一種開(kāi)關(guān)量輸出電路、控制方法及監(jiān)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)量輸出電路及其控制、監(jiān)測(cè)方法，電路由繼電器，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件(如場(chǎng)效應(yīng)管、三極管等)，電壓比較器件(如電壓比較器、運(yùn)算放大器等)，電阻，二極管和CPU構(gòu)成的電路。兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)驅(qū)動(dòng)繼電器，兩者同時(shí)開(kāi)通后繼電器線(xiàn)圈勵(lì)磁、繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，兩個(gè)CPU分別獨(dú)立控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件的通斷。在此基礎(chǔ)上，電壓比較器件，電阻組成輸出監(jiān)測(cè)電路；CPU接收監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)并結(jié)合CPU對(duì)開(kāi)關(guān)器件的控制信號(hào)及兩CPU間的通訊信息可監(jiān)測(cè)輸出電路的工作狀態(tài)是否正常。該輸出電路及其控制、監(jiān)測(cè)方法可在輸出電路異常情況下發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并可主動(dòng)檢測(cè)輸出電路狀態(tài)，充分提高了輸出電路的安全性和可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種開(kāi)關(guān)量輸出電路、控制方法及監(jiān)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)變電站自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種開(kāi)關(guān)量輸出電路及其控制監(jiān)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置中開(kāi)關(guān)量輸出的主要控制對(duì)象為斷路器、隔離刀閘等變電站一次設(shè)備，主要作用是完成對(duì)斷路器、隔離刀閘等一次設(shè)備的操作；發(fā)出動(dòng)作、告警等信號(hào)接點(diǎn)。
[0003]繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置可完成對(duì)一個(gè)或多個(gè)一次設(shè)備的控制和操作功能，其在電力系統(tǒng)中的作用舉足輕重。繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的輸出接點(diǎn)是其對(duì)一次設(shè)備的控制和操作的主要途徑。隨著電力技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)用戶(hù)對(duì)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置輸出電路的安全性及可靠性的要求越來(lái)越高。一方面要求輸出電路具備較高安全性，要求輸出電路中的單一器件損毀后，輸出繼電器不能誤動(dòng)作，即具備防誤能力；另一方面要求輸出回路中的重要驅(qū)動(dòng)器件損毀后，如驅(qū)動(dòng)繼電器的場(chǎng)效應(yīng)管、三極管等，繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置可發(fā)出異常報(bào)警信號(hào)，即具備監(jiān)視功能；其次要求繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置可在一定程度上能夠自身輸出電路的工作狀態(tài)、即具備檢測(cè)功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種具有實(shí)用性的帶監(jiān)測(cè)功能的安全可靠的開(kāi)關(guān)量輸出電路及控制、監(jiān)測(cè)方法。
[0005]本發(fā)明提供下述解決方案:
[0006]一種開(kāi)關(guān)量輸出電路，其特征是，包括繼電器，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，電壓比較器件，電阻，二極管和CPU，兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的控制端由兩個(gè)CPU分別獨(dú)立控制，開(kāi)關(guān)器件的通斷端分別串聯(lián)在繼電器線(xiàn)圈兩側(cè)并連接電源的正負(fù)極組成輸出控制電路，兩個(gè)CPU均輸出、兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件均開(kāi)通后繼電器線(xiàn)圈才能勵(lì)磁；電壓比較器件的輸入端連接在繼電器線(xiàn)圈一端并與電阻構(gòu)成電壓比較電路；在控制電路的基礎(chǔ)上，并聯(lián)在開(kāi)關(guān)器件通斷端的電阻與電壓比較電路組成監(jiān)測(cè)電路，監(jiān)測(cè)電路的輸出連接至CPU端口 ；結(jié)合合理的電路參數(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)電平信號(hào)的變化情況、兩個(gè)CPU的控制信號(hào)及之間的通訊信息從而判斷繼電器輸出電路是否正常。
[0007]另外，本發(fā)明還提供一種開(kāi)關(guān)量輸出電路的控制方法，其特征是，兩個(gè)CPU獨(dú)立判斷，分別獨(dú)立控制電路中的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，在兩個(gè)CPU均輸出、兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件均開(kāi)通后繼電器線(xiàn)圈勵(lì)磁，僅有一個(gè)CPU輸出時(shí)繼電器線(xiàn)圈不能勵(lì)磁；其控制步驟是在兩CPU均有輸出控制信號(hào)后，與兩CPU分別對(duì)應(yīng)的兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通，繼電器線(xiàn)圈勵(lì)磁、繼電器輸出接點(diǎn)動(dòng)作。
[0008]另外，本發(fā)明還提供一種開(kāi)關(guān)量輸出電路的監(jiān)測(cè)方法，其特征是，兩個(gè)CPU分別獨(dú)立輸出一路控制信號(hào)、其中一個(gè)CPU采集一路監(jiān)測(cè)信號(hào)；CPU通過(guò)采集的監(jiān)測(cè)信號(hào)的電平判斷繼電器輸出回路是否存在異常情況；在不使繼電器動(dòng)作的前提下，兩個(gè)CPU依次僅使一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通，另外一個(gè)保持關(guān)斷，在繼電器電路正常時(shí)，連接至CPU端口的監(jiān)測(cè)信號(hào)電平翻轉(zhuǎn)，通過(guò)監(jiān)測(cè)電平信號(hào)的變化情況及兩CPU間的通訊信息從而判斷繼電器輸出電路是否正常。
[0009]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明的輸出電路安全性極高并具備了監(jiān)視及主動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，可充分提高繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置輸出電路的安全性和可靠性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的輸出回路電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明所提供的方案為一種開(kāi)關(guān)量輸出電路及其控制、監(jiān)測(cè)方法，包含輸出電路部分、監(jiān)測(cè)電路部分和控制、監(jiān)測(cè)方法部分。
[0012]I)所述的輸出電路部分由繼電器，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，電壓比較器件，電阻，二極管和CPU構(gòu)成。兩CPU分別獨(dú)立控制兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的通斷，兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件均開(kāi)通后繼電器線(xiàn)圈勵(lì)磁，輸出接點(diǎn)動(dòng)作。
[0013]2)所述的監(jiān)測(cè)電路部分以輸出電路部分中的繼電器，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件為基礎(chǔ)，由并聯(lián)在開(kāi)關(guān)器件通斷端的電阻與電壓比較電路構(gòu)成；電壓比較電路由輸入端連接在繼電器線(xiàn)圈一端的電壓比較器件及電阻組成。監(jiān)測(cè)電路的輸出連接至CPU端口，通過(guò)監(jiān)測(cè)電路輸出的電平信號(hào)，兩個(gè)CPU的控制信號(hào)及兩個(gè)CPU間的通訊信息可監(jiān)測(cè)輸出電路的狀態(tài)是否正常。
[0014]3)所述的控制方法為:兩個(gè)CPU獨(dú)立判斷、分別獨(dú)立控制兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的通斷，當(dāng)兩個(gè)CPU均輸出后，對(duì)應(yīng)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通，兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件均開(kāi)通后繼電器線(xiàn)圈勵(lì)磁，輸出接點(diǎn)動(dòng)作；而在僅有一個(gè)CPU輸出時(shí)繼電器線(xiàn)圈不能勵(lì)磁。
[0015]4)所述的監(jiān)測(cè)方法為:CPU通過(guò)監(jiān)測(cè)電路輸出的電平信號(hào)結(jié)合兩個(gè)CPU的控制信號(hào)及兩個(gè)CPU間的通訊信息可判斷輸出電路的狀態(tài)是否正常。在繼電器輸出回路狀態(tài)異常(如繼電器線(xiàn)圈斷線(xiàn)、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件擊穿等)時(shí)，繼電器線(xiàn)圈一端接至電壓比較器件輸入端的電平信號(hào)會(huì)明顯的變化，監(jiān)測(cè)電路輸出至CPU端口的監(jiān)測(cè)電平信號(hào)翻轉(zhuǎn)。在不使繼電器動(dòng)作的前提下，兩個(gè)CPU依次僅使一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通(另外一個(gè)保持關(guān)斷)，在繼電器電路正常時(shí)，連接到CPU端口的監(jiān)測(cè)信號(hào)電平會(huì)翻轉(zhuǎn)，結(jié)合監(jiān)測(cè)電平信號(hào)的變化情況及兩CPU間的通訊信息可判斷繼電器輸出電路是否正常，如在一個(gè)CPU控制信號(hào)發(fā)出后，反饋的監(jiān)測(cè)信號(hào)電平?jīng)]有翻轉(zhuǎn)，則判斷為電路異常。
[0016]下面結(jié)合圖1描述具體實(shí)施例:
[0017]如圖1所示的一種開(kāi)關(guān)量輸出電路，CPUl與CPU2相互獨(dú)立，且CPUl與CPU2之間相互通信。CPUl的1端口連接P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql的門(mén)極，CPU2的1端口連接N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2的門(mén)極。P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極連接電源正端VCC，漏極連接繼電器RLYl的線(xiàn)圈正端；N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極連接繼電器RLYl的線(xiàn)圈負(fù)端；源極連接電源負(fù)端GND。電阻Rl并聯(lián)在P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql漏源兩極之間、電阻R2并聯(lián)在N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2漏源兩極之間。電阻Rl和電阻R2的阻值均大于10倍繼電器RLYl線(xiàn)圈電阻，不影響繼電器RLYl的動(dòng)作和返回。兩個(gè)CPU分別獨(dú)立控制兩場(chǎng)效應(yīng)管的通斷，兩場(chǎng)效應(yīng)管同時(shí)開(kāi)通后繼電器RLYl線(xiàn)圈勵(lì)磁，其輸出接點(diǎn)閉合。
[0018]圖中U1、U2為開(kāi)漏輸出的電壓比較器，繼電器RLYl的線(xiàn)圈負(fù)端連接至電壓比較器Ul的反向輸入端和電壓比較器U2的正向輸入端。電阻R3和電阻R4串聯(lián)后接至電源正端VCC和電源負(fù)端GND，兩電阻連接點(diǎn)接至電壓比較器Ul的正向輸入端；電阻R5和電阻R6串聯(lián)后接至電源正端VCC和電源負(fù)端GND，兩電阻連接點(diǎn)接至電壓比較器U2的反向輸入端。電壓比較器Ul、U2輸出短接后作為監(jiān)測(cè)信號(hào)連接到CPU的1端口，電阻R7為上拉電阻，其一端連接至電源正端VCC，一端連接至電壓比較器Ul、U2的輸出端。電路參數(shù)滿(mǎn)足R5/R6〈R1/R2〈R3/R4。
[0019]兩個(gè)CPU均無(wú)輸出且電路正常時(shí)，由于R5/R6〈R1/R2〈R3/R4，且R1、R2均遠(yuǎn)大于繼電器RLYl線(xiàn)圈電阻，監(jiān)測(cè)信號(hào)為高電平。這種情況下，如出現(xiàn)繼電器RLYl線(xiàn)圈斷線(xiàn)、P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql漏源擊穿、N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2漏源擊穿、CPUl控制Ql的1端口損壞或CPU2控制Q2的1端口損壞等異常情況，監(jiān)測(cè)信號(hào)會(huì)翻轉(zhuǎn)為低電平。CPU2通過(guò)監(jiān)測(cè)信號(hào)完成對(duì)輸出電路的監(jiān)視功能。
[0020]電路正常時(shí)，通過(guò)兩CPU間的通信，CPUl控制P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql開(kāi)通、CPU2控制N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2關(guān)斷，如反饋至CPU2的監(jiān)測(cè)信號(hào)翻轉(zhuǎn)為低電平，則判斷CPUl控制Ql的1端口及P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql功能正常，否則表明這部分電路異常；CPU1控制P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Ql關(guān)斷、CPU2控制N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2開(kāi)通，如反饋至CPU2的監(jiān)測(cè)信號(hào)翻轉(zhuǎn)為低電平，則判斷CPU2控制Q2的1端口及N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q2功能正常，否則表明這部分電路異常。通過(guò)這種方法完成可輸出電路的主動(dòng)檢測(cè)功能。
[0021]圖1電路中繼電器RLYl并聯(lián)的二極管Dl用于繼電器動(dòng)作返回時(shí)對(duì)繼電器線(xiàn)圈續(xù)流，防止高壓脈沖并保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管。
【權(quán)利要求】
1.一種開(kāi)關(guān)量輸出電路，其特征是，包括繼電器，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，電壓比較器件，電阻，二極管和CPU，兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的控制端由兩個(gè)CPU分別獨(dú)立控制，開(kāi)關(guān)器件的通斷端分別串聯(lián)在繼電器線(xiàn)圈兩側(cè)并連接電源的正負(fù)極組成輸出控制電路，兩個(gè)CPU均輸出、兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件均開(kāi)通后繼電器線(xiàn)圈才能勵(lì)磁；電壓比較器件的輸入端連接在繼電器線(xiàn)圈一端并與電阻構(gòu)成電壓比較電路；在控制電路的基礎(chǔ)上，并聯(lián)在開(kāi)關(guān)器件通斷端的電阻與電壓比較電路組成監(jiān)測(cè)電路，監(jiān)測(cè)電路的輸出連接至CPU端口 ；結(jié)合合理的電路參數(shù)，通過(guò)監(jiān)測(cè)電平信號(hào)的變化情況、兩個(gè)CPU的控制信號(hào)及之間的通訊信息從而判斷繼電器輸出電路是否正常。
2.一種開(kāi)關(guān)量輸出電路的控制方法，其特征是，兩個(gè)CPU獨(dú)立判斷，分別獨(dú)立控制電路中的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，在兩個(gè)CPU均輸出、兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件均開(kāi)通后繼電器線(xiàn)圈勵(lì)磁，僅有一個(gè)CPU輸出時(shí)繼電器線(xiàn)圈不能勵(lì)磁；其控制步驟是在兩CPU均有輸出控制信號(hào)后，與兩CPU分別對(duì)應(yīng)的兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通，繼電器線(xiàn)圈勵(lì)磁、繼電器輸出接點(diǎn)動(dòng)作。
3.一種開(kāi)關(guān)量輸出電路的監(jiān)測(cè)方法，其特征是，兩個(gè)CPU分別獨(dú)立輸出一路控制信號(hào)、其中一個(gè)CPU采集一路監(jiān)測(cè)信號(hào)；CPU通過(guò)采集的監(jiān)測(cè)信號(hào)的電平判斷繼電器輸出回路是否存在異常情況；在不使繼電器動(dòng)作的前提下，兩個(gè)CPU依次僅使一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件開(kāi)通，另外一個(gè)保持關(guān)斷，在繼電器電路正常時(shí)，連接至CPU端口的監(jiān)測(cè)信號(hào)電平翻轉(zhuǎn)，通過(guò)監(jiān)測(cè)電平信號(hào)的變化情況及兩CPU間的通訊信息從而判斷繼電器輸出電路是否正常。
【文檔編號(hào)】H03K17/082GK104270126SQ201410457719
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】李力, 文繼鋒, 劉杲培 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 南京南瑞繼保電氣有限公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司