一種10kV電力線路保護系統故障信息保持電路的制作方法

本實用新型涉及一種10kV電力線路保護系統故障信息保持電路，屬于10kV電力線路技術領域；按照《國家重點支持的高新技術領域》的規定分類，屬于電力電子技術領域。

背景技術：

10kV電力線路中，近幾年電力部門正著力推廣具有多種保護功能的自動控制系統，其中有一種不用外接電源、利用10kV電流互感器兼取工作電源的（即“CT供電方式”的）那種也嶄露頭角。“CT供電方式”有一定的優越之處，同時也還存在這樣的缺陷需待解決：跳閘斷電后不能將跳閘原因的指示信息保存下來，這就給線路管理人員排除故障留下不便。

技術實現要素：

本實用新型的目的旨在克服已有技術存在的缺陷，提供一種可以使“CT供電方式”的線路保護系統具有保留故障信息功能的一種10kV電力線路保護系統故障信息保持電路。

本實用新型的技術方案是：一種10kV電力線路保護系統故障信息保持電路，特點是：包括直流電源ZY、儲能器CN、限流器XL、指示器ZS、復位電路FW、驅動電路QD，直流電源ZY的正極端接二極管V的正極, 從二極管V的負極端引出兩條支路，分別接于儲能器CN和限流器XL；又從限流器XL引出兩條支路，分別接于指示器ZS和復位電路FW；指示器ZS包括多條支路，每條支路包括電子開關DK和指示燈ZD兩部分，其中每個電子開關的受控端對應接于驅動電路QD中的輸出端，其中每個指示燈ZD的正極分別與相對應的電子開關DK的輸出端相接，電子開關DK的輸入端A與復位電路FW的高電位端H共接于限流器XL的輸出端；復位電路FW的受控端M接直流電源ZY的正極端Y+；指示器ZS 的低電位端Z -與直流電源ZY、儲能器CN、復位電路FW、驅動電路QD各部分的低電位端Y-、D-、L、Q-共接于系統的共地端GND。

本技術方案中，所述指示器ZS中的電子開關DK包括多個單體，每個單體是由PNP型三極管與NPN型三極管及電阻RG組成，NPN型三極管的集電極接PNP型三極管的基極，PNP型三極管的集電極接NPN型三極管的基極并共接于電阻RG的一端，電阻RG的另一端即成為電子開關DK的受控端G, NPN型三極管的發射極即成為電子開關DK的輸出端K并分別接指示燈ZD的正極，PNP型三極管的發射極為電子開關DK的輸入端A并接限流器XL的輸出端。

本技術方案中，所述復位電路FW由NPN型達林頓三極管CBE與電容CM及電阻RB、電阻RM組成，電容CM的負極與電阻RB的一端共接與三極管CBE的基極，電容CM的正極與電阻RM的一端共接于一點M，電阻RB、電阻RM的另一端、三極管CBE的發射極共接于一點L，三極管CBE的集電極為復位電路FW的高電位端H。

本技術方案中，所述儲能器CN由電容C獨立擔當，其容量不小于2法拉，其耐壓不小于5.5伏特，其體積不大于φ30×50。在現有技術條件下，只有選取法拉電容才能滿足要求。

本技術方案中，所述限流器XL由電阻R獨立擔當，其阻值為8-12千歐。其功率和體積沒有嚴格要求，常規1/4瓦金屬膜電阻即可。

按照本技術方案實施成就的這種10kV電力線路保護系統故障信息保持電路對于“CT供電方式”的10kV線路保護控制系統來說具有特別重要的意義，可以取得這樣的技術效果：當10kV電力線路發生故障跳閘斷電時，雖然此時“CT供電方式”的線路保護控制系統已經因失去工作電源喪失正常工作能力，但仍然具有顯示故障信息的能力，可以將跳閘原因（即故障類型）的信息指示出來并保持相當長的時間，可以為線路管理人員排除故障提供依據。

下面結合附圖及實施例對本實用新型技術方案進行詳細說明。

附圖說明

圖1為本實用新型的總體原理方框圖。

圖2為本實用新型指示器ZS中每條支路的具體結構原理圖。

圖3為本實用新型復位電路FW的具體結構原理圖。

圖4為本實用新型一個實施例的具體電原理圖。

附圖圖面說明：

ZY—直流電源，CN—儲能器，ZS—指示器，FW—復位電路，QD—驅動電路，XL—限流器， GND—系統共地端，其中：

驅動電路QD中：Q1、Q2、Q3—驅動電路QD的信號輸出端，QZ—驅動電路的綜合輸出端；D1、D2、D3—加在驅動電路QD中各條驅動線路出口的二極管；

指示器ZS中：DK(DK1、DK2、DK3)—電子開關，ZD(ZD1、ZD2、ZD3)—指示燈，A—電子開關DK的輸入端，RG—電阻，G（G1、G2、G3）—電子開關DK的受控端，P—PNP型三極管，N—NPN型三極管，RG(RG1、RG2、RG3)—電阻；

復位電路FW中：CBE—NPN型達林頓三極管，CM—電容，RB—電阻，RM—電阻，H—復位電路FW的高位端，L—復位電路FW的低電位端，M—復位電路FW的受控端；

儲能器CN中：C—電容；

限流器XL—電阻器；

Y- —直流電源ZY的負極端，D- —儲能器CN的負極端，L—復位電路FW的低電位端，Z- —指示燈ZD的負極端，Q- —驅動電路QD的低電位端；

V—二極管，Uo—驅動器終端（即驅動信號輸出端，此端與系統的執行部分相接）。

具體實施方式

參考圖1、圖2、圖3所示，一種10kV電力線路保護系統故障信息保持電路，包括直流電源ZY、儲能器CN、限流器XL、指示器ZS、復位電路FW、驅動電路QD，直流電源ZY的正極端接二極管V的正極,從V的負極端引出兩條支路，分別接于儲能器CN和限流器XL；又從限流器XL引出兩條支路，分別接于指示器ZS和復位電路FW；指示器ZS包括若干條支路，每條支路包括電子開關DK和指示燈ZD兩部分，其中每個電子開關的受控端對應接于驅動電路QD中的輸出端，其中每個指示燈ZD的正極分別與相對應的電子開關DK的輸出端相接，電子開關DK的輸入端A與復位電路FW的高電位端H共接于限流器XL的輸出端；復位電路FW的受控端M接直流電源ZY的正極端Y+；指示器ZS 的低電位端Z-與直流電源ZY、儲能器CN、復位電路FW、驅動電路QD各部分的低電位端Y-、D-、L、Q-共接于系統的共地端GND。

參考圖4所示，圖4為本實用新型一個實施例的具體電原理圖——10kV輸電線路分界開關控制箱故障跳閘指示電路的一部分。本實施例中驅動電路QD設置了3條支路（包括“過載”Q1、“短路”Q2、“接地”Q3），指示器ZS中也設置了3條支路與之對應，其中，電子開關DK包括DK1、DK2、DK3各個單體，每個單體是由PNP型三極管（以下簡稱P管）與NPN型三極管(以下簡稱N管)及電阻RG（包括RG1、RG2、RG3）組成，N管的集電極接P管的基極，P管的集電極接N管的基極并共接于RG（RG1、RG2、RG3）的一端，RG的另一端即成為電子開關DK（DK1、DK2、DK3）的受控端G(包括G1、G2、G3),N的發射極即成為電子開關DK（DK1、DK2、DK3）的輸出端K(包括K1、K2、K3)分別接指示燈ZD（包括ZD1、ZD2、ZD3）的正極，P管的發射極即成為電子開關DK（DK1、DK2、DK3）的輸入端A(包括A1、A2、A3)接限流器XL的輸出端。復位電路FW由NPN型達林頓三極管CBE與電容CM及電阻RB、RM組成，電容CM的負極與電阻RB的一端共接與三極管CBE的基極，電容CM的正極與電阻RM的一端共接于一點M，電阻RB及RM的另一端與三極管CBE的發射極共接于一點L，三極管CBE的集電極即成為復位電路FW的高電位端H。儲能器CN由電容C獨立擔當，其容量不小于2法拉，其耐壓不小于5.5伏特，其體積不大于φ30×50。在現有技術條件下，只有選取法拉電容才能滿足要求。

工作原理

參考圖2，電子開關DK由于是由PNP型三極管和NPN型三極管反串對接而成，所以具有小電流觸發、小電流維持的特點，即給G-K兩極通入極小的電流即可使A-K兩級飽和導通，并且只要有極小的電流持續通過A-K時即可保持其飽和導通狀態不變，從而使與之串聯的指示燈ZD持續發光不熄——發揮相應的指示作用（其持續發光時間的長短與限流器XL中電阻器的阻值大小有關，更與儲能器CN中電容器的大容量有關——儲能器CN的大容量越大，限流器XL的阻值越大，指示燈ZD持續發光不熄的時間就越長）。電阻RG的接入是為了適當降低電子開關DK的觸發靈敏度，增強抗干擾能力。

圖3所示的復位電路FW實質上是一支在直流電流控制下可瞬時導通又可隨即關斷的電子開關——給受控端M通入極小電流即可使H-L兩端呈飽和導通狀態（因三極管CBE用的是NPN型達林頓管，放大倍數很高，所以小電流即可觸發使其飽和導通）；因電容CM不能持續通過直流電流，所以經過受控端M通入三極管CBE基極的電流只是瞬間即息的，因此H-L兩端也就隨著猛一導通又立即關斷。也就是說，當開關跳閘后再恢復供電時，線路中便開始有電流通過，此時靠線路電流生存的直流電源ZY的Y+端便呈現高電位，便有一個突發電流沖過電容CM進入三極管CBE的基極促使三極管CBE導通，致使指示器ZS的A、Z-兩端被短接，從而迫使已經維持導通的電子開關DK失去維持電流而關斷，這樣也就使得持續發光的指示燈ZD（發光二極管）熄滅。電阻RM起放電作用；電阻RB起抗干擾作用。

參考圖4，其工作過程是這樣：當系統判斷出線路中發生某種故障需要分界開關實施分閘時（如發生接地故障時），驅動電路QD中“接地”故障支路Q3便有驅動信號（高電平）輸出，該信號除用作促使分界開關實施分閘 (通過D3到達Uo)以外，還同時輸送到指示器ZS中對應的“接地”故障支路之受控端G3，促使該支路DK3導通，從而使該指示器ZS發出“接地故障”的告示（點亮該指示燈ZD3）。這里需要說明的是：①分界開關分閘后驅動信號便立即消失了，但因電子開關DK具有小電流維持導通的特性，所以當驅動信號消失后指示器ZS中仍有電流通過，告示作用可以持續；②分界開關分閘后輸電線路中便沒有電流通過了，依靠10kV電流互感器提供能源的電源ZY便隨之失去了供電能力，此后儲能器CN中的電能卻在二極管V的單向截流作用下被保存下來，由于儲能元件電容C是法拉電容（容量很大），再加上限流器XL的限流作用，所以可以使指示器ZS中長時間有電流通過（一般可以保持2-3小時，如果需要可以通過增大電容C的大容量使保持時間更長）；③重新合閘后，保存下的故障信息便可自動消失——故障指示燈自動熄滅，這是復位電路FW的作用：當開關跳閘后再恢復供電時，線路中便開始有電流通過，此時靠線路電流生存的直流電源ZY的Y+端便呈現高電位，便有一個突發電流沖過電容CM進入三極管CBE的基極促使三極管CBE導通，致使指示器ZS的A-L兩端被短接，使指示器ZS中那條正在保持導通的支路中的維持電流被旁路掉，從而迫使已經維持導通的電子開關DK失去維持電流而關斷，這樣也就使得持續發光的指示燈（發光二極管）熄滅。此后已經關斷的電子開關將持續保持關斷，直到驅動電路QD中另有某條支路輸出驅動信號時才可能將與該條支路相對應電子開關DK觸發導通，以至將與該支路對應的指示燈ZD點亮。