驅(qū)動電壓不會對磁保持繼電器的安全運行 造成影響，卻為消除電弧預(yù)燃與重燃現(xiàn)象提供了有效手段。還不僅如此，由于每一個磁保持 繼電器的接點運動速度是不一致的，因此為正確實現(xiàn)同步開關(guān)功能增加了難度。提高了接 點運動速度，也就減小了各個磁保持繼電器的動作時間的偏差，使得同步開關(guān)功能比較容 易實現(xiàn)。本實用新型通過實驗實測表明，將磁保持繼電器的線圈驅(qū)動電壓提高至額定電壓 的三倍不會產(chǎn)生任何問題，但通常可以將接點閉合與斷開動作時間減少到5毫秒以內(nèi)。磁保持繼電器在閉合過程中一定有一個回跳動作，同時由于磁保持繼電器的機械 物理特性，一旦接近繼電器的疲勞壽命，其閉合或斷開的時間就有所變化，這個變化量會比 正常情況下的兩次閉合或斷開的變化量大得多，這樣通過檢測閉合和斷開的時間變化量就 可提前預(yù)知繼電器的工作情況，及時發(fā)出告警信號更換新的開關(guān)，避免因繼電器失效引起 無功補償裝置工作不正常。所述的同步開關(guān)具有繼電器壽命及故障檢測功能，當(dāng)繼電器不 能閉合或斷開時，主動輸出故障信號；當(dāng)繼電器的閉合或斷開時間與前面平均值有較大變 化時，輸出繼電器接近機械疲勞壽命信號。所述檢測控制電路能夠?qū)﹄娫措妷旱南嘈蜻M行識別，當(dāng)電源相序改變時，根據(jù)相 序改變磁保持繼電器Jl，J2的閉合、斷開時序。有益效果本實用新型所述的用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)包括以下 優(yōu)點減少電容器的投切涌流，提高電容器的使用壽命；由于不使用可控硅元件，減少了開 關(guān)的故障點，提高了開關(guān)兩端的耐壓能力，也提高了開關(guān)的可靠性；同時擴大了開關(guān)的適應(yīng) 性，可使用在諧波電壓超過8%的用電環(huán)境；降低了無功補償投切開關(guān)的成本；通過對反饋 狀態(tài)的檢測，可及時判斷出開關(guān)的工作狀況。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做更進一步的具體說明，本實用新型 的上述和/或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。

圖1為本實用新型的電氣連接圖。圖2為本實用新型包括檢測控制電路的電氣電路圖。圖3a和圖北為本實用新型中電壓相序過零檢測電路圖。圖如和圖4b為本實用新型中電流過零檢測電路圖。圖5為本實用新型中磁保持繼電器驅(qū)動電路圖。圖6為本實用新型中磁保持繼電器動作檢測電路圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型所述實施例的電氣連接圖。圖中的Jl、J2為磁保持繼電器，CTl、 CT2為電流互感器，C為三相電力電容器，CKDL為檢測控制電路。在同步開關(guān)中包括2只磁 保持繼電器J1、J2，兩只電流互感器CT1、CT2及相應(yīng)的檢測控制電路，控制一臺三相電力電 容器C，磁保持繼電器Jl的接點輸入端連接A相電源，磁保持繼電器Jl的接點輸出端連接 三相電力電容器C的第一端，B相電源電容器的第二端，磁保持繼電器J2的接點輸入端連
7接C相電源，磁保持繼電器J3的接點輸出端連接電容器C的第三端。磁保持繼電器接點 的閉合與斷開操作受檢測控制電路CKDL控制，所有磁保持繼電器的接點閉合與斷開時刻 都與電源的相序和相位密切相關(guān)，因此屬于同步開關(guān)，利用同步開關(guān)的功能可以實現(xiàn)電容 器的無涌流投入與電流過零切除。如圖1所示，當(dāng)同步開關(guān)上電后，檢測控制電路先檢測三相的相序，判斷出正確的 三相相序A，B、C，當(dāng)投入電容器時，檢測控制電路首先測量C、B相線電壓的過零點，如果磁 保持繼電器J2的閉合動作時間為5毫秒，則在測量到過零點之后5毫秒時發(fā)出磁保持繼電 器J2的閉合驅(qū)動信號，磁保持繼電器J2正好在C、B相線電壓的下一個過零點閉合。同時 根據(jù)磁保持繼電器Jl的閉合動作時間t，延時15miTt的時間發(fā)出磁保持繼電器Jl的閉合驅(qū)動信號，此時磁保持繼電器Jl在A相相電壓下一個過 零點閉合，這就是投入電容器時的同步操作，從而實現(xiàn)了電容器的無涌流投入。當(dāng)切除電容器時，控制電路首先測量電流互感器CTl電流的過零點，如果磁保持 繼電器Jl的斷開動作時間(從驅(qū)動信號發(fā)出到接點開始分離)為3毫秒，則在測量到過零 點之后7毫秒時發(fā)出磁保持繼電器Jl的斷開驅(qū)動信號，此時磁保持繼電器Jl在A相電流 為零斷開。同時根據(jù)磁保持繼電器J2的斷開動作時間tl，延時15miTtl的時間發(fā)出磁保持 繼電器J2的斷開驅(qū)動信號，此時磁保持繼電器J2在C相電流為零斷開。。這就是切除電容 器時的同步操作，從而實現(xiàn)了電容器的電流過零切除?？刂齐娐诽峁┑拇疟３掷^電器驅(qū)動電壓為磁保持繼電器額定驅(qū)動電壓的2倍左 右，從而使磁保持繼電器接點的動作速度足夠快。圖2為本實用新型實施例的檢測控制部分電路圖。圖中包括三相電壓相序及過 零檢測電路1，A相電流互感器2 (即電流互感器CT1)、C相電流互感器3 (即電流互感器 CT2)、電流過零檢測電路4，單片機5，磁保持繼電器驅(qū)動電路7，磁保持繼電器8 (即磁保持 繼電器Jl、J2)、磁保持繼電器通斷檢測電路9。電源電壓與電壓相序過零檢測電路1連接， 電壓相序過零檢測電路1與單片機5連接；電流互感器2、3與電流過零檢測電路4連接，電 流過零檢測電路4與單片機5連接；磁保持繼電器驅(qū)動電路7與單片機5連接，磁保持繼電 器8與磁保持繼電器驅(qū)動電路7連接，磁保持繼電器通斷檢測電路9與磁保持繼電器8，單 片機5與磁保持繼電器通斷檢測電路9連接構(gòu)成輸入輸出閉環(huán)。下面結(jié)合圖2說明檢測控制電路的一種具體實現(xiàn)方式當(dāng)同步開關(guān)上電后，電壓 相序及過零檢測電路1產(chǎn)生電壓的過零信號脈沖，送至單片機5，單片機根據(jù)每相過零脈沖 之間的時間間隔，判斷出三相電壓的相序，接收到控制型號后根據(jù)相序情況確定控制A相， C相磁保持繼電器驅(qū)動電路7投入或切除電容器10，控制磁保持繼電器驅(qū)動電路7開關(guān)磁 保持繼電器8，單片機5根據(jù)檢測到的磁保持繼電器通斷檢測電路9狀態(tài)變化的時刻，判定 當(dāng)前投入或切除的時刻偏離過零點的時間t，在下次投入或切除結(jié)合這次的時間偏移t調(diào) 整控制信號相對過零點的時刻，每次投入或切除，單片機5都重復(fù)這個過程，并計算前面幾 次的磁保持繼電器8動作平均時間T，當(dāng)最近一次的磁保持繼電器8動作時間超過平均值T 誤差一倍以上，就判定磁保持繼電器8接近疲勞壽命，輸出報警信號。如果沒有檢測到預(yù)期 的磁保持繼電器8開關(guān)狀態(tài)，輸出開關(guān)故障告警信號。圖3a和圖北為本實用新型實施實例的三相電壓相序及過零檢測電路，包括兩路 電壓過零檢測電路，分別檢測A、B相間和B、C相間電壓過零。下面結(jié)合圖3a說明C、B相間過零電路，該電路包含限流電阻R3、限流電阻R5和一對反并聯(lián)的光耦U2、U3，以及兩個串 聯(lián)的施密特觸發(fā)反向器U1A、U1B，光耦U2和光耦U3的集電極并接，不管A、B相間電壓正向 還是反向過零時，光耦U2和光耦U3都不導(dǎo)通，集電極并接后經(jīng)電阻Rl上拉到電源+5V輸 出高電平，在A、B相間電壓不過零時，在A相電壓大于B相電壓時，光耦U2導(dǎo)通，在B相電 壓大于A相電壓時光耦U3導(dǎo)通，光耦U2和光耦U3集電極并接組成OC方式輸出，這樣光耦 U2賀U3總有一個導(dǎo)通，將電平拉低，輸出低電平，經(jīng)過兩個施密特觸發(fā)反向器U1A，UlB整 形接入后端單片機5。同樣如圖北所示，A、B兩相過零檢測信號經(jīng)整形輸出信號接入單片 機5，單片機5根據(jù)兩個信號的時間間隔判斷出A、B、C之間的相序，完成過零及相序檢測。圖如和圖4b為本實用新型實施實例的電流過零檢測電路，該電路包括兩路電流 過零檢測電路，分別檢測A相和C相電流過零。下面結(jié)合圖如說明A相電流過零電路，該 電路包含電流互感器T10，電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13，電容C10，運算放大電路 UlOA以及比較器U11A，電阻Rll和電容ClO并接在TlO的輸出端，外部電流信號接入互感 器TlO的Ia+和Ia-，經(jīng)過互感器隔離變換，電流流過Rll產(chǎn)生一個電壓信號，經(jīng)過電阻R13， 接入運算放大器UlOA的輸入正端3腳，運算放大器UlOA的輸入負2腳和輸出1腳直接短 接，組成一個電壓跟隨器，將輸入正端3腳的電壓同步輸出給電壓比較器UllA的比較輸入 正端3腳，電壓比較器UllA的比較輸入負端2腳，在輸入電壓Ia+大于Ia-時，UlOA組成 電壓跟隨電路將正的電壓信號輸出到電壓比較器UllA的正端，電壓比較器UllA的輸出腳 1輸出正電平，經(jīng)過電阻R12以及電阻RlO對電源分壓以后Ia_Zero仍是高電平，在輸入電 壓Ia+小于Ia-時，運算放大器UlOA組成電壓跟隨電路將負的電壓信號輸出到電壓比較器 UllA的正端，電壓比較器UllA的輸出腳1輸出負電平，經(jīng)電阻R12和電阻RlO對電源分壓 以后Ia_Zero是低電平，在Ia+和Ia-相等的時候，Ia_Zero最終輸出零電平，Ia+和Ia-信 號從高到低，Ia_Zero輸出從高變換到低，完成一次電流從正到負的過零檢測，反之，Ia+和 Ia-信號從低到高，Ia_Zer0輸出從低變換到高，完成一次電流從負到高的過零檢測。圖4b 所示為C相電流過零檢測電路，其結(jié)構(gòu)與A相電流過零檢測電路相同。圖5為本實用新型實施實例的磁保持繼電器驅(qū)動電路。該電路有兩個PNP三極管 Q5、Q6和兩個NPN三極管Q3、Q4組成H橋式驅(qū)動電路，三極管Q5和三極管Q4的集電極接 與繼電器驅(qū)動線圈一端連接，三極管Q3和三極管Q6的集電極和繼電器驅(qū)動線圈的另一端 連接，三極管Q5的發(fā)射極連接到驅(qū)動電源，三極管Q6的集電極連接到驅(qū)動電源，三極管Q3 和三極管Q4的集電極連接到地，三極管Q5和三極管Q6的基極分別和三極管Ql和三極管 Q2的集電極連接，控制信號switch連接在三極管Q3和三極管Q5的基極，控制信號Reset 連接三極管Q2和三極管Q4的基極?？刂菩盘朣witch為高電平，Reset為低電平，此時三極 管Q2、Q4、Q6關(guān)斷，三極管Q3、Ql導(dǎo)通，三極管Ql導(dǎo)通將三極管Q5的基極電平拉低，三極 管Q5導(dǎo)通，電流從三極管Q5的發(fā)射極流向集電極，從左到右流過繼電器線圈，流向三極管 Q3的集電極，繼電器吸合；控制信號Reset為高電平，Switch為低電平，三極管Ql、Q3、Q5 截止，三極管Q2、Q4導(dǎo)通，三極管Q2導(dǎo)通將三極管Q6的基極電平拉低，三極管Q6導(dǎo)通，電 流從三極管Q6的發(fā)射極流向集電極，從右到左流過繼電器線圈，流向三極管Q4的集電極， 繼電器復(fù)歸；在Switch和Reset同為低電平時，三極管Q1 Q6全部截止，繼電器保持原來的 狀態(tài)，單片機5控制該兩個信號不同時為高電平，完成控制繼電器的吸合、復(fù)歸動作。圖6為本實用新型實施實例的磁保持繼電器通斷檢測電路，該電路包括電阻R7、R8、R9，以及光耦U20、U21用于檢測磁保持繼電器Jl、J2的狀態(tài)，光耦U20、U21反向并聯(lián)， 輸出的集電極并接，A相電壓高于C相時，光耦U20導(dǎo)通，輸出低電平，電壓C相高于A相 時，光耦U21導(dǎo)通，輸出低電平；實現(xiàn)無論是電壓A相高于電壓C相還是電壓C相高于電壓 A相都輸出低電平，利用三相電每兩相相差120度，這樣繼電器在C相為零時投入，立即檢 測到繼電器的閉合狀態(tài)，A相投入，光耦U20、U21 二極管兩端電壓等電位，始終輸出低電平。 斷開時，先斷開磁保持繼電器J2，此時磁保持繼電器Jl為閉合狀態(tài)，A相和C相相差120度， 此時光耦U21、U20的二極管兩端一定存在電壓差，由于光耦U20、U21為反并聯(lián)連接，總有一 個是導(dǎo)通輸出低電平，Statel端輸出為低?？焖俚臋z測^atel端低電平出現(xiàn)判斷出磁保持 繼電器J2斷開。磁保持繼電器Jl斷開時，此時磁保持繼電器J2已經(jīng)斷開，光耦U20、U21 二極管兩端不存在電壓，光耦U20、U21都不導(dǎo)通Jtatel端輸出高電平，快速檢測Matel 端高電平出現(xiàn)判斷出磁保持繼電器Jl斷開。通過檢測了繼電器的動作時刻，反映動作時 間，計算繼電器的動作時間，自動調(diào)整到電壓過零時刻投入，電流過零時刻切除。 本實用新型提供了一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)的思路及方法， 具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng) 指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做 出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。本實施例中未明確 的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)，其特征在于，包括三相電源輸入、磁 保持繼電器J1、磁保持繼電器J2、電流互感器CT1、電流互感器CT2以及檢測控制電路；所述磁保持繼電器Jl的接點輸入端連接三相電源輸入的A相電源，磁保持繼電器Jl 的接點輸出端通過電流互感器CTl連接三相電力電容器的第一端，三相電源輸入的B相電 源直接連接三相電力電容器的第二端，磁保持繼電器J2的接點輸入端通過電流互感器CT2 連接三相電源輸入的C相電源，磁保持繼電器J2的接點輸出端連接三相電力電容器的第三 端；所述三相電源輸入的各相以及電流互感器CTl和電流互感器CT2分別連接檢測控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)，其特征在 于，所述檢測控制電路包括單片機、電流過零檢測電路、三相電壓相序及過零檢測電路、磁 保持繼電器驅(qū)動電路以及磁保持繼電器通斷檢測電路；所述電流過零檢測電路輸入端連接電流互感器CTl和電流互感器CT2，輸出端連接單 片機；所述三相電壓相序及過零檢測電路連接在三相電源輸入與單片機之間；所述磁保持繼電器驅(qū)動電路連接在磁保持繼電器J1、磁保持繼電器J2與所述單片機 之間；所述磁保持繼電器通斷檢測電路分別連接磁保持繼電器Jl和磁保持繼電器J2，并與 所述三相電力電容器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)，其特征 在于，所述的檢測控制電路為磁保持繼電器Jl和磁保持繼電器J2的控制線圈提供比額定 電壓高一倍以上的電壓作為操作驅(qū)動電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)，其特征在 于，所述三相電壓相序及過零檢測電路分別設(shè)置在A相和B相間，以及B相和C相間；所述三相電壓相序及過零檢測電路包括兩個并聯(lián)的限流電阻，每個電阻后連接一個光 耦，兩個光耦的集電極并接后通過兩個串接的施密特觸發(fā)反向器連接單片機。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)，其特征在 于，所述電流過零檢測電路包含依次串聯(lián)的電流互感器、運算放大電路以及比較器，用于將 正弦波電流信號被轉(zhuǎn)化為方波信號輸入到單片機。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)，其特征在 于，所述磁保持繼電器驅(qū)動電路包括兩個PNP三極管和兩個NPN三極管組成H橋式驅(qū)動電 路，兩個PNP三極管的集電極接與繼電器驅(qū)動線圈的一端，兩個NPN三極管的集電極和繼電 器驅(qū)動線圈的另一端連接；兩個PNP三極管包括三極管Q5和三極管Q6，兩個NPN三極管包 括三極管Q3和三極管Q4 ；其中三極管Q5的發(fā)射極連接電源，三極管Q6的集電極連接電源，三極管Q3和三極管 Q4的集電極連接到地，三極管Q5和三極管Q6的基極分別和三極管Ql以及三極管Q2的集 電極連接，控制信號端switch連接三極管Q3和三極管Q5的基極，控制信號端Reset連接 三極管Q2和三極管Q4的基極。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)，其特征在于，所述磁保持繼電器通斷檢測電路包括兩個檢測部分，分別為檢測狀態(tài)^atel部分和狀 態(tài)信號Mate2部分；檢測狀態(tài)Matel部分用于三相電源的相序、正序時檢測下半部分； 狀態(tài)信號^ate2部分用于逆序時檢測使用上半部分； 檢測狀態(tài)^atel部分由兩個光耦反向并聯(lián)后連接磁保持繼電器J2 ； 狀態(tài)信號^ate2部分由兩個光耦反向并聯(lián)后連接磁保持繼電器J1。
專利摘要本實用新型公開了用于控制三相電力電容器投切的同步開關(guān)，包括三相電源輸入、兩個磁保持繼電器、兩個電流互感器以及檢測控制電路；磁保持繼電器J1的接點輸入端連接三相電源輸入的A相，磁保持繼電器J1的接點輸出端通過電流互感器CT1連接三相電力電容器的第一端，三相電源輸入的B相直接連接三相電力電容器的第二端，磁保持繼電器J2的接點輸入端通過電流互感器CT2連接三相電源輸入的C相，磁保持繼電器J2的接點輸出端連接三相電力電容器的第三端；三相電源輸入的各相以及電流互感器CT1和電流互感器CT2分別連接檢測控制電路。本實用新型提高電容器的使用壽命，提高了開關(guān)兩端的耐壓能力，降低了無功補償投切開關(guān)的成本。
文檔編號H02J3/18GK201928031SQ20102066372
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者徐魁, 方健, 李幫家, 羅海清, 鄭堅, 黃金 申請人:江蘇南自通華電力自動化有限公司