一種低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，正極側(cè)電流取樣電阻一端與低壓直流系統(tǒng)正極輸出端、正極短路保護(hù)電路電流取樣端連接，另一端經(jīng)正極側(cè)電壓取樣電阻、公共電阻、負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻與低壓直流系統(tǒng)負(fù)極輸出端連接，正極側(cè)電壓取樣電阻與公共電阻的公共端與正極短路保護(hù)電路電壓取樣端連接，負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻與公共電阻的公共端與負(fù)極短路保護(hù)電路電壓取樣端連接，低壓直流系統(tǒng)負(fù)極輸出端經(jīng)負(fù)極側(cè)電流取樣電阻與負(fù)極短路保護(hù)電路電流取樣端連接，正、負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入、輸出端相應(yīng)連接，正、負(fù)極短路保護(hù)電路同時(shí)具有差電流保護(hù)子電路和/或低阻抗保護(hù)子電路外，還可具有過電流保護(hù)子電路，以實(shí)現(xiàn)差電流、過電流及低阻抗的保護(hù)。
【專利說明】一種低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種短路保護(hù)電路，尤指一種應(yīng)用于低壓直流系統(tǒng)的短路保護(hù)電路，屬于電氣工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓直流系統(tǒng)是電氣工程領(lǐng)域中常見供電系統(tǒng)。目前，為低壓直流系統(tǒng)配套的保護(hù)電器主要有框架式自動(dòng)空氣斷路器、塑殼斷路器、微型塑殼斷路器，其脫扣器有動(dòng)作電流在8倍至10倍以上額定電流的電磁式瞬時(shí)過電流脫扣器、動(dòng)作電流在3倍以上額定電流的延時(shí)過電流脫扣器、動(dòng)作電流在1.1?1.3倍及以上額定電流、動(dòng)作時(shí)間在I小時(shí)以上的熱脫扣器等，這些器件均是基于電流檢測(cè)而為低壓直流系統(tǒng)提供一種過電流保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓直流系統(tǒng)的短路保護(hù)。
[0003]隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)其內(nèi)設(shè)有的低壓直流系統(tǒng)實(shí)施精準(zhǔn)的短路保護(hù)成為一大難題。具體來說，由于光伏發(fā)電系統(tǒng)中采用的光伏發(fā)電組件的伏安特性極具非線性特征，其輸出端在短路時(shí)的電流與短路之前的正常工作電流相差無幾，因而無法依據(jù)光伏發(fā)電組件輸出端的電流變化來判斷外部短路故障，也就是說，若采用目前已有的過電流保護(hù)來對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的低壓直流系統(tǒng)實(shí)施短路保護(hù)，則無法準(zhǔn)確有效地切除短路故障，存在很大安全隱患。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，該電路為低壓直流系統(tǒng)提供了差電流保護(hù)、過電流保護(hù)以及低阻抗保護(hù)(即低電壓保護(hù))三種短路保護(hù)措施，其中的低阻抗保護(hù)特別適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的低壓直流系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0006]一種低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于:它包括正極短路保護(hù)電路、負(fù)極短路保護(hù)電路，正極側(cè)電流取樣電阻的一端與低壓直流系統(tǒng)的正極輸出端、該正極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接，該正極側(cè)電流取樣電阻的另一端依次經(jīng)由正極側(cè)電壓取樣電阻、公共電阻、負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻與該低壓直流系統(tǒng)的負(fù)極輸出端連接，該正極側(cè)電流取樣電阻與該正極側(cè)電壓取樣電阻的公共端作為負(fù)載正極端，該正極側(cè)電壓取樣電阻與該公共電阻的公共端與該正極短路保護(hù)電路的電壓取樣端連接，該正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端與該負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接，該負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻與該公共電阻的公共端與該負(fù)極短路保護(hù)電路的電壓取樣端連接，該低壓直流系統(tǒng)的負(fù)極輸出端經(jīng)由負(fù)極側(cè)電流取樣電阻與該負(fù)極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接且該負(fù)極短路保護(hù)電路的電流取樣端同時(shí)作為負(fù)載負(fù)極端，該負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端與該正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接，該正極短路保護(hù)電路、該負(fù)極短路保護(hù)電路的跳閘信號(hào)輸出端分別與該低壓直流系統(tǒng)中相應(yīng)的跳閘線圈連接，其中:該正極短路保護(hù)電路、該負(fù)極短路保護(hù)電路同時(shí)具有差電流保護(hù)子電路和/或低阻抗保護(hù)子電路。[0007]在實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)所述跳閘線圈為同一跳閘線圈或不同的跳閘線圈。
[0008]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，對(duì)于所述正極短路保護(hù)電路:
[0009]所述差電流保護(hù)子電路包括電流幅值比較器，該電流幅值比較器的一個(gè)輸入端與所述正極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端與鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的脈沖信號(hào)輸入端與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，該鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的同步控制輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端連接，電流差比較器的兩個(gè)輸入端分別與該電流幅值比較器的輸出端、所述正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接，該電流差比較器的輸出端依次經(jīng)由差電流保護(hù)判定電路、時(shí)間繼電器、差電流保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接，
[0010]所述低阻抗保護(hù)子電路包括電壓幅值比較器，該電壓幅值比較器的一個(gè)輸入端經(jīng)由反相器與所述正極短路保護(hù)電路的電壓取樣端連接而另一個(gè)輸入端與該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，電流方向鑒別器的一個(gè)輸入端與所述正極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端接比較基準(zhǔn)電壓，該電流方向鑒別器、該電壓幅值比較器的輸出端分別與電流方向開關(guān)的相應(yīng)信號(hào)接收端連接，該電流方向開關(guān)的信號(hào)輸出端依次經(jīng)由低阻抗保護(hù)判定電路、時(shí)間繼電器、低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接；
[0011]對(duì)于所述負(fù)極短路保護(hù)電路:
[0012]所述差電流保護(hù)子電路包括電流幅值比較器，該電流幅值比較器的一個(gè)輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端與鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的脈沖信號(hào)輸入端與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，該鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的同步控制輸入端與所述正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端連接，電流差比較器的兩個(gè)輸入端分別與該電流幅值比較器的輸出端、所述負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接，該電流差比較器的輸出端依次經(jīng)由差電流保護(hù)判定電路、時(shí)間繼電器、差電流保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接，
[0013]所述低阻抗保護(hù)子電路包括電壓幅值比較器，該電壓幅值比較器的一個(gè)輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的電壓取樣端連接而另一個(gè)輸入端與該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，電流方向鑒別器的一個(gè)輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端接比較基準(zhǔn)電壓，該電流方向鑒別器、該電壓幅值比較器的輸出端分別與電流方向開關(guān)的相應(yīng)信號(hào)接收端連接，該電流方向開關(guān)的信號(hào)輸出端依次經(jīng)由低阻抗保護(hù)判定電路、時(shí)間繼電器、低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接。
[0014]較佳地，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，所述正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端經(jīng)由光電耦合器與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接；所述負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端經(jīng)由光電耦合器與所述正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接。
[0015]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，除了具有差電流保護(hù)子電路和/或低阻抗保護(hù)子電路外，所述正極短路保護(hù)電路、所述負(fù)極短路保護(hù)電路還可同時(shí)具有過電流保護(hù)子電路。
[0016]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，對(duì)于所述正極短路保護(hù)電路:所述過電流保護(hù)子電路包括過電流保護(hù)判定電路，該過電流保護(hù)判定電路的輸入端與所述正極短路保護(hù)電路的所述電流幅值比較器的輸出端連接，該過電流保護(hù)判定電路的輸出端依次經(jīng)由時(shí)間繼電器、過電流保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接；
[0017]對(duì)于所述負(fù)極短路保護(hù)電路:所述過電流保護(hù)子電路包括過電流保護(hù)判定電路，該過電流保護(hù)判定電路的輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的所述電流幅值比較器的輸出端連接，該過電流保護(hù)判定電路的輸出端依次經(jīng)由時(shí)間繼電器、過電流保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接。
[0018]本實(shí)用新型除了由上述具有同步時(shí)序特點(diǎn)的模擬與邏輯混合電路構(gòu)成外，還可以采用單片機(jī)與模擬、邏輯電路混合構(gòu)成，具體實(shí)現(xiàn)為:
[0019]所述正極短路保護(hù)電路中的所述鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器、所述電流差比較器、所述差電流保護(hù)判定電路、所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、所述過電流判定用定時(shí)器、所述過電流保護(hù)判定電路、所述電流方向鑒別器、所述低阻抗判定用定時(shí)器、所述電流方向開關(guān)、所述低阻抗保護(hù)判定電路、所有所述時(shí)間繼電器由一個(gè)單片機(jī)替代；所述負(fù)極短路保護(hù)電路中的所述鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器、所述電流差比較器、所述差電流保護(hù)判定電路、所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、所述過電流判定用定時(shí)器、所述過電流保護(hù)判定電路、所述電流方向鑒別器、所述低阻抗判定用定時(shí)器、所述電流方向開關(guān)、所述低阻抗保護(hù)判定電路、所有所述時(shí)間繼電器由一個(gè)單片機(jī)替代。
[0020]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0021]本實(shí)用新型依據(jù)低壓直流系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)特征及短路故障的電路特征，為低壓直流系統(tǒng)提供了差電流保護(hù)、過電流保護(hù)以及低阻抗保護(hù)(即低電壓保護(hù))三種短路保護(hù)措施且這三種短路保護(hù)可視實(shí)際需要選擇啟用，其中的低阻抗保護(hù)特別適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的低壓直流系統(tǒng)，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的短路故障判斷準(zhǔn)確、可靠，能以最快速度切除電氣短路故障，將故障危害限制在最低范圍。
[0022]當(dāng)本實(shí)用新型應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的低壓直流系統(tǒng)中時(shí)，本實(shí)用新型可對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏發(fā)電組件的回路及外部短路故障解決已有過電流保護(hù)存在的保護(hù)靈敏性不足的問題，對(duì)區(qū)內(nèi)、區(qū)外以及區(qū)內(nèi)外異地接地短路故障提供可靠且具有選擇性的保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型的組成框圖。
[0024]圖2是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的電路圖。
[0025]圖3是本實(shí)用新型另一較佳實(shí)施例的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本實(shí)用新型低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路用于對(duì)低壓直流系統(tǒng)進(jìn)行短路保護(hù)，該低壓直流系統(tǒng)為電氣工程領(lǐng)域中常用的熟知供電系統(tǒng)，包括基本的供電電器設(shè)備，故其具體構(gòu)成不在這里詳述。
[0027]如圖1，本實(shí)用新型連接在低壓直流系統(tǒng)的正極輸出端Xl與負(fù)極輸出端X3之間，如圖，本實(shí)用新型低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路包括正極短路保護(hù)電路100、負(fù)極短路保護(hù)電路200，正極側(cè)電流取樣電阻301的一端與低壓直流系統(tǒng)的正極輸出端X1、該正極短路保護(hù)電路100的電流取樣端連接，該正極側(cè)電流取樣電阻301(即圖2中所示Rl)的另一端依次經(jīng)由正極側(cè)電壓取樣電阻302 (即圖2中所示R2)、公共電阻305 (即圖2中所示R5)、負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻304(即圖2中所示R4)與該低壓直流系統(tǒng)的負(fù)極輸出端X3連接，該低壓直流系統(tǒng)的負(fù)極輸出端X3作為該負(fù)極短路保護(hù)電路200的局部參考地(如圖2中所示G2)，該正極側(cè)電流取樣電阻301與該正極側(cè)電壓取樣電阻302的公共端作為負(fù)載正極端X2且作為該正極短路保護(hù)電路100的局部參考地(如圖2中所示G1)，該正極側(cè)電壓取樣電阻302與該公共電阻305的公共端與該正極短路保護(hù)電路100的電壓取樣端連接，該正極短路保護(hù)電路100的同步信號(hào)輸出端與該負(fù)極短路保護(hù)電路200的同步信號(hào)輸入端連接，該負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻304與該公共電阻305的公共端與該負(fù)極短路保護(hù)電路200的電壓取樣端連接，該低壓直流系統(tǒng)的負(fù)極輸出端X3經(jīng)由負(fù)極側(cè)電流取樣電阻303(即圖2中所示R3)與該負(fù)極短路保護(hù)電路200的電流取樣端連接且該負(fù)極短路保護(hù)電路200的電流取樣端同時(shí)作為負(fù)載負(fù)極端X4，負(fù)載正極端X2與負(fù)載負(fù)極端X4之間用來連接負(fù)載，該負(fù)極短路保護(hù)電路200的同步信號(hào)輸出端與該正極短路保護(hù)電路100的同步信號(hào)輸入端連接，該正極短路保護(hù)電路100、該負(fù)極短路保護(hù)電路200的跳閘信號(hào)輸出端分別與該低壓直流系統(tǒng)中相應(yīng)的跳閘線圈連接，其中:該正極短路保護(hù)電路100、該負(fù)極短路保護(hù)電路200同時(shí)具有差電流保護(hù)子電路和/或低阻抗保護(hù)子電路，換句話說，該正極短路保護(hù)電路100、該負(fù)極短路保護(hù)電路200可一起設(shè)有差電流保護(hù)子電路，或者一起設(shè)有低阻抗保護(hù)子電路，或者一起設(shè)有差電流保護(hù)子電路以及低阻抗保護(hù)子電路。
[0028]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如圖1，較佳地，正極短路保護(hù)電路100的同步信號(hào)輸出端經(jīng)由光電耦合器306與負(fù)極短路保護(hù)電路200的同步信號(hào)輸入端連接，負(fù)極短路保護(hù)電路200的同步信號(hào)輸出端經(jīng)由光電耦合器307與正極短路保護(hù)電路100的同步信號(hào)輸入端連接。
[0029]本實(shí)用新型為低壓直流系統(tǒng)提供了三種短路保護(hù)措施，除了上述差電流保護(hù)子電路實(shí)現(xiàn)的差電流保護(hù)以及上述低阻抗保護(hù)子電路實(shí)現(xiàn)的低阻抗保護(hù)(也稱為低電壓保護(hù))夕卜，還有過電流保護(hù)子電路實(shí)現(xiàn)的過電流保護(hù)，也就是說，在該正極短路保護(hù)電路100、該負(fù)極短路保護(hù)電路200同時(shí)具有差電流保護(hù)子電路和/或低阻抗保護(hù)子電路的基礎(chǔ)上，該正極短路保護(hù)電路100、負(fù)極短路保護(hù)電路200還可同時(shí)具有過電流保護(hù)子電路。
[0030]如圖1，對(duì)于正極短路保護(hù)電路100:
[0031]差電流保護(hù)子電路包括電流幅值比較器104，該電流幅值比較器104的一個(gè)輸入端(負(fù)輸入端)與正極短路保護(hù)電路100的電流取樣端連接，用于接收低壓直流系統(tǒng)正極輸出端Xl處經(jīng)由正極側(cè)電流取樣電阻301采集的電流取樣信號(hào)，而電流幅值比較器104的另一個(gè)輸入端(正輸入端)與鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103的輸出端連接，該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103的脈沖信號(hào)輸入端與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101的輸出端連接,該鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101的同步控制輸入端與負(fù)極短路保護(hù)電路200的同步信號(hào)輸出端連接，用于接收負(fù)極短路保護(hù)電路200輸出的同步電流信號(hào)，正負(fù)基準(zhǔn)電壓源102為該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103提供一正一負(fù)兩個(gè)基準(zhǔn)電壓信號(hào)(其中一個(gè)基準(zhǔn)電壓信號(hào)可由另一個(gè)基準(zhǔn)電壓信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器輸出或者經(jīng)由分壓電阻分割產(chǎn)生)，該正負(fù)基準(zhǔn)電壓源102的中間接點(diǎn)與局部參考地Gl連接，電流差比較器105的兩個(gè)輸入端分別與該電流幅值比較器104的輸出端、正極短路保護(hù)電路100的同步信號(hào)輸入端連接，分別用于接收該電流幅值比較器104輸出的電流幅值比較結(jié)果信號(hào)、負(fù)極短路保護(hù)電路200輸出的同步電流信號(hào)，該電流差比較器105的輸出端依次經(jīng)由差電流保護(hù)判定電路107、時(shí)間繼電器108、差電流保護(hù)啟動(dòng)電路109與相應(yīng)跳閘線圈401的接線端連接。
[0032]過電流保護(hù)子電路包括過電流保護(hù)判定電路111，該過電流保護(hù)判定電路111的輸入端與正極短路保護(hù)電路100的電流幅值比較器104的輸出端連接，該過電流保護(hù)判定電路111的輸出端依次經(jīng)由時(shí)間繼電器112、過電流保護(hù)啟動(dòng)電路113與相應(yīng)跳閘線圈402的接線端連接。
[0033]低阻抗保護(hù)子電路包括電壓幅值比較器115，該電壓幅值比較器115的一個(gè)輸入端(負(fù)輸入端)經(jīng)由反相器121與正極短路保護(hù)電路100的電壓取樣端連接，用于接收低壓直流系統(tǒng)正極輸出端Xl處經(jīng)由正極側(cè)電壓取樣電阻302采集的電壓取樣信號(hào)，而電壓幅值比較器115的另一個(gè)輸入端(正輸入端)與該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103的輸出端連接，電流方向鑒別器114的一個(gè)輸入端與正極短路保護(hù)電路100的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端接比較基準(zhǔn)電壓(如圖2中所示VO+)，該電流方向鑒別器114、該電壓幅值比較器115的輸出端分別與電流方向開關(guān)117的相應(yīng)信號(hào)接收端連接，該電流方向開關(guān)117的信號(hào)輸出端依次經(jīng)由低阻抗保護(hù)判定電路118、時(shí)間繼電器119、低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路120與相應(yīng)跳閘線圈403的接線端連接。
[0034]如圖1，對(duì)于負(fù)極短路保護(hù)電路200:
[0035]差電流保護(hù)子電路包括電流幅值比較器204，該電流幅值比較器204的一個(gè)輸入端(負(fù)輸入端)與負(fù)極短路保護(hù)電路200的電流取樣端連接，用于接收低壓直流系統(tǒng)負(fù)極輸出端X3處經(jīng)由負(fù)極側(cè)電流取樣電阻303采集的電流取樣信號(hào)，而電流幅值比較器204的另一個(gè)輸入端(正輸入端)與鋸齒波信號(hào)發(fā)生器203的輸出端連接，該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器203的脈沖信號(hào)輸入端與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器201的輸出端連接,該鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器201的同步控制輸入端與正極短路保護(hù)電路100的同步信號(hào)輸出端連接，用于接收正極短路保護(hù)電路100輸出的同步電流信號(hào)，正負(fù)基準(zhǔn)電壓源202為該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器203提供一正一負(fù)兩個(gè)基準(zhǔn)電壓信號(hào)(其中一個(gè)基準(zhǔn)電壓信號(hào)可由另一個(gè)基準(zhǔn)電壓信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器輸出或者經(jīng)由分壓電阻分割產(chǎn)生)，該正負(fù)基準(zhǔn)電壓源202的中間接點(diǎn)與局部參考地G2連接，電流差比較器205的兩個(gè)輸入端分別與該電流幅值比較器204的輸出端、負(fù)極短路保護(hù)電路200的同步信號(hào)輸入端連接，分別用于接收該電流幅值比較器204輸出的電流幅值比較結(jié)果信號(hào)、正極短路保護(hù)電路100輸出的同步電流信號(hào)，該電流差比較器205的輸出端依次經(jīng)由差電流保護(hù)判定電路207、時(shí)間繼電器208、差電流保護(hù)啟動(dòng)電路209與相應(yīng)跳閘線圈404的接線端連接。
[0036]過電流保護(hù)子電路包括過電流保護(hù)判定電路211，該過電流保護(hù)判定電路211的輸入端與負(fù)極短路保護(hù)電路200的電流幅值比較器204的輸出端連接，該過電流保護(hù)判定電路211的輸出端依次經(jīng)由時(shí)間繼電器212、過電流保護(hù)啟動(dòng)電路213與相應(yīng)跳閘線圈405的接線端連接。
[0037]低阻抗保護(hù)子電路包括電壓幅值比較器215，該電壓幅值比較器215的一個(gè)輸入端(負(fù)輸入端)與負(fù)極短路保護(hù)電路200的電壓取樣端連接，用于接收低壓直流系統(tǒng)負(fù)極輸出端X3處經(jīng)由負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻304采集的電壓取樣信號(hào)，而電壓幅值比較器215的另一個(gè)輸入端(正輸入端)與該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器203的輸出端連接，電流方向鑒別器214的一個(gè)輸入端與負(fù)極短路保護(hù)電路200的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端接比較基準(zhǔn)電壓(如圖2中所示VO+)，該電流方向鑒別器214、該電壓幅值比較器215的輸出端分別與電流方向開關(guān)217的相應(yīng)信號(hào)接收端連接，該電流方向開關(guān)217的信號(hào)輸出端依次經(jīng)由低阻抗保護(hù)判定電路218、時(shí)間繼電器219、低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路220與相應(yīng)跳閘線圈406的接線端連接。[0038]如圖2，較佳地，在正極短路保護(hù)電路100中:電流差比較器105可包括異或非門Ul ;差電流保護(hù)判定電路107包括D觸發(fā)器U2，該D觸發(fā)器U2的輸入端經(jīng)反相器(此處或非門U3作為反相器)與該異或非門Ul的輸出端連接，該D觸發(fā)器U2的時(shí)鐘端經(jīng)由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器106與該異或非門Ul的輸出端連接；電流方向開關(guān)117包括與門U7 ;低阻抗保護(hù)判定電路118包括D觸發(fā)器U8，該D觸發(fā)器U8的輸入端與該與門U7的輸出端連接，該D觸發(fā)器U8的時(shí)鐘端經(jīng)由低阻抗判定用定時(shí)器116與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101的輸出端連接；過電流保護(hù)判定電路111包括D觸發(fā)器U5，該D觸發(fā)器U5的輸入端經(jīng)反相器(此處或非門U4作為反相器)與電流幅值比較器104的輸出端連接，該D觸發(fā)器U5的時(shí)鐘端經(jīng)由過電流判定用定時(shí)器110與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101的輸出端連接；差電流保護(hù)啟動(dòng)電路109包括中間繼電器K1，過電流保護(hù)啟動(dòng)電路113包括中間繼電器K2，低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路120包括中間繼電器K3。
[0039]同理，較佳地，在負(fù)極短路保護(hù)電路200中:電流差比較器205包括異或非門；差電流保護(hù)判定電路207包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端經(jīng)反相器與該異或非門的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器206與該異或非門的輸出端連接；電流方向開關(guān)217包括與門；低阻抗保護(hù)判定電路218包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端與該與門的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由低阻抗判定用定時(shí)器216與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器201的輸出端連接；過電流保護(hù)判定電路211包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端經(jīng)反相器與電流幅值比較器204的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由過電流判定用定時(shí)器210與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器201的輸出端連接；差電流保護(hù)啟動(dòng)電路209、過電流保護(hù)啟動(dòng)電路213、低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路220均包括中間繼電器。
[0040]在本實(shí)用新型中，鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101和201、正負(fù)基準(zhǔn)電壓源102和202 (如采用TL431)、鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103和203、電流幅值比較器104和204、電流方向鑒別器114和214、電壓幅值比較器115和215等均為本領(lǐng)域的熟知電子器件，故其具體構(gòu)成不在這里詳述。
[0041]需要說明的是，在本實(shí)用新型中，除了因取樣點(diǎn)電壓信號(hào)的極性相反，正極短路保護(hù)電路100比負(fù)極短路保護(hù)電路200多了一個(gè)反相器121之外，正極短路保護(hù)電路100與負(fù)極短路保護(hù)電路200的內(nèi)部電路組成相同，它們的工作原理也基本相同，故圖2和圖3中未示出負(fù)極短路保護(hù)電路200的內(nèi)部電路構(gòu)造。
[0042]在實(shí)際應(yīng)用中，如圖1，各個(gè)跳閘線圈401?406可為同一跳閘線圈或不同的跳閘線圈。跳閘線圈可為脫扣器等保護(hù)器件上的跳閘線圈。
[0043]優(yōu)選地，可在本實(shí)用新型相應(yīng)位置處設(shè)置選擇開關(guān)，選擇開關(guān)可以選用保護(hù)壓板來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)實(shí)際需要來對(duì)正極短路保護(hù)電路100、負(fù)極短路保護(hù)電路200的差電流保護(hù)、過電流保護(hù)、低阻抗保護(hù)功能進(jìn)行獨(dú)立開啟或關(guān)閉控制，當(dāng)然，正極短路保護(hù)電路100、負(fù)極短路保護(hù)電路200開啟的功能應(yīng)同步一致。例如，以正極短路保護(hù)電路100為例說明，如圖2所示，圖2中設(shè)置了選擇開關(guān)S1、S2和S3，分別用來控制差電流保護(hù)功能、過電流保護(hù)功能、低阻抗保護(hù)功能的開啟與關(guān)閉，在圖2中，當(dāng)選擇開關(guān)SI接通高電平時(shí)，開啟差電流保護(hù)功能，反之，當(dāng)選擇開關(guān)SI接通低電平時(shí)，關(guān)閉差電流保護(hù)功能，同理，當(dāng)選擇開關(guān)S2接通高電平時(shí)，開啟過電流保護(hù)功能，反之，當(dāng)選擇開關(guān)S2接通低電平時(shí)，關(guān)閉過電流保護(hù)功能，當(dāng)選擇開關(guān)S3接通高電平時(shí)，開啟低阻抗保護(hù)功能，反之，當(dāng)選擇開關(guān)S3接通低電平時(shí)，關(guān)閉低阻抗保護(hù)功能。
[0044]下面主要以正極短路保護(hù)電路100為例，來說明本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的差電流保護(hù)功能、過電流保護(hù)功能、低阻抗保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)原理。
[0045]如圖2，鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101若接收到對(duì)方(負(fù)極短路保護(hù)電路200)發(fā)來的同步電流信號(hào)，則僅在同步電流信號(hào)的下降沿起同步作用(同步于下降沿)。鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101向鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103輸出時(shí)鐘脈沖信號(hào)，使得鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103在每一時(shí)鐘脈沖的上升沿觸發(fā)輸出一個(gè)鋸齒波，鋸齒波的下頂點(diǎn)與負(fù)基準(zhǔn)電壓對(duì)應(yīng)，上頂點(diǎn)與正基準(zhǔn)電壓對(duì)應(yīng)。
[0046]在鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101向鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103輸出時(shí)鐘脈沖信號(hào)的同時(shí)，其也向過電流判定用定時(shí)器110輸送時(shí)鐘脈沖信號(hào)(即過電流判定用定時(shí)器110與鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103同步工作)，過電流判定用定時(shí)器110對(duì)每一時(shí)鐘脈沖的上升沿觸發(fā)輸出一個(gè)上升沿延時(shí)的脈沖。
[0047]電流幅值比較器104的正、負(fù)輸入端分別接收鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103輸出的周期性鋸齒波信號(hào)、經(jīng)由正極側(cè)電流取樣電阻301采集的電流取樣信號(hào)，然后對(duì)其兩者之間進(jìn)行幅值比較，輸出以脈沖寬度為特征的電流幅值比較結(jié)果信號(hào)(鋸齒波信號(hào)大于電流取樣信號(hào)時(shí)，電流幅值比較器104輸出高電平，即電流幅值比較結(jié)果信號(hào)中以高電平變位輸出)。然后，該電流幅值比較結(jié)果信號(hào)分三路。
[0048]第一路作為同步電流信號(hào)經(jīng)光電耦合器U9光電隔離后向負(fù)極短路保護(hù)電路200輸出。
[0049]第二路向D觸發(fā)器U5輸送，當(dāng)開啟過電流保護(hù)功能(選擇開關(guān)S2接高電平)時(shí)，該電流幅值比較結(jié)果信號(hào)經(jīng)或非門U4反相后送入D觸發(fā)器U5的輸入端(D端)，根據(jù)整定電流對(duì)過電流判定用定時(shí)器Iio的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定,并將過電流判定用定時(shí)器110輸出的延時(shí)脈沖信號(hào)作為D觸發(fā)器U5的時(shí)鐘信號(hào)，于是，D觸發(fā)器U5基于接收的延時(shí)脈沖信號(hào)對(duì)電流幅值比較結(jié)果信號(hào)的反相信號(hào)中的脈沖寬度實(shí)現(xiàn)測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果輸出。當(dāng)流經(jīng)電流取樣電阻Rl的電流持續(xù)大于整定電流時(shí)，D觸發(fā)器U5持續(xù)輸出高電平而驅(qū)動(dòng)時(shí)間繼電器112，經(jīng)過時(shí)間繼電器112進(jìn)行時(shí)間限定后，即流經(jīng)正極側(cè)電流取樣電阻Rl的電流持續(xù)大于整定電流的時(shí)間達(dá)到時(shí)間繼電器112的限定時(shí)間后，向中間繼電器K2的線圈輸送高電平，于是線圈得電，過電流跳閘，實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)。當(dāng)流經(jīng)正極側(cè)電流取樣電阻Rl的電流低于整定電流后，在延時(shí)時(shí)間到達(dá)之前，D觸發(fā)器U5的輸出已為低電平“0”，從而該中間繼電器K2的線圈立刻失電，停止過電流保護(hù)。該過電流保護(hù)對(duì)于光伏發(fā)電組件與正、負(fù)極輸出端X1、X3之間一點(diǎn)短路或者兩點(diǎn)異地接地短路的(反方向)電流超限有可靠的過流保護(hù)作用，而對(duì)于區(qū)外的短路故障，由于沒有足夠的故障電流流經(jīng)，因而過電流保護(hù)不起作用。
[0050]第三路向異或非門Ul的一端輸送，該異或非門Ul的另一端接收負(fù)極短路保護(hù)電路200發(fā)來的同步電流信號(hào)(負(fù)極短路保護(hù)電路200輸出的電流幅值比較結(jié)果信號(hào))，于是異或非門Ul對(duì)正、負(fù)極短路保護(hù)電路100、200分別輸出的電流幅值比較結(jié)果信號(hào)進(jìn)行比較，若兩者的脈沖寬度一樣，即流經(jīng)正極側(cè)電流取樣電阻Rl的電流與流經(jīng)負(fù)極側(cè)電流取樣電阻R3的電流一樣，則輸出低電平，否則輸出高電平。當(dāng)開啟差電流保護(hù)功能(選擇開關(guān)SI接高電平)時(shí)，該異或非門Ul輸出的電平信號(hào)經(jīng)或非門U3反相后送入D觸發(fā)器U2的輸入端(D端)，同時(shí)異或非門Ul輸出的電平信號(hào)也輸送給單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器106,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器106的負(fù)邏輯輸出端輸出的脈沖信號(hào)作為D觸發(fā)器U2的時(shí)鐘信號(hào)。通過對(duì)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器106輸出的脈沖信號(hào)的寬度進(jìn)行設(shè)定(如設(shè)定脈沖信號(hào)寬度為被測(cè)電流的容許測(cè)量誤差與可靠性系數(shù)乘積)，使D觸發(fā)器U2基于接收到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器106輸出的脈沖信號(hào)，對(duì)脈沖寬度差值進(jìn)行測(cè)量(即對(duì)正、負(fù)極短路保護(hù)電路100、200分別輸出的電流幅值比較結(jié)果信號(hào)中的脈沖寬度差值進(jìn)行測(cè)量)，并將測(cè)量結(jié)果輸出。正常情況下，流經(jīng)正極側(cè)電流取樣電阻Rl的電流與流經(jīng)負(fù)極側(cè)電流取樣電阻R3的電流是一樣的，在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器106輸出脈沖信號(hào)結(jié)束之前，D觸發(fā)器U2的輸出已為低電平“0”，從而該中間繼電器Kl的線圈為失電狀態(tài)，不進(jìn)行差電流保護(hù)。當(dāng)脈沖寬度差值持續(xù)大于設(shè)定差異閾值(即在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器106輸出脈沖信號(hào)結(jié)束的時(shí)刻，D觸發(fā)器U2仍然接收高電平，差異仍然存在)時(shí)，D觸發(fā)器U2持續(xù)輸出高電平而驅(qū)動(dòng)時(shí)間繼電器108，經(jīng)過時(shí)間繼電器108進(jìn)行時(shí)間限定后，即脈沖寬度差值持續(xù)大于設(shè)定差異閾值的時(shí)間達(dá)到時(shí)間繼電器108的限定時(shí)間后，向中間繼電器Kl的線圈輸送高電平，于是線圈得電，差電流跳閘，實(shí)現(xiàn)差電流保護(hù)。當(dāng)經(jīng)差電流保護(hù)后恢復(fù)正常時(shí)，D觸發(fā)器U2又輸出低電平“0”，于是差電流保護(hù)停止。在差電流保護(hù)中，兩個(gè)光電耦合器U9、U10起到了將正負(fù)極短路保護(hù)連接在一起同步工作的作用。該差電流保護(hù)可對(duì)正、負(fù)極輸出端X1、X3中任一點(diǎn)構(gòu)成的兩點(diǎn)異地接地故障起到差電流保護(hù)作用，對(duì)因任何原因造成的正、負(fù)極輸出端X1、X3之間電流不平衡而發(fā)生的短路故障均有效，對(duì)極小的故障電流具有極聞的靈敏性。
[0051]在鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101向鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103輸出時(shí)鐘脈沖信號(hào)的同時(shí)，其也向低阻抗判定用定時(shí)器116輸送時(shí)鐘脈沖信號(hào)(即低阻抗判定用定時(shí)器116與鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103同步工作)，低阻抗判定用定時(shí)器116對(duì)每一時(shí)鐘脈沖的上升沿觸發(fā)輸出一個(gè)上升沿延時(shí)的脈沖。電流方向鑒別器114檢測(cè)流經(jīng)正極側(cè)電流取樣電阻Rl的電流方向。在本實(shí)用新型中，設(shè)定圖2中箭頭所示方向?yàn)檎９ぷ麟娏鞣较?。那么，?dāng)開啟低阻抗(低電壓)保護(hù)功能(選擇開關(guān)S3接高電平)時(shí)且當(dāng)實(shí)際電流方向與設(shè)定的正常工作電流方向一致時(shí)(電流方向鑒別器114向與門U7輸送高電平)，低阻抗保護(hù)功能才可以使用，否則低阻抗保護(hù)功能無法使用。電壓幅值比較器115的正、負(fù)輸入端分別接收鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103輸出的周期性鋸齒波信號(hào)、經(jīng)由正極側(cè)電壓取樣電阻302采集的電壓取樣信號(hào)進(jìn)行反相后得到的信號(hào)，然后對(duì)其兩者之間進(jìn)行幅值比較，輸出以脈沖寬度為特征的電壓幅值比較結(jié)果信號(hào)(鋸齒波信號(hào)大于電壓取樣信號(hào)時(shí)，電壓幅值比較器115輸出高電平，即電壓幅值比較結(jié)果信號(hào)中以高電平變位輸出)。當(dāng)?shù)妥杩贡Ｗo(hù)功能可以使用時(shí)，電壓幅值比較結(jié)果信號(hào)便會(huì)送入D觸發(fā)器U8的輸入端(D端)。
[0052]根據(jù)整定電壓對(duì)低阻抗判定用定時(shí)器116的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，并將低阻抗判定用定時(shí)器116輸出的延時(shí)脈沖信號(hào)作為D觸發(fā)器U8的時(shí)鐘信號(hào)，于是，D觸發(fā)器U8基于接收的延時(shí)脈沖信號(hào)對(duì)電壓幅值比較結(jié)果信號(hào)中的脈沖寬度實(shí)現(xiàn)測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果輸出。當(dāng)電壓取樣電阻R2上的電壓持續(xù)低于整定電壓時(shí)，D觸發(fā)器U8持續(xù)輸出高電平而驅(qū)動(dòng)時(shí)間繼電器119，經(jīng)過時(shí)間繼電器119進(jìn)行時(shí)間限定后，即正極側(cè)電壓取樣電阻R2上的電壓持續(xù)低于整定電壓的時(shí)間達(dá)到時(shí)間繼電器119的限定時(shí)間后，向中間繼電器K3的線圈輸送高電平，于是線圈得電，低阻抗跳閘，實(shí)現(xiàn)低阻抗保護(hù)。當(dāng)正極側(cè)電壓取樣電阻R2上的電壓大于整定電壓后，或者實(shí)際電流方向與設(shè)定的正常工作電流方向反向時(shí)發(fā)生短路故障，或者選擇開關(guān)S3接低電平時(shí)，在延時(shí)時(shí)間到達(dá)之前，D觸發(fā)器U8的輸出已為低電平“0”，此時(shí)該中間繼電器K3的線圈為失電，低阻抗保護(hù)停止。該低阻抗保護(hù)特別適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的低壓直流系統(tǒng)。在實(shí)際中可以發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏發(fā)電組件作為電源時(shí)在短路前后其供給的電流幾乎不變，而正、負(fù)極輸出端X1、Χ3處的電壓卻隨著外部阻抗的降低表現(xiàn)為電壓的顯著降低，因此，本實(shí)用新型利用了這個(gè)電壓顯著降低的特點(diǎn)，來對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的低壓直流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低電壓保護(hù)，用于切除任何情況下引起的正、負(fù)極輸出端Χ1、Χ3處電壓降低的短路故障。
[0053]負(fù)極短路保護(hù)電路200的差電流保護(hù)功能、過電流保護(hù)功能、低阻抗保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)原理與正極短路保護(hù)電路100基本相同，故不再在這里贅述。
[0054]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，本實(shí)用新型除了由上述具有同步時(shí)序特點(diǎn)的模擬與邏輯混合電路構(gòu)成外，還可以采用單片機(jī)與模擬、邏輯電路混合構(gòu)成。如圖3，從圖3與圖2的比較可以看出，正極短路保護(hù)電路100中的鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器101、電流差比較器105、差電流保護(hù)判定電路107、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器106、過電流判定用定時(shí)器110、過電流保護(hù)判定電路111、電流方向鑒別器114、低阻抗判定用定時(shí)器116、電流方向開關(guān)117、低阻抗保護(hù)判定電路118、時(shí)間繼電器108、112、119可由單片機(jī)UO替代。同理，負(fù)極短路保護(hù)電路200中的鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器201、電流差比較器205、差電流保護(hù)判定電路207、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器206、過電流判定用定時(shí)器210、過電流保護(hù)判定電路211、電流方向鑒別器214、低阻抗判定用定時(shí)器216、電流方向開關(guān)217、低阻抗保護(hù)判定電路218、時(shí)間繼電器208、212、219可由一個(gè)單片機(jī)來替代。在實(shí)際中，單片機(jī)選擇可發(fā)揮其替代器件所具功能的單片機(jī)即可。另夕卜，在實(shí)際中，可以設(shè)置選擇開關(guān)SI?S3并將它們與單片機(jī)連接，或者采用軟件模擬的保護(hù)壓板來實(shí)現(xiàn)選擇開關(guān)的功能。
[0055]圖3示出了由單片機(jī)與模擬、邏輯電路混合構(gòu)成的本實(shí)用新型。在實(shí)際實(shí)施中，以正極短路保護(hù)電路100為例，單片機(jī)UO可按照下面的步驟來運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)各種短路保護(hù)功倉泛。
[0056]步驟一:經(jīng)由選擇開關(guān)SI?S3關(guān)閉所有短路保護(hù)功能，單片機(jī)UO上電且關(guān)閉其所有輸出并進(jìn)行初始化(初始化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)定時(shí)器及其匹配器、A/D轉(zhuǎn)換器及系統(tǒng)狀態(tài))，開啟所有D1、AI 口的采樣中斷功能；
[0057]步驟二:滾動(dòng)檢查所有DI 口接收的采樣數(shù)據(jù)，若連續(xù)3次接收的采樣數(shù)據(jù)一致，則進(jìn)入步驟三，否則重復(fù)步驟二 ；
[0058]步驟三:經(jīng)由選擇開關(guān)S2、S3開啟過電流和低電壓保護(hù)功能，同時(shí)啟動(dòng)鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103 ；
[0059]步驟四:若單片機(jī)UO設(shè)定的時(shí)鐘脈沖的前沿到達(dá)，則接收DI 口和Al 口的采樣數(shù)據(jù)，并按照保護(hù)邏輯進(jìn)行計(jì)算處理(對(duì)電壓和電流執(zhí)行除法運(yùn)算，提供基于故障測(cè)距的距離保護(hù))，實(shí)現(xiàn)階梯、多段時(shí)限的過電流和低電壓保護(hù)，否則，等待；
[0060]步驟五:檢查負(fù)極短路保護(hù)電路200發(fā)來的同步電流信號(hào)，若存在同步電流信號(hào)，則經(jīng)由選擇開關(guān)SI開啟差電流保護(hù)功能，進(jìn)入步驟六，否則，跳至步驟七；
[0061]步驟六:單片機(jī)UO對(duì)鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行同步處理并輸出，接收DI 口和Al口的采樣數(shù)據(jù)，并按照保護(hù)邏輯進(jìn)行計(jì)算處理，實(shí)現(xiàn)差電流保護(hù)；
[0062]步驟七:單片機(jī)UO向各中間繼電器Kl?K3輸出保護(hù)邏輯計(jì)算結(jié)果；
[0063]步驟八:計(jì)算此時(shí)取樣點(diǎn)的電流和電壓；[0064]步驟九:在所有軟件模擬的D觸發(fā)器的輸出處于“O”狀態(tài)時(shí)，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)端口的請(qǐng)求任務(wù)，處理高級(jí)任務(wù)；
[0065]步驟十:若時(shí)鐘脈沖前沿到達(dá)或者無請(qǐng)求任務(wù)，則跳至步驟四，由此執(zhí)行循環(huán)處理。
[0066]從上述描述過程可以看出，鋸齒波信號(hào)發(fā)生器103分別與電流幅值比較器104、電壓幅值比較器115 —起提供了快速的電流、電壓測(cè)量功能，兩個(gè)光電耦合器U9、UlO提供了將正負(fù)極短路保護(hù)連接在一起同步工作的功能，而單片機(jī)UO通過內(nèi)部建立的多套動(dòng)作定值和多個(gè)時(shí)間繼電器，提供了階梯、多段時(shí)限的差電流、過電流和低電壓保護(hù)功能。
[0067]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0068]本實(shí)用新型依據(jù)低壓直流系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)特征及短路故障的電路特征，為低壓直流系統(tǒng)提供了差電流保護(hù)、過電流保護(hù)以及低阻抗保護(hù)(即低電壓保護(hù))三種短路保護(hù)措施且這三種短路保護(hù)可視實(shí)際需要選擇啟用，其中的低阻抗保護(hù)特別適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的低壓直流系統(tǒng)，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的短路故障判斷準(zhǔn)確、可靠，能以最快速度切除電氣短路故障，將故障危害限制在最低范圍。
[0069]當(dāng)本實(shí)用新型應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的低壓直流系統(tǒng)中時(shí)，本實(shí)用新型可對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏發(fā)電組件的回路及外部短路故障解決已有過電流保護(hù)存在的保護(hù)靈敏性不足的問題，對(duì)區(qū)內(nèi)、區(qū)外以及區(qū)內(nèi)外異地接地短路故障提供可靠且具有選擇性的保護(hù)。
[0070]以上所述是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及其所運(yùn)用的技術(shù)原理，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實(shí)用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換、簡(jiǎn)單替換等顯而易見的改變，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于:它包括正極短路保護(hù)電路、負(fù)極短路保護(hù)電路，正極側(cè)電流取樣電阻的一端與低壓直流系統(tǒng)的正極輸出端、該正極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接，該正極側(cè)電流取樣電阻的另一端依次經(jīng)由正極側(cè)電壓取樣電阻、公共電阻、負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻與該低壓直流系統(tǒng)的負(fù)極輸出端連接，該正極側(cè)電流取樣電阻與該正極側(cè)電壓取樣電阻的公共端作為負(fù)載正極端，該正極側(cè)電壓取樣電阻與該公共電阻的公共端與該正極短路保護(hù)電路的電壓取樣端連接，該正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端與該負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接，該負(fù)極側(cè)電壓取樣電阻與該公共電阻的公共端與該負(fù)極短路保護(hù)電路的電壓取樣端連接，該低壓直流系統(tǒng)的負(fù)極輸出端經(jīng)由負(fù)極側(cè)電流取樣電阻與該負(fù)極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接且該負(fù)極短路保護(hù)電路的電流取樣端同時(shí)作為負(fù)載負(fù)極端，該負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端與該正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接，該正極短路保護(hù)電路、該負(fù)極短路保護(hù)電路的跳閘信號(hào)輸出端分別與該低壓直流系統(tǒng)中相應(yīng)的跳閘線圈連接，其中:該正極短路保護(hù)電路、該負(fù)極短路保護(hù)電路同時(shí)具有差電流保護(hù)子電路和/或低阻抗保護(hù)子電路。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于: 對(duì)于所述正極短路保護(hù)電路: 所述差電流保護(hù)子電路包括電流幅值比較器，該電流幅值比較器的一個(gè)輸入端與所述正極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端與鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的脈沖信號(hào)輸入端與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，該鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的同步控制輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端連接，電流差比較 器的兩個(gè)輸入端分別與該電流幅值比較器的輸出端、所述正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接，該電流差比較器的輸出端依次經(jīng)由差電流保護(hù)判定電路、時(shí)間繼電器、差電流保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接， 所述低阻抗保護(hù)子電路包括電壓幅值比較器，該電壓幅值比較器的一個(gè)輸入端經(jīng)由反相器與所述正極短路保護(hù)電路的電壓取樣端連接而另一個(gè)輸入端與該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，電流方向鑒別器的一個(gè)輸入端與所述正極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端接比較基準(zhǔn)電壓，該電流方向鑒別器、該電壓幅值比較器的輸出端分別與電流方向開關(guān)的相應(yīng)信號(hào)接收端連接，該電流方向開關(guān)的信號(hào)輸出端依次經(jīng)由低阻抗保護(hù)判定電路、時(shí)間繼電器、低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接； 對(duì)于所述負(fù)極短路保護(hù)電路: 所述差電流保護(hù)子電路包括電流幅值比較器，該電流幅值比較器的一個(gè)輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端與鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的脈沖信號(hào)輸入端與鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，該鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的同步控制輸入端與所述正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端連接，電流差比較器的兩個(gè)輸入端分別與該電流幅值比較器的輸出端、所述負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接，該電流差比較器的輸出端依次經(jīng)由差電流保護(hù)判定電路、時(shí)間繼電器、差電流保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接， 所述低阻抗保護(hù)子電路包括電壓幅值比較器，該電壓幅值比較器的一個(gè)輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的電壓取樣端連接而另一個(gè)輸入端與該鋸齒波信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，電流方向鑒別器的一個(gè)輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的電流取樣端連接而另一個(gè)輸入端接比較基準(zhǔn)電壓，該電流方向鑒別器、該電壓幅值比較器的輸出端分別與電流方向開關(guān)的相應(yīng)信號(hào)接收端連接，該電流方向開關(guān)的信號(hào)輸出端依次經(jīng)由低阻抗保護(hù)判定電路、時(shí)間繼電器、低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于: 所述正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端經(jīng)由光電耦合器與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接；所述負(fù)極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸出端經(jīng)由光電耦合器與所述正極短路保護(hù)電路的同步信號(hào)輸入端連接。
4.如權(quán)利要求2所述的低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于: 所述正極短路保護(hù)電路、所述負(fù)極短路保護(hù)電路同時(shí)具有過電流保護(hù)子電路。
5.如權(quán)利要求4所述的低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于: 對(duì)于所述正極短路保護(hù)電路: 所述過電流保護(hù)子電路包括過電流保護(hù)判定電路，該過電流保護(hù)判定電路的輸入端與所述正極短路保護(hù)電路的所述電流幅值比較器的輸出端連接，該過電流保護(hù)判定電路的輸出端依次經(jīng)由時(shí)間繼電器、過電流保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接； 對(duì)于所述負(fù)極短路保護(hù)電路: 所述過電流保護(hù)子電路包括過電流保護(hù)判定電路，該過電流保護(hù)判定電路的輸入端與所述負(fù)極短路保護(hù)電路的所述電流幅值比較器的輸出端連接，該過電流保護(hù)判定電路的輸出端依次經(jīng)由時(shí)間繼電器、過電流保護(hù)啟動(dòng)電路與相應(yīng)所述跳閘線圈連接。
6.如權(quán)利要求2所述的低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于: 在所述正極短路保護(hù)電路中:所述電流差比較器包括異或非門；所述差電流保護(hù)判定電路包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端經(jīng)反相器與該異或非門的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與該異或非門的輸出端連接；所述電流方向開關(guān)包括與門；所述低阻抗保護(hù)判定電路包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端與該與門的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由所述低阻抗判定用定時(shí)器與所述鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接；所述差電流保護(hù)啟動(dòng)電路、所述低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路均包括中間繼電器； 在所述負(fù)極短路保護(hù)電路中:所述電流差比較器包括異或非門；所述差電流保護(hù)判定電路包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端經(jīng)反相器與該異或非門的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與該異或非門的輸出端連接；所述電流方向開關(guān)包括與門；所述低阻抗保護(hù)判定電路包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端與該與門的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由所述低阻抗判定用定時(shí)器與所述鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接；所述差電流保護(hù)啟動(dòng)電路、所述低阻抗保護(hù)啟動(dòng)電路均包括中間繼電器。
7.如權(quán)利要求5所述的低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于: 在所述正極短路保護(hù)電路中:所述過電流保護(hù)判定電路包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端經(jīng)反相器與所述電流幅值比較器的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由所述過電流判定用定時(shí)器與所述鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接；所述過電流保護(hù)啟動(dòng)電路包括中間繼電器； 在所述負(fù)極短路保護(hù)電路中:所述過電流保護(hù)判定電路包括D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的輸入端經(jīng)反相器與所述電流幅值比較器的輸出端連接，該D觸發(fā)器的時(shí)鐘端經(jīng)由所述過電流判定用定時(shí)器與所述鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接；所述過電流保護(hù)啟動(dòng)電路包括中間繼電器。
8.如權(quán)利要求5所述的低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于: 所述正極短路保護(hù)電路中的所述鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器、所述電流差比較器、所述差電流保護(hù)判定電路、所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、所述過電流判定用定時(shí)器、所述過電流保護(hù)判定電路、所述電流方向鑒別器、所述低阻抗判定用定時(shí)器、所述電流方向開關(guān)、所述低阻抗保護(hù)判定電路、所有所述時(shí)間繼電器由一個(gè)單片機(jī)替代； 所述負(fù)極短路保護(hù)電路中的所述鎖相環(huán)時(shí)鐘脈沖信號(hào)發(fā)生器、所述電流差比較器、所述差電流保護(hù)判定電路、所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、所述過電流判定用定時(shí)器、所述過電流保護(hù)判定電路、所述電流方向鑒別器、所述低阻抗判定用定時(shí)器、所述電流方向開關(guān)、所述低阻抗保護(hù)判定電路、所有所述時(shí)間繼電器由一個(gè)單片機(jī)替代。
9.如權(quán)利要求1所述的低壓直流系統(tǒng)短路保護(hù)電路，其特征在于: 各個(gè)所述跳閘線圈 為同一跳閘線圈或不同的跳閘線圈。
【文檔編號(hào)】H02H3/087GK203722201SQ201420019464
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】武書龍 申請(qǐng)人:北京愷思維特科技有限責(zé)任公司