專利名稱：一種斷路器防誤合閘控制方法及實現(xiàn)該方法的電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于ー種斷路器合閘控制的方法和電路，涉及ー種通過檢測負載線路是否存在短路故障而決定是否允許斷路器合閘以及執(zhí)行合閘的操作和裝置。更具體地，是ー種無須施加危險電壓，仍能探知負載線路的情形，進而防止斷路器在負載線路短路故障狀態(tài)下錯誤地進行合閘，從根本上杜絕超大電流沖擊事故出現(xiàn)的控制方法和電路。斷路器在線路短路故障狀態(tài)下錯誤地進行合閘，稱之為“誤合閘”。防止斷路器誤合閘的措施，稱之為“防誤合閘”。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，斷路器合閘控制的電子裝置已有很多，功能也越來越齊全，但是，電路也越來越復雜。如何采用簡單的步驟以及低成本的結構實現(xiàn)完善的控制，已成為本行業(yè)技術人員追求的目標?，F(xiàn)有裝置中，有采用通過串接電阻器向負載線路輸入市電對負載線路進行檢測的。這本身便存在一種危險這些裝置在斷路器分斷狀態(tài)下，沒有使負載徹底脫離電網(wǎng)，部分市電電壓被施加到負載線路上，因而存在人身觸電和負載線路中設備帶電的重大安全隱患問題。另外，現(xiàn)有裝置中，也有采用直接測量負載線路直流電阻值的。由于實際的用電線路往往有很多電感性和電容性的負載，直流電阻值并不能反映負載線路的真實阻抗，因而這種方法會產(chǎn)生很大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所創(chuàng)造的方法和電路，是在供電線路中處于分斷狀態(tài)的斷路器合閘之前，首先對負載線路進行檢測；在檢測期間若發(fā)現(xiàn)負載線路是正常的，則允許斷路器合閘；而在檢測期間一旦檢測到短路故障，馬上進行鎖定，不允許斷路器合閘，即具有對負載線路故障進行監(jiān)測的作用。本斷路器防誤合閘控制方法及電路，在試圖對原先曾經(jīng)檢測到存在短路故障的負載線路再次進行合閘的開始時刻，將重新對負載線路進行檢測；若發(fā)現(xiàn)負載線路回復正常，則能對原先的鎖定狀態(tài)進行解鎖。本方法及電路在檢測前首先確認斷路器是處于分斷狀態(tài)，且確保合閘前讓檢測部分退出，從而能夠保證外界電源不會對檢測部分產(chǎn)生影響及損害。因此，發(fā)明的目的是要提供ー種防止斷路器在負載線路存在短路故障或嚴重超負載的情形下合閘的、在負載線路正常后能夠自動解鎖以便反復使用的斷路器防誤合閘控制方法和電路。發(fā)明進一歩的目的是，在上述的基礎上提供ー種能夠保證外界電源不會對檢測部分產(chǎn)生影響的對負載線路的檢測方法，從而從根本上杜絕由于在檢測時將市電直接或部分加入負載線路而產(chǎn)生的安全隱患。
發(fā)明更進ー步的目的是，在上述的基礎上提供一種采用與市電頻率相同的測試信號的檢測方法，從而使檢測結果接近負載線路的實際狀態(tài)。本發(fā)明的方法是這樣實現(xiàn)的
ー種斷路器防誤合閘控制方法，其步驟是
(1)由一個エ頻電壓峰值恒定電路產(chǎn)生一個頻率與市電電網(wǎng)頻率相同、電壓峰值不受供電電壓波動影響的恒定的測試信號；
(2)由一個復位許可電路判別斷路器是處于分斷狀態(tài)還是接通狀態(tài)，且只有在斷路器處于分斷狀態(tài)下才允許復位電路動作；
(3)在復位電路被許可動作的情況下，當手動按通復位按鈕時，由ー個時序電路同時發(fā)出第一時序信號Tl和第二時序信號T2，其中，第二時序信號長度t2 >第一時序信號長度tl ；
(4)依據(jù)第二時序信號T2產(chǎn)生的同吋，由ー個禁閘電路禁止斷路器驅(qū)動電路合閘動
作；
(5)依據(jù)第一時序信號Tl產(chǎn)生的同時，由一個檢測執(zhí)行電路使ー個取樣電路接入負載線路；
(6)取樣電路接入負載線路后，由一個檢測電路在第一時序信號Tl的時間內(nèi)對取樣電路的輸出信號進行處理，井向鎖解電路輸出其結果當線路正常時，輸出解鎖信號；而一旦發(fā)現(xiàn)線路存在短路故障，則立即輸出鎖定信號；
(7)依據(jù)第二時序信號T2產(chǎn)生的同吋，由一個脈沖電路產(chǎn)生一個脈沖信號；
(8)鎖解電路依據(jù)從檢測電路輸入的解鎖信號，在上述脈沖信號的作用下形成允許合閘的控制信號，或依據(jù)從檢測電路輸入的鎖定信號形成不允許合閘的控制信號；
(9)依據(jù)第一時序信號Tl結束的同吋，檢測執(zhí)行電路使取樣電路脫離負載線路；
(10)依據(jù)第二時序信號T2結束的同時，禁閘電路不再禁止斷路器驅(qū)動電路動作；
(11)在第二時序信號T2結束后，合閘驅(qū)動電路依據(jù)鎖解電路的允許合閘控制信號，對斷路器的電動操作機構進行合閘動作的控制。這樣，在檢測期間，當負載線路正常吋，檢測電路將輸出代表線路正常的信號，并據(jù)此向鎖解電路提供解鎖信號，于是，鎖解電路便輸出ー個允許合閘的信號，合閘驅(qū)動電路可在隨后驅(qū)動電動操作機構使斷路器合閘。同時，在檢測期間，任ー時刻一旦發(fā)現(xiàn)負載線路存在短路故障，檢測電路將輸出代表線路故障的信號，并據(jù)此向鎖解電路提供一個鎖定信號，鎖解電路便輸出ー個不再改變的不允許合閘的信號，斷路器驅(qū)動電路便不能使斷路器合閘。因此，鎖解電路具有對故障取樣電路輸出的信號進行監(jiān)測的作用，并具有鎖定故障的功能。再者，脈沖信號在第二時序T2產(chǎn)生的瞬間產(chǎn)生，并依據(jù)檢測電路輸出的信號而起作用。當線路正常時，解鎖信號使脈沖信號作用于鎖解電路使其解除鎖定狀態(tài)。因此，在檢測開始時，即具有對故障排除后的負載線路進行重新識別的功能。還有，由于禁閘電路在整個第二時序信號T2期間均禁止斷路器驅(qū)動電路合閘動作，且第二時序信號長度t2 >第一時序信號長度tl ;而在第一時序信號Tl產(chǎn)生時取樣電路接入負載線路，Tl結束時取樣電路脫離負載線路，也就是取樣電路在負載線路完全脫離市電的情況下才會接入，而且在取樣電路接入負載線路期間斷路器不能進行合閘動作，因此，能夠保證取樣電路不會受到市電電源的影響。理想的是，上述方法步驟(6)中，系由一個エ頻電壓峰值恒定電路通過ー個取樣電阻向一個四端網(wǎng)絡的輸入端提供一個與電網(wǎng)隔離的、電壓很低且峰值恒定、波形接近方波的エ頻測試電壓；四端網(wǎng)絡的輸出端與負載線路連接，由此四端網(wǎng)絡輸入端的特性阻抗與四端網(wǎng)絡輸出端的反射阻抗形成了ー個并聯(lián)阻抗Z0，該阻抗與取樣電阻串連，而四端網(wǎng)絡的另ー個輸入端連接于エ頻電壓峰值恒定電路上構成回路，由并聯(lián)阻抗ZO與取樣電阻的連接點引出取樣信號，作為取樣電路的輸出信號，從而獲得代表負載線路正?；蚨搪饭收系男盘枴Ｓ纱双@得的方法，檢測時無須將市電直接或部分加入負載線路，從而能夠從根本上杜絕在負載線路中施加危險電壓而可能引發(fā)的安全隱患。本發(fā)明的電路是這樣實現(xiàn)的
ー種斷路器防誤合閘控制電路，其特點是，包括
ー個エ頻電壓峰值恒定電路，產(chǎn)生一個頻率與市電電網(wǎng)頻率相同、電壓峰值不受供電電壓波動影響的恒定的測試信號；
ー個復位許可電路，依據(jù)斷路器是處于分斷或是接通狀態(tài)，判別許可或禁止復位電路動作；
ー個復位電路，包括一個用于操作的復位按鈕；
ー個時序電路，在復位操作的同時產(chǎn)生第一時序信號Tl和第二時序信號T2，其中，第ニ時序信號長度t2 >第一時序信號長度tl ；
ー個檢測執(zhí)行電路，依據(jù)第一時序信號Tl產(chǎn)生或結束，使取樣電路接入或脫離負載線 路；
所述取樣電路，依據(jù)檢測執(zhí)行電路使其接入負載線路期間，產(chǎn)生ー個與負載線路阻抗緊密相關的取樣信號Ut ；
ー個檢測電路，對取樣電路輸出的取樣信號Ut進行判別處理井向一個鎖解電路輸出其結果P :當負載線路正常時，輸出解鎖信號，當一旦發(fā)現(xiàn)負載線路存在短路故障，即輸出鎖定信號；
ー個禁閘電路，依據(jù)第二時序信號T2期間，禁止合閘驅(qū)動電路合閘動作；
ー個脈沖電路，依據(jù)第二時序信號T2產(chǎn)生的同時，產(chǎn)生一個脈沖信號；
所述鎖解電路，依據(jù)檢測電路輸出的解鎖信號，在脈沖電路的脈沖信號的作用下，解除原先或許存在的鎖定狀態(tài)并形成允許合閘的控制信號，或依據(jù)檢測電路輸出的鎖定信號形成不允許合閘的控制信號并予以鎖定；
所述合閘驅(qū)動電路，依據(jù)從鎖解電路輸入的允許合閘的控制信號、以及依據(jù)第二時序信號T2的結束，對斷路器的電動操作機構進行合閘動作的控制。通過上述電路的協(xié)調(diào)配合，可實現(xiàn)本發(fā)明的方法。上述取樣電路中，包括四端網(wǎng)絡和取樣電阻。四端網(wǎng)絡的輸出端與輸入端在結構上是高度耐壓絕緣的。四端網(wǎng)絡的輸出端在檢測期間連接負載線路，此時其綜合阻抗與負載線路的阻抗密切相關。根據(jù)四端網(wǎng)絡原理，四端網(wǎng)絡輸出端向輸入端的反射阻抗與四端網(wǎng)絡輸入端的特性阻抗形成了并聯(lián)阻抗Z0，且エ頻電壓峰值恒定電路向取樣電阻和四端網(wǎng)絡的輸入端注入恒定的測試信號，于是在并聯(lián)阻抗ZO上就產(chǎn)生了與負載線路阻抗緊密關聯(lián)的電壓取樣信號。由于檢測期間接入負載線路的取樣電路與電網(wǎng)完全隔離，因此，能夠做到對用戶絕對安全，解決了以往檢測中即使斷路器分斷但負載線路仍帶有危險電壓而存在的安全隱患問題。同吋，檢測時的測試信號來自工頻恒壓源，其頻率與線路負載的實際工作頻率ー致，從而提高了檢測結果的近似度和可信性。本發(fā)明的方法和電路，其步驟簡單有效，且控制完善，相應電路的結構也較為簡単。圖面說明


圖1是本發(fā)明“斷路器防誤合閘控制方法實現(xiàn)電路”方框 圖2是電源供給電路原理圖(包括整流穩(wěn)壓電路、エ頻電壓峰值恒定電路)及各接點的電平波形 圖3是時序控制電路原理圖(包括復位許可電路、復位電路、時序電路)及各接點的電平波形 圖4是檢測及故障取樣電路原理圖(包括檢測執(zhí)行電路、取樣電路、檢測電路)及負載正常狀態(tài)下與負載短路狀態(tài)下各接點的電平波形 圖5是斷路器驅(qū)動電路原理圖(包括禁閘電路、脈沖電路、鎖解電路、合閘驅(qū)動電路)及正常狀態(tài)下的合閘驅(qū)動、負載短路故障下的鎖定和故障排除后復位時的各接點的電平波形圖；
圖6是斷路器防誤合閘控制方法實現(xiàn)裝置的完整電路原理圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳述1、電源供給電路
電源供給電路包括整流穩(wěn)壓電路、エ頻電壓峰值恒定電路。參照圖2。(1.1)整流穩(wěn)壓電路
由電源變壓器BI的ー個帶中心抽頭的低壓次級繞組BR1、ニ極管Dl、D2、D3、D4、三端正電壓穩(wěn)壓器W1、三端負電壓穩(wěn)壓器W2、電容Cl、C2、C3、C4組成，向整個裝置提供対稱的正Vc、負Vs工作電源。此電路是常規(guī)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，工作過程說明省略。(1.2)エ頻電壓峰值恒定電路的工作過程
エ頻電壓峰值恒定電路由電源變壓器BI的另ー個低壓次級繞組BR2、電阻R1、穩(wěn)壓ニ極管WD1、WD2組成。(1. 2. a)電源變壓器BI的一個低壓次級繞組BR2輸出ー個幾伏的エ頻電壓Y，經(jīng)電阻Rl限流，由相向?qū)拥姆€(wěn)壓ニ極管WD1、WD2雙向削波后，形成一個被限幅的、接近方波的エ頻低電壓，此電壓將作為本方法的測試信號し由于選用的穩(wěn)壓ニ極管WDl、WD2的穩(wěn)壓值僅為エ頻電壓Y的峰值的幾分之一，因此即使供電電壓在較大范圍波動，測試信號L的波形和峰值仍能基本恒定，這樣便保證了對負載線路檢測的穩(wěn)定性和一致性。(1. 2. b)電源變壓器BI具有高的絕緣強度，因此測試信號L對電網(wǎng)具有良好的隔離度。
、時序控制電路
時序控制電路包括復位許可電路、復位電路、時序電路。參照圖3，由CMOS施密特反相|U1A、U1B、U1C、U1D、U1E、U1F (本實例采用CD40106)和圖3所示周邊元件組成。(2.1)復位許可電路的工作過程
復位許可電路由光耦合器Gl、ニ極管D5、電阻R2、R3、R4、電容C5、C6、按鈕K組成。(2.1. a)斷路器處于合閘狀態(tài)時，斷路器的輸出端即負載線路兩端Lo、No有市電電壓，經(jīng)C5降壓、D5半波導通、R2限流、C6濾波后，光耦合器Gl輸入端得到正向激勵使輸出端導通，于是B點即反相器UlA的輸入端被箝定于工作電源的正電壓Vc，即使復位開關K按通，B點的高電平也不會改變。此時，處于不允許復位狀態(tài)，復位開關不能起任何作用。(2.1. b)斷路器處于分斷狀態(tài)時，Lo、No沒有電壓，光耦合器Gl輸入端沒有激勵、輸出端截止，B點通過R4被拉高至Vc。此時，處于允許復位狀態(tài)。B點電平將取決于復位開關K是否被按通
權利要求
1.ー種斷路器防誤合閘控制方法，其步驟是 (1)由一個エ頻電壓峰值恒定電路產(chǎn)生一個頻率與市電電網(wǎng)頻率相同、電壓峰值不受供電電壓波動影響的恒定的測試信號； (2)由一個復位許可電路判別斷路器是處于分斷狀態(tài)還是接通狀態(tài)，且只有在斷路器處于分斷狀態(tài)下才允許復位電路動作； (3)在復位電路被許可動作的情況下，當手動按通復位按鈕時，由ー個時序電路同時發(fā)出第一時序信號Tl和第二時序信號T2，其中，第二時序信號長度t2 >第一時序信號長度tl ； (4)依據(jù)第二時序信號T2產(chǎn)生的同吋，由ー個禁閘電路禁止斷路器驅(qū)動電路合閘動作； (5)依據(jù)第一時序信號Tl產(chǎn)生的同時，由一個檢測執(zhí)行電路使ー個取樣電路接入負載線路； (6)取樣電路接入負載線路后，由一個檢測電路在第一時序信號Tl的時間內(nèi)對取樣電路的輸出信號進行處理，井向鎖解電路輸出其結果當線路正常時，輸出解鎖信號；而一旦發(fā)現(xiàn)線路存在短路故障，則立即輸出鎖定信號； (7)依據(jù)第二時序信號T2產(chǎn)生的同吋，由一個脈沖電路產(chǎn)生一個脈沖信號； (8)鎖解電路依據(jù)從檢測電路輸入的解鎖信號，在上述脈沖信號的作用下形成允許合閘的控制信號，或依據(jù)從檢測電路輸入的鎖定信號形成不允許合閘的控制信號； (9)依據(jù)第一時序信號Tl結束的同吋，檢測執(zhí)行電路使取樣電路脫離負載線路； (10)依據(jù)第二時序信號T2結束的同時，禁閘電路不再禁止斷路器驅(qū)動電路動作； (11)在第二時序信號T2結束后，合閘驅(qū)動電路依據(jù)鎖解電路的允許合閘控制信號，對斷路器的電動操作機構進行合閘動作的控制。
2.根據(jù)權利要求1的斷路器防誤合閘控制方法，在步驟(6)中，所述取樣電路接入負載線路，系指由四端網(wǎng)絡的輸出端與負載線路連接，并由此四端網(wǎng)絡輸入端的特性阻抗與四端網(wǎng)絡輸出端的反射阻抗形成了ー個并聯(lián)阻抗Z0，該阻抗與取樣電阻串連，而四端網(wǎng)絡的另ー個輸入端連接于エ頻電壓峰值恒源定電路，由并聯(lián)阻抗ZO與取樣電阻的連接點引出輸出信號。
3.—種斷路器防誤合閘控制電路，其特征在于，包括 ー個エ頻電壓峰值恒定電路，產(chǎn)生一個頻率與市電電網(wǎng)頻率相同、電壓峰值不受供電電壓波動影響的恒定的測試信號； ー個復位許可電路，依據(jù)斷路器是處于分斷或是接通狀態(tài)，判別許可或禁止復位電路動作； 所述復位電路，包括ー個用于復位操作的按鈕； ー個時序電路，在復位操作的同時產(chǎn)生第一時序信號Tl和第二時序信號T2，其中，第ニ時序信號長度t2 >第一時序信號長度tl ； ー個檢測執(zhí)行電路，依據(jù)第一時序信號Tl產(chǎn)生或結束，使取樣電路接入或脫離負載線路； 所述取樣電路，依據(jù)檢測執(zhí)行電路使其接入負載線路期間，產(chǎn)生ー個與負載線路阻抗緊密相關的取樣信號Ut ；ー個檢測電路，對取樣電路輸出的取樣信號Ut進行判別處理井向一個鎖解電路輸出其結果P:當負載線路正常時，輸出解鎖信號，當一旦發(fā)現(xiàn)負載線路存在短路故障，即輸出鎖定信號； ー個禁閘電路，依據(jù)第二時序信號T2期間，禁止合閘驅(qū)動電路合閘動作； ー個脈沖電路，依據(jù)第二時序信號T2產(chǎn)生的同時，產(chǎn)生一個脈沖信號； 所述鎖解電路，依據(jù)檢測電路輸出的解鎖信號，在脈沖電路的脈沖信號的作用下，解除原先或許存在的鎖定狀態(tài)并形成允許合閘的控制信號，或依據(jù)檢測電路輸出的鎖定信號形成不允許合閘的控制信號并予以鎖定； 所述合閘驅(qū)動電路，依據(jù)從鎖解電路輸入的允許合閘的控制信號、以及依據(jù)第二時序信號T2的結束，對斷路器的電動操作機構進行合閘動作的控制。
4.根據(jù)權利要求3的斷路器防誤合閘控制電路，取樣電路包含一個四端網(wǎng)絡和ー個取樣電阻，由四端網(wǎng)絡的輸出端與負載線路連接，并由此四端網(wǎng)絡輸入端的特性阻抗與四端網(wǎng)絡輸出端的反射阻抗形成了ー個并聯(lián)阻抗Z0，該阻抗與取樣電阻串連，而四端網(wǎng)絡的另一個輸入端連接于エ頻電壓峰值恒源定電路，由并聯(lián)阻抗ZO與取樣電阻的連接點引出輸出信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過檢測負載線路是否存在短路故障而決定是否允許斷路器合閘及執(zhí)行合閘的操作和裝置，是一種無須施加危險電壓，能探知負載線路情形，防止斷路器在負載線路短路狀態(tài)下錯誤地合閘，從根本上杜絕超大電流沖擊事故出現(xiàn)的控制方法和電路。裝置包括電源供給電路、時序控制電路、檢測及故障取樣電路、斷路器驅(qū)動電路，由檢測及故障取樣電路對負載線路進行檢測若負載線路正常，則允許斷路器驅(qū)動電路合閘；而一旦檢測到短路故障，進行鎖定，不允許斷路器驅(qū)動電路合閘。裝置和方法具有在負載線路正常后能自動解鎖以便反復使用的優(yōu)點，且在檢測時具有杜絕將市電直接或部分加入負載線路而產(chǎn)生隱患的安全作用。
文檔編號H02H3/08GK103066552SQ20121057991
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者麥廣宇, 麥蒔濠 申請人:麥廣宇, 麥蒔濠