專利名稱：斷路器分合閘線圈保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型與電力系統自動化及無入值班變電站中的斷路器分合閘線圈保護裝置有關。
在自動化及無人值班變電站中，由于某些斷路器的操作機構性能穩定性較差，時有拒分拒合或輔助觸點斷不開的情況發生。在無人值班的情況下，不能及時切斷操作電源，即會造成燒毀分閘線圈，合閘接觸器以致合閘線圈。更為嚴重的是，還燒毀跳閘或合閘保持繼電器，以致燒毀繼電保護裝置的即制線路板，給安全運行帶來嚴重隱患。
本實用新型的目的這是提供一種體積小，功耗低，外接線簡單，便于現場安裝，成本低廉，安全可靠的斷路器分合閘線圈保護裝置。
本實用新型是這樣實現的電源電路1給大功率電子開關及消能電路2提供直流電，電路2的輸入接分合閘線圈HQ，TQ，大功率開關關斷控制電路3與電路2并聯，電路2的輸出接電流采樣及二極管限幅電路4，電路4的輸出接跳合閘操作判定及起動電路5使發光二極管DYD常亮，作為工作監視燈，電路5的輸出接2秒延時判斷器拒分拒合電路6，電路6為運算放大器IC2C，電阻、電容組成的延時時間電路，若斷路器在2秒內不能完成分閘或合閘過程，則IC2C輸出高電平，使控制電路3的晶體管BG3導通，從而關斷電路2，切斷斷路器的分閘或合閘電流，電路6輸出的高電平經電阻R13組成的起動狀態自保持電路9輸入電路5使電路5的輸出保持在高電平狀態，電路6的輸出一路接由運管放大器IC2D和電阻，電容組成的延時1秒時間電路7，當電路3關斷1秒鐘，斷路器控制回路中的HBJ或TBJ可靠返回后，電路7輸出高電平送至運算放大器IC2B的反相輸入端，消除自保持電路10使大功率電子開關又重新導通。
電源電路1為開關逆變穩壓電源將直流操作電源逆變為矩形波交流電，經整流濾波后提供給電路2直流電源，電路2由三極管BG1，BG2組成大功率電子開關，電路3由三極管BG3構成，在運行中處于截止狀態，BG1，BG2的集電極接斷路器分合閘線圈HQ、TQ，壓敏電阻YM1、電容C1組成消能電路接于BG1，BG2的集電極和工作電源負極之間，電路4的采樣電阻R0接于BG1，BG2的發射極，運算放大器IC2A，將R0采樣電壓放大10倍后輸出到比較器IC2B的正相輸入端，IC2B的反相輸入端接可變電阻W2，調節W2即可確定起動電流，正常運行中，比較器IC2B輸出為低電平，發光二極管DYD常亮，起動時，IC2B輸出高電平，DYD熄滅。IC2B的輸出經電阻R16，R17接運算放大器IC2C的正向輸入端，IC2C的反向輸入端接R14和R15，電容C5接于R16與R15之間，組成2秒延時判斷器的時間電路，若高壓斷路器在2秒內還不能完成分閘或分閘過程，則運算放大器IC2C輸出高電平經R13到IC2B的5腳，使IC2B保持在輸出高電平狀態，IC2C的輸出同時經電阻R5，WD1向晶體三極管BG3提供基極電流，BG3導通，旁路BG2的基極電流使BG1，BG2立即關斷，切斷了斷路器的分閘或合閘電流，斷路器控制回路中的分閘或合閘保持繼電器HBJ或TBJ即可靠返回，解除這次操作過程，運算放大器IC2D，R21，R22，C7等組成延時時間電路，平時IC2D輸出低電平，二極管D9截止，當大功率電子開關關斷1秒鐘，斷路器控制回路中的HBJ或TBJ可靠返回后，IC2D輸出高電平到比較器IC2B的反相輸入端6，使整套裝置復歸。
運算放大器輸出的高電平向三極管BG4提供基流，BG4導通，動作信號燈DZD亮，繼電器DZJ動，15V電源經DZJ1，R18使BG4處于保持導通狀態，將動作信號記憶下來，繼電器DZJ的另一空觸點DZJ2可與當地信號系統或微機監控系統接口，人工復位開關FA接于BG4的基極和發射極之間。
當斷路器分閘或合閘電流持續時間超過2秒，本實用新型則判定為斷路器拒分拒合，輔助觸點斷不開或合閘線圈主保險熔斷等。此時由保護裝置內設的大功率電子開關自動切斷分合閘回路的負電源。由并聯在電子開關上的消能電路，放掉分合閘線圈中儲存的電磁能量。經1秒時間，保證HBJ合閘保持和TBJ跳閘保持繼電器確已無電流返回后，再自動接通負電源，可靠防止了上述故障的發生。關斷負電源1秒鐘后再接通的目的是，有的斷路器一次操作拒動后，再次操作有可能成功。該裝置還設計有動作保持信號燈，并提供有信號繼電器空觸點，便于與監控系統遙信回路接口。動作信號必須經裝置上的手動復歸按鈕才能復歸，以促使維護人員必須到現場，檢查斷路器拒動的原因，并及時處理缺陷。
本實用新型經現場實際運行，證明其設計原理和實際電路是切實可行的。裝置體積小，功耗低，外接線簡單，便于現場安裝，價格低廉。為提高變電站安全運行水平，成都電業局已立項，首先在綜合自動化或無入值班站中廣泛使用。在建和正在設計及今后對舊站改無人值班的變電站，將本實用新型正式立入設計圖中，在建設和改造施工中一次完成。
如下是本實用新型的附圖。
圖1為本實用新型的工作原理框圖。
圖2為本實用新型的電路原理圖。
圖3本實用新型的主視圖。
圖4為圖3的俯視圖。
圖5為圖3的左視圖。
圖6為本實用新型在電力系統中的安裝圖。
如下是本實用新型的實施例見圖2下半部，由三極管BG5、BG6，電容C9～C16，電阻R23～R31，二極管D10～D14，高頻變壓器JB等原形，構成自激式開關逆變電源。將220V或110V直流操作電源，逆變為8KHZ的矩形波交流電。經快恢復二極管GFD1、GFD2整流，電容C13、CX濾波后輸出直流7V電壓，提供大功率開關管BG1、BG2足夠的基極電流以保證大功率開關管深度飽和導通。由高頻整流橋ZLQ2、三端穩壓IC6、電容C14～C16等原件，組成整流、濾波及穩壓電路，輸出15V電壓作為裝置內的工作電源。保證操作電源在±30％范圍波動時，裝置也能穩定可靠的工作。且起到隔離和盡量降低功耗的作用。
見圖2上半部，由三極管BG1、BG2組成大功率電子開關，運行中三極管BG3在截止狀態，7V電源經R4、D3向BG2提供足夠的基極電流，BG1、BG2深度飽和導通，保證斷路器的分閘或合閘線圈電流順利通過電子開關。壓敏電阻YM1、電容C1組成消斷能電路。斷路器機構故障，本實用新型動作，由大功率電子開關切斷分、合電流時，由該消能電路來釋放分合閘線圈存儲的電磁能量，抑制了過電壓，可靠保護了電子開關。二極管D、D1作電子開關的反向保護。
R0為0.2Ω/8W電阻，作電流采樣用。由運算放大器IC2A、電阻R7～R9等原件組成放大器，將R0采樣電壓放大10倍。由運放IC2B、電阻R10～R12、電位器W2組成電壓比較器，調節W2即可整定本裝置的起動電流，一般整定為0.15A，即可適用于各種直流操作的高壓斷路器。正常運行中，比較器IC2B輸出為低電平，發光二極DYD常亮，作為本裝置的工作監視燈。裝置起動時，IC2B輸出高電平，DYD熄滅，表示裝置可靠起動。
由運放IC2C、電阻R14～R17、電容C5等元件，組成充電式延時約2秒動作的時間電路。對各種高壓斷路器，若2秒內還不能完成分閘或合閘過程，則判定為斷路器出了障故。此時，運放IC2C輸出高電平，經電阻R13使IC2B保持在輸出高電平狀態。同時經R5、WD1向BG3提供基極電流，BG3導通，旁路了BG2的基流，使BG1、BG2立即關斷，切斷了斷路器的分閘或合閘電流。斷路器控制回路中的分閘或合閘保持繼電器，HBJ或TBJ即可靠返回，解除了這次操作過程。保證合閘或分閘線圈HQ及TQ不會被燒壞。同時，也保護了控制回路中的相關繼電器不致被燒壞。
當運放IC2C輸出高電平的同時，經D6、R19、WD2提供三極管BG4的基流，BG4導通，動作信號燈DZD點亮，繼電器DZJ動。15V電源經DZJ1、R18使BG4處于保持導通狀態，將動作信號記憶下來。繼電器的另一個空觸點DZJ2可與當地信號系統或微機監控系統接口，報告被保護的斷路器曾發生機構故障。人工按下信號復歸按鈕FA，短路BG4基流、信號即能消除。
由運放IC2D、R21、R22、C7等組成延時1秒的時間電路，平時IC2D輸出低電平，二極管D9截止，對比較器IC2B無影響。當本裝置動作，大功率電子開關關斷1秒鐘，斷路器控制回路中的HBJ或TBJ可靠返回后，IC2D輸出高電平送至比較器IC2B的反相輸入端，使整套裝置復歸。大功率電子開關又重新導通，準備好斷路器再次被操作的可能。
本實用新型有上蓋12，底座13。底座上有兩排接線端子14，端子14上有透明端子蓋15，有安裝孔16。
使用及注意事項①現場安裝時，按照裝置外形及安裝尺寸圖，確認清楚接線端子編號后，參照圖6接線，經反復核對，確認無誤后才能通電。若接線錯誤，裝置不能起保護作用，甚至于還會損壞本保護裝置。特別是把正電源(1)錯接在裝置的5號端子，分合閘線圈尾端(2′)錯接在1號端子，通電后，會造成正、負電源經裝置內的大功率電子開關直接短路，立即燒毀電子開關，控制電源小開關跳閘或保護熔斷，請千萬千萬重視！！②為了減少遙信的信息量，建議將各路裝置輸出的動作信號繼電器空觸點并聯后，接入監控系統的一個遙信點，發一個“斷路器操作機構故障”的總信號。控端運行人員可根據當時遠方操作的哪臺斷路器，或哪臺繼電保護動作，以及哪路曾發出過“控制回路斷線”等信息，來判別是哪臺斷路器操作機構故障。裝置上有紅色動作信號燈保持，便于到現場再次確認。
③裝置上有綠色信號燈，平時常亮，監視電源與裝置是否在正常運行狀態。操作斷路器時，綠燈熄滅，說明裝置裝起動，這樣設計是為了方便現場的整組調試。若確是斷路器操作機構故障，綠燈熄滅兩秒種后又亮，同時紅燈也亮，說明裝置已正確動作后，又重新接通了分合閘回路負電源。
④現場安裝，一般將每套裝置在開關柜的端子排小柜內，就近接線最為方便。也可在保護或控制屏的端子排附近安裝。總之，必需按①項要求分清回路后，正確接線。
權利要求1.一種斷路器分合閘線圈保護裝置，其特征在于電源電路(1)給大功率電子開關及消能電路(2)提供直流電，電路(2)的輸入接分合閘線圈HQ，TQ，大功率開關關斷控制電路(3)與電路(2)并聯，電路(2)的輸出接電流采樣及二極管限幅電路(4)，電路(4)的輸出接跳合閘操作判定及起動電路(5)使發光二極管DYD常亮，作為工作監視燈，電路(5)的輸出接2秒延時判斷器拒分拒合電路(6)，電路(6)為運算放大器IC2C，電阻、電容組成的延時時間電路，若斷路器在2秒內不能完成分閘或合閘過程，則IC2C輸出高電平，使控制電路(3)的晶體管BG3導通，從而關斷電路(2)，切斷斷路器的分閘或合閘電流，電路(6)輸出的高電平經電阻R13組成的起動狀態自保持電路(9)輸入電路(5)使電路(5)的輸出保持在高電平狀態，電路(6)的輸出一路接由運管放大器IC2D和電阻，電容組成的延時1秒時間電路(7)，當電路(3)關斷1秒鐘，斷路器控制回路中的HBJ或TBJ可靠返回后，電路(7)輸出高電平送至運算放大器IC2B的反相輸入端，消除自保持電路(10)使大功率電子開關又重新導通。
2.根據權利要求1所述的斷路器分合閘線圈保護裝置，其特征在于電源電路(1)有開關逆變穩壓電源將直流操作電源逆變為矩形波交流電，經整流濾波后提供給電路(2)直流電源，電路(2)由三極管BG1，BG2組成大功率電子開關，電路(3)由三極管BG3構成，在運行中處于截止狀態，BG1，BG2的集電極接斷路器分合閘線圈HQ、TQ，壓敏電阻YM1、電容C1組成消能電路接于BG1，BG2的集電極和工作電源負極之間，電路(4)的采樣電阻R0接于BG1，BG2的發射極，運算放大器IC2A，將R0采樣電壓放大10倍后輸出到比較器IC2B的正相輸入端，IC2B的反相輸入端接可變電阻W2，調節W2即可確定起動電流，正常運行中，比較器IC2B輸出為低電平，發光二極管DYD常亮，起動時，IC2B輸出高電平，DYD熄滅。IC2B的輸出經電阻R16，R17接運算放大器IC2C的正向輸入端，IC2C的反向輸入端接R14和R15，電容C5接于R16與R15之間，組成2秒延時判斷器的時間電路，若高壓斷路器在2秒內還不能完成分閘或分閘過程，則運算放大器1C2C輸出高電平經R13到IC2B的正向輸入端，使IC2B保持在輸出高電平狀態，IC2C的輸出同時經電阻R5，WD1向晶體三極管BG3提供基極電流，BG3導通，旁路BG2的基極電流使B61，BG2立即關斷，切斷了斷路器的分閘或合閘電流，斷路器控制回路中的分閘或合閘保持繼電器HBJ或TBJ即可靠返回，解除這次操作過程，運算放大器IC2D，R21，R22，C7等組成延時時間電路，平時IC2D輸出低電平，二極管D9截止，當大功率電子開關關斷1秒鐘，斷路器控制回路中的HBJ或TBJ可靠返回后，IC2D輸出高電平到比較器IC2B的反相輸入端，使整套裝置復歸。
3.根據權利要求1或2所述的斷路器分合閘線圈保護裝置，其特征在于運算放大器輸出的高電平向三極管BG4提供基流，BG4導通，動作信號燈DZD亮，繼電器DZJ動，15V電源經DzJ1，R18使BG4處于保持導通狀態，將動作信號記憶下來，繼電器DZJ的另一空觸點DZJ2可與當地信號系統或微機監控系統接口，人工復位開關FA接于BG4的基極和發射極之間。
專利摘要本實用新型為一種斷路器分合閘線圈保護裝置。大功率電子開關及消能電路2的輸入接分合閘線圈。大功率開關關斷控制電路3與電路2并聯。電路2的輸出接電流采樣及二極管限幅電路4,電路4的輸出接跳合閘操作判定及起動電路5。電路5的輸出接2秒延時判斷路器拒分拒合電路6,電路6可啟動電路3關斷電路2,并使電路5的輸出保持在高電平。電路6的輸出一路按定時1秒電路7,其輸出的高電平可消除自保持電路10,使大功率電子開關2再導通。
文檔編號H02H7/00GK2290136SQ9720775
公開日1998年9月2日 申請日期1997年3月17日 優先權日1997年3月17日
發明者羅昌林 申請人:羅昌林