CN103701141A - 新型的多功能编码开关 - Google Patents

新型的多功能编码开关 Download PDF

Info

Publication number
CN103701141A
CN103701141A CN201410008838.5A CN201410008838A CN103701141A CN 103701141 A CN103701141 A CN 103701141A CN 201410008838 A CN201410008838 A CN 201410008838A CN 103701141 A CN103701141 A CN 103701141A
Authority
CN
China
Prior art keywords
latching relay
magnetic latching
main control
control mcu
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410008838.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103701141B (zh
Inventor
易智勇
傅宇宏
郭毓斌
王功焰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FUJIAN YANGGU INTELLIGENT TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
FUJIAN YANGGU INTELLIGENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FUJIAN YANGGU INTELLIGENT TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical FUJIAN YANGGU INTELLIGENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201410008838.5A priority Critical patent/CN103701141B/zh
Publication of CN103701141A publication Critical patent/CN103701141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103701141B publication Critical patent/CN103701141B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Relay Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开一种新型的多功能编码开关，包括主控MCU、磁保持继电器、备用磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、LED指示灯显示模块、485通讯模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特点为所述的工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、LED指示灯显示模块和485通讯模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过一开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过另一开关驱动电路连接备用磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。以单片机快速计算过零投切时刻点，确保了磁保持继电器来控制电容器的过零投切，解决了可控硅容易出现损坏和烧毁的现象。

Description

新型的多功能编码开关
技术领域
本发明涉及一种开关，尤其涉及一种新型的多功能编码开关。
背景技术
在电力行业中低压成套装置中电容器的投切开关即复合开关，由于复合开关采用可控硅与磁保持继电器并接，实现电压过零导通和电流过零切断，使复合开关在接通和断开的瞬间具有可控硅开关过零投切的优点。其实现方法是：投入时是在电压过零瞬间可控硅先过零触发，然后再将磁保持继电器吸合导通；而切除时是先将磁保持继电器断开，可控硅延时过零断开，从而实现电流过零切除。因此复合开关对磁保持继电器的电气性能及工艺要求相当高。而现有市面上的磁保持继电器还未能达到相应的要求，由于磁保持继电器触点容量低容易出现吸蚀现象，同时磁保持继电器的机械结构决定了其动作的不稳定性；可控硅是属于功率型半导体元件，对使用时的电压电流条件要求苛刻，一旦电压电流出现较大波动时导致可控硅损坏或烧毁现象；因此造成现有市面上的复合开关还存在着应用方面的先天不足。本发明是针对可控硅和磁保持继电器在低压成套装置应用方面存在的先天不足而精心研制开发的一种最新科技成果。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述发现的问题，提供一种新型的多功能编码开关，实现了以单片机快速计算过零投切时刻点，确保了磁保持继电器来控制电容器的过零投切，代替传统的采用可控硅与磁保持继电器并接作为过零投切，解决了可控硅容易出现损坏和烧毁的现象。它即可以监测电力电容器的投入电流值，实时上报电容器的容值损耗确保电容器的利用率。
本发明也可以实时采集电容器运行时的温度值，在温度超限的情况下，强行退出电容器投入；又可以实时采集在电容器投入时的电流值，在电流值超出电容额定电流2倍时，强行退出电容投入；还可以在切除电容时，实时监测各个开关通道的电流值，在判定磁保持继电器吸合的故障状态下，强行断开备用的磁保持继电器，避免电容器长期处于投入状态，是一种具有高安全性，高可靠性的新型的多功能编码开关。
本发明的目的可以这样实现的，所述的新型的多功能编码开关，包括主控MCU 、磁保持继电器、备用磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特征在于，所述的工作电源模块、数据存储器和温度采集模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过一开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过另一开关驱动电路连接备用磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。
本发明的目的可以这样实现的，所述的新型的多功能编码开关，包括主控MCU、磁保持继电器、备用磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、485通讯模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特征在于，所述的工作电源模块、数据存储器和485通讯模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过一开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过另一开关驱动电路连接备用磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。
本发明的目的可以这样实现的，所述的新型的多功能编码开关，包括主控MCU、磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、485通讯模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特征在于，所述的工作电源模块、数据存储器、温度采集模块和485通讯模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。
本发明的目的可以这样实现的，所述的新型的多功能编码开关，包括主控MCU、磁保持继电器、备用磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、LED指示灯显示模块、485通讯模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特征在于，所述的工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、LED指示灯显示模块和485通讯模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过一开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过另一开关驱动电路连接备用磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。
本发明所述的新型的多功能编码开关的过零投切方法，包括如下步骤：1）将三相四线的A线、B线、C线、N线及电容器分别接入权利要求1-4任一所述的新型的多功能编码开关的相应的接线端子上时，交流采集模块实时采集线路电压、电流和电容器运行数据信号，通过其信号处理电路调理后送入电能计量芯片，主控MCU通过SPI通信总线控制电能计量芯片对该信号做精确模拟数字转换及计算，以获得相电压、线电压、电容电压、投入电流信息，再通过SPI通信总线将相电压、线电压、电容电压、投入电流信息定时传送给主控MCU，主控MCU把计算出合适的投切策略由I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动磁保持继电器动作能力的控制信号，驱动相应通道的磁保持继电器通断；2）将通过主控MCU准确计算各个磁保持继电器的断开和闭合行程时间，并存储在数据存储器中，当交流采集模块检测到电压过零点时刻Ta且需要闭合磁保持继电器时，主控MCU调用数据存储器存储的常量△t1和变量T1作为闭合磁保持继电器的计算参数，计算出此时检测到电压过零投入时的时刻点为T1=Ta+10-△t1，式中：磁保持继电器闭合行程时间△t1=t2-t1，当主控MCU发出控制闭合指令驱动开关驱动电路闭合磁保持继电器，在这个过程中数据存储器存储主控MCU发出控制闭合指令的时刻点t1，数据存储器存储磁保持继电器闭合时刻点t2，Ta为首次检测到的电压过零的时刻点；主控MCU将控制在T1时刻时发出磁保持继电器的闭合指令开关驱动电路进行闭合动作；当交流采集模块检测到电流过零点时刻Tb且需要断开磁保持继电器时，主控MCU调用数据存储器存储的常量△t2和变量T2作为断开磁保持继电器的计算参数，计算出此时检测到电压过零断开时的时刻点为T2=Tb+10-△t2，式中：磁保持继电器断开的行程时间△t2=t4-t3，当主控MCU发出控制断开指令驱动开关驱动电路断开磁保持继电器，在这个过程中数据存储器存储主控MCU发出控制断开指令的时刻点t3，数据存储器存储磁保持继电器断开时刻点t4，Tb为首次检测到的电流过零的时刻点；主控MCU将控制在T2时刻时发出磁保持继电器的断开指令开关驱动电路进行断开动作。
所述主控MCU根据磁保持继电器实际闭合与断开的情况由I/O口发出控制信号，经LED指示灯显示模块电路控制LED指示灯的显示状态，来指示工作状态以及电容器投切状态。
所述的交流采集模块连接了1~n电流互感器和1~n电压互感器后，1~n电流互感器和1~n电压互感器实时采集线路的相电压、线电压，电容器的电容电压及投切电流信息反馈至主控MCU，通过采集的这些信息，计算出电容器实际运行后的损耗β=QC/QC1，式中：QC和QC1按下述步骤计算，当经交流采集模块采集的电容电压为U，线电压为UAB，UBC，UCA，电容器投切电流IAB，IBC，ICA 时，计算电容实际的投入容量QC=UAB×IAB +UBC×IBC+UCA×ICA，电容器未出现损耗时的投入量QC1=Qe×（U/Ue）2，其中：是采集的电容电压，Ue是电力电容器的额定电压。
当本发明安装有备用磁保持继电器时，所述备用磁保持继电器处于常闭状态，电容器的投切是通过控制磁保持继电器的通断实现的；1）当温度采集模块实时采集电容器的温度值超出预置的参数时，主控MCU分析比较后通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动1~n备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开1~n备用磁保持继电器，防止电容器温度过高，出现爆裂或烧毁等故障；2）当交流采集模块中的1~n电流互感器实时采集的电容器投入时电流值超出电容器额定电流2倍时，主控MCU分析比较后通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动1~n备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开1~n备用磁保持继电器，保护1~n磁保持继电器的可靠动作；3）当设备切除电容器时，交流采集模块中的1~n电流互感器实时监测各个开关通道的电流值，若还存在投入时的电流值时，即判定1~n磁保持继电器出现吸合的故障，此时主控MCU通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动1~n备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开1~n备用磁保持继电器避免电容器长期处于投入状态。
本发明的结构中还包含了多个（1~n）磁保持继电器、多个（1~n）备用磁保持继电器、开关驱动电路、工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、LED指示灯显示模块、485通讯模块、交流采集模块、多个（1~n）电流互感器、多个（1~n）电压互感器和开关驱动电路。所述的多个（1~n）磁保持继电器是在驱动电路控制下作为电容器的投切开关；所述的多个（1~n）备用磁保持继电器是作为保护开关使用，在电容切除时，实时监测各个开关通道的电流值，在判定用于投切使用的磁保持继电器吸合的故障状态下，强行断开备用的磁保持继电器，避免电容器长期处于投入状态，保护设备可靠运行；所述的工作电源模块是将交流220V作为电源输入，经过电源模块转换成多路直流电压供给个电路模块使用；所述的数据存储器是用于对各种实时与历史运行数据进行存储；所述的温度采集模块是采集电容器自身的温度值，在温度超限的情况下，强行退出电容投入；所述的LED指示灯显示模块是包括工作电源和投切信号指示灯，可以通过指示灯观察本发明所述的新型的多功能编码开关是否正常工作以及电容器投切情况；所述的485通讯模块是用于与外接控制设备的数据通讯与信息交换；所述的交流采集模块包括电能计量芯片和信号处理电路，电能计量芯片采用高精度AD芯片，高精度AD芯片作为电压电流计量使用，信号处理电路的作用是将输入的电压电流信息调理成高精度AD芯片内能做精确模拟数字转换及计算的信号，再将结果定时传送给主控MCU，主要是采集电流、相电压、线电压、电容器电压、电容投入电流等数据参数用于判断电压过零投入及电流过零断开以及电容器损耗参数计算；所述的多个（1~n）电流互感器是用于采集电容投入时的电流，在电流值超出电容额定电流2倍时，强行退出电容投入，同时投入的电流也可以作为计算电容器损耗的一个参数；所述的多个（1~n）电压互感器是用于采集相电压、线电压、电容器电压等参数可以作为判断电压过零及计算电容器损耗的依据。
本发明的优点：
本发明在正常通电运行时，主控MCU在首次控制磁保持继电器进行投切动作时，主控MCU能够准确的记录磁保持继电器在发出闭合或断开指令的时刻点以及磁保持继电器真正闭合或断开的时刻点，并计算出磁保持继电器在闭合与断开时的行程时间。由于每个磁保持继电器的投切行程时间各异，采用本发明的计算方法，能够根据不同磁保持继电器的投切行程时间，主控MCU计算并提前发出驱动信号，以便磁保持继电器能够在正确的时刻正常动作。
本发明所述的新型的多功能编码开关，可以通过温度采集模块实时采集电容器的温度值，当采集的温度值超出预置的参数时（参数可根据实际运行环境设置），本发明所述的新型的多功能编码开关中的备用磁保持继电器强行断开，防止电容器温度过高，造成电容器出现爆裂或烧毁等故障。
本发明的新型的多功能编码开关，可以通过多个（1~n）电流互感器及交流采集模块实时采集电容器投入时的电流值，在电流值超出电容额定电流2倍时，本发明所述的新型的多功能编码开关中的备用磁保持继电器强行断开，强行退出电容投入，保护设备可靠运行。
本发明的新型的多功能编码开关，可以在切除电容时，实时监测各个开关通道的电流值，在判定磁保持继电器吸合的故障状态下，本发明所述的新型的多功能编码开关中的备用磁保持继电器强行断开，避免电容长期处于投入状态。
附图说明
图1是本发明实施例的新型的多功能编码开关的结构图。
图1-1是图1中没有安装485通讯模块的电路原理框图。
图1-2是图1中没有安装温度采集模块的电路原理框图。
图1-3是图1中没有安装备用磁保持继电器的电路原理框图。
图2是本发明实施例的新型的多功能编码开关的电压过零闭合及行程时间曲线图。
图3是本发明实施例的新型的多功能编码开关的电流过零断开及行程时间曲线图。
图4是本发明实施例的新型的多功能编码开关的工作原理框图。
图5是本发明实施例的新型的多功能编码开关的保护电路工作原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的新型的多功能编码开关的工作原理及工作过程进行详细说明：
如图1所示，是本发明所述实施例的新型的多功能编码开关的结构图。包括主控MCU，多个（可以是1~n）磁保持继电器，多个（可以是1~n）备用磁保持继电器，工作电源模块，数据存储器，温度采集模块，LED指示灯显示模块， 485通讯模块，交流采集模块，多个（可以是1~n）电流互感器，多个（可以是1~n）电压互感器，开关驱动电路。本发明所述的n为自然数。所述的工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、LED指示灯显示模块和485通讯模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过一开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过另一开关驱动电路连接备用磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。本发明应用时如图5所示，备用磁保持继电器一方面接到A线、B线、C线、N线，另一方面与磁保持继电器连接，磁保持继电器接到电力电容器上。本发明下述的电容器指“电力电容器”。
1) 主控MCU：采用现有市售产品如单片机等，完成传输与控制、并发出控制信号驱动磁保持继电器进行投切动作，这些校准分析及计算程序为一般技术人员能实现的。
2) 多个（1~n）磁保持继电器：采用现有市售产品，作为电力行业中低压成套装置中电容器的投切元件。
3) 多个（1~n）备用磁保持继电器：采用现有市售产品，充当一种开关元件，在判定磁保持继电器吸合的故障状态下，本发明所述的新型的多功能编码开关中的备用磁保持继电器强行断开，避免电容长期处于投入状态，为一般技术人员能实现的。
4) 工作电源模块：交流220V作为电源输入，经过电源模块转换成多路直流电压供给个电路模块使用，其中主控MCU、数据存储器，485通讯模块工作电源为3.3V直流电压，交流采集模块工作电压为5V,投切开关控制模块工作电压为12V。这些工作电源模块为一般技术人员能实现的。
5) 数据存储器：此模块对各种实时与历史运行数据进行存储，可以采用各类存储介质，为现有技术。
6) 温度采集模块：采用市售的pt100铂电阻，外接直接置于电容器表面可以快速响应温度变化，所述的pt100铂电阻为现有市售产品。
7) LED指示灯显示模块：包括工作电源和投切信号指示灯，指示灯显示的内容包含本发明所述的新型的多功能编码开关的工作状态以及电容器投切状态。
8) 485通讯模块：此模块是对外接控制设备进行数据通讯与信息交换，为现有技术。
9) 交流采集模块：包括电能计量芯片和信号处理电路，电能计量芯片采用高精度AD芯片，高精度AD芯片作为电压电流计量使用，信号处理电路的作用是将输入的电压电流信息调理成高精度AD芯片内能做精确模拟数字转换及计算的信号，再将结果定时传送给主控MCU，为一般技术人员能实现的。
10) 多个（1~n）电流互感器：采用现有市售产品，用于采集电容投入时的电流，线电流、相电流等。
11) 多个（1~n）电压互感器：采用现有市售产品，用于采集相电压、线电压、电容器电压等参数可以作为判断电压过零及计算电容器损耗的依据。
12) 开关驱动电路：此模块为一般开关电路，当主控MCU发出控制信号指令时，经工作电源模块提供12V的直流电压供给开关电路使用，使得开关电路闭合，这些开关电路为一般技术人员能实现的。
如图1-1所示，是图1中没有安装485通讯模块的电路原理框图。本发明可以不安装485通讯模块，此时本发明的结构就不具有485通讯模块功能，但本发明还能实现本发明的目的，只是不能通过网络传输数据了。
如图1-2所示，是图1中没有安装温度采集模块的电路原理框图。本发明可以不安装温度采集模块，此时本发明的结构就不具有温度采集模块功能，但本发明还能实现本发明的目的，只是不具有温度报警功能以及防止电容器温度过高，出现爆裂或烧毁等故障。
如图1-3所示，是图1中没有安装备用磁保持继电器的电路原理框图。本发明可以不安装备用磁保持继电器，此时本发明的结构就不具有备用磁保持继电器功能，但本发明还能实现本发明的目的，只是不具有强行断开多个（1~n）备用磁保持继电器，防止电容器温度过高，出现爆裂或烧毁等故障的功能。
如图2所示的是本发明实施例的新型的多功能编码开关的电压过零闭合及行程时间曲线图，其中t1为主控MCU首次发出的闭合指令的时刻点，t2为磁保持继电器驱动电路接收闭合指令且磁保持继电器真正闭合的时刻点，△t1为磁保持继电器闭合的行程时间（单位ms），Ta为首次检测到的电压过零的时刻点，由于工频交流电源的周期是20ms,在一个工频周期里，电源电压过零会出现2次过零时刻，因此Ta+10为第二次检测到的电压过零的时刻点（单位ms），T1为第二次检测到电压过零时刻点，即主控MCU发出磁保持继电器的闭合指令的时刻点。
如图3所示的是本发明实施例的新型的多功能编码开关的电流过零断开及行程时间曲线图，其中t3为主控MCU首次发出的断开指令的时刻点，t4为磁保持继电器驱动电路接收断开指令且磁保持继电器真正断开的时刻点，△t2为磁保持继电器断开的行程时间（单位ms），Tb为首次检测到的电流过零的时刻点，由于工频交流电源的周期是20ms,在一个工频周期里，电源电流过零会出现2次过零时刻，Tb+10为第二次检测到的电流过零的时刻点（单位ms），T2为第二次检测到电流过零时，主控MCU发出磁保持继电器的断开指令的时刻点。
结合图1、图2、图3所示，为了计算出磁保持继电器闭合的行程时间即△t1、磁保持继电器断开的行程时间即△t2 、主控MCU发出磁保持继电器的闭合指令时刻点T1以及主控MCU发出磁保持继电器的断开指令的时刻点T2。若主控MCU发出控制闭合指令驱动开关驱动电路闭合磁保持继电器，在这个过程中数据存储器存储主控MCU发出控制闭合指令的时刻点t1，数据存储器存储磁保持继电器闭合时刻点t2。当数据存储器存储完t1和t2后，主控MCU计算出的磁保持继电器闭合的行程时间即△t1=t2-t1，此时数据存储器继续存储主控MCU计算出的磁保持继电器闭合的行程时间△t1。当交流采集模块检测到第一次电压过零时刻点Ta后，主控MCU开始计算发出磁保持继电器的闭合指令时刻点T1=Ta+10-△t1，主控MCU控制在T1时刻时发出磁保持继电器的闭合指令驱动电器驱动电路进行闭合动作，确保磁保持继电器在Ta+10该时刻点过零投切。数据存储器存储常量△t1和变量T1作为闭合磁保持继电器的计算参数，以便本发明所述的新型的多功能编码开关进行闭合磁保持继电器时使用。若主控MCU发出控制断开指令驱动开关驱动电路断开磁保持继电器，在这个过程中数据存储器存储主控MCU发出控制断开指令的时刻点t3，数据存储器存储磁保持继电器断开时刻点t4。当数据存储器存储完t3和t4后，主控MCU计算出的磁保持继电器断开的行程时间即△t2=t4-t3，此时数据存储器继续存储主控MCU计算出的磁保持继电器断开的行程时间△t2。当交流采集模块检测到第一次电流过零时刻点Tb后，主控MCU开始计算发出磁保持继电器的断开指令时刻点T2=Tb+10-△t2，主控MCU控制在T2时刻时发出磁保持继电器的断开指令驱动电器驱动电路进行断开动作，确保磁保持继电器在Tb+10该时刻点过零投切。数据存储器存储常量△t2和变量T2作为断开磁保持继电器的计算参数，以便本发明所述的新型的多功能编码开关进行断开磁保持继电器时使用。
当本发明所述的新型的多功能编码开关中的交流采集模块检测到电压过零点时刻Ta且需要闭合磁保持继电器时，主控MCU调用数据存储器存储的常量△t1和变量T1作为闭合磁保持继电器的计算参数，计算出此时检测到电压过零投入时的时刻点为T1=Ta+10-△t1，主控MCU将控制在T1时刻时发出磁保持继电器的闭合指令驱动电器驱动电路进行闭合动作。当交流采集模块检测到电流过零点时刻Tb且需要断开磁保持继电器时，主控MCU调用数据存储器存储的常量△t2和变量T2作为断开磁保持继电器的计算参数，计算出此时检测到电压过零断开时的时刻点为T2=Tb+10-△t2。主控MCU将控制在T2时刻时发出磁保持继电器的断开指令驱动电器驱动电路进行断开动作。
如图4所示，是本发明所述实施例的新型的多功能编码开关的工作原理框图。其中A线、B线、C线、N线分别通过铜导线连接至本发明所述的新型的多功能编码开关A、B、C、N端口，工作电源模块将采集的交流220V作为电源输入，经过电源模块转换成多路直流电压供给个电路模块使用，其中主控MCU、数据存储器，485通讯模块工作电源为3.3V直流电压，交流采集模块工作电源为5V直流电压，投切开关控制模块工作电源为12V直流电压。
如图5所示，是本发明所述实施例的新型的多功能编码开关的保护电路工作原理框图，为了保证设备可靠安全运行，为了加强电力电容器的使用寿命，本发明所述的新型的多功能编码开关增加了多个（1~n）备用磁保持继电器作为保护开关使用。当本发明所述的新型的多功能编码开关正常工作时，多个（1~n）备用磁保持继电器处于常闭状态，电容器的投切是通过控制多个（1~n）磁保持继电器的通断实现。当温度采集模块实时采集电容器的温度值超出预置的参数时（参数可根据实际运行环境设置），主控MCU分析比较后通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动多个（1~n）备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开多个（1~n）备用磁保持继电器，防止电容器温度过高，出现爆裂或烧毁等故障。当交流采集模块中的多个（1~n）电流互感器实时采集的电容器投入时电流值超出电容器额定电流2倍时，主控MCU分析比较后通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动多个（1~n）备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开多个（1~n）备用磁保持继电器，保护多个（1~n）磁保持继电器的可靠动作。当设备切除电容时，交流采集模块中的多个（1~n）电流互感器实时监测各个开关通道的电流值，若还存在投入时的电流值时，即判定多个（1~n）磁保持继电器出现吸合的故障，此时主控MCU通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动多个（1~n）备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开多个（1~n）备用磁保持继电器避免电容器长期处于投入状态。因此通过增加多个（1~n）备用磁保持继电器来作为保护开关，能够提高本发明所述的新型的多功能编码开关运行的安全性、可靠性。
结合图4、图5所示，当A线、B线、C线、N线及电容器分别接入本发明所述的新型的多功能编码开关的相应的接线端子上时，本发明所述的新型的多功能编码开关中的交流采集模块实时采集线路电压、电流和电容器运行数据，通过其信号处理电路调理后送入电能计量芯片，主控MCU通过SPI通信总线控制电能计量芯片（数据采集模块芯片）对该信号做精确模拟数字转换及计算，以便获得相电压、线电压、电容电压、投入电流等信息，再通过SPI通信总线将相电压、线电压、电容电压、投入电流等信息定时传送给主控MCU，主控MCU把计算出合适的投切策略由I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动磁保持继电器动作能力的控制信号，驱动相应通道的磁保持继电器通断。由于每个磁保持继电器的闭合和断开的行程时间各异，为了保证磁保持继电器在接点的动作时刻点准确，本发明所述的新型的多功能编码开关将通过主控MCU准确计算各个磁保持继电器的断开和闭合行程时间，并存储在数据存储器中。当本发明所述的新型的多功能编码开关的交流采集模块检测到电压过零点时刻Ta且需要闭合磁保持继电器时，主控MCU调用数据存储器存储的常量△t1和变量T1作为闭合磁保持继电器的计算参数，计算出此时检测到电压过零投入时的时刻点为T1=Ta+10-△t1，主控MCU将控制在T1时刻时发出磁保持继电器的闭合指令开关驱动电路进行闭合动作。当交流采集模块检测到电流过零点时刻Tb且需要断开磁保持继电器时，主控MCU调用数据存储器存储的常量△t2和变量T2作为断开磁保持继电器的计算参数，计算出此时检测到电压过零断开时的时刻点为T2=Tb+10-△t2。主控MCU将控制在T2时刻时发出磁保持继电器的断开指令开关驱动电路进行断开动作。同时主控MCU将根据磁保持继电器实际闭合与断开的情况由I/O口发出控制信号，经LED指示灯显示模块电路控制LED指示灯的显示状态，来指示本发明所述的新型的多功能编码开关的工作状态以及电容器投切状态。本发明所述的新型的多功能编码开关的交流采集模块连接了多个（1~n）电流互感器和多个（1~n）电压互感器，可以实时采集线路的相电压、线电压，电容器的电容电压及投切电流等信息反馈至主控MCU，通过采集的这些信息，可以认为的计算出电容器实际运行后的损耗。若经交流采集模块采集的电容电压为U，线电压为UAB，UBC，UCA，电容器投切电流IAB，IBC，ICA ，则可以计算电容实际的投入容量QC=UAB×IAB +UBC×IBC+UCA×ICA。根据电容器额定容量Qe可以知道，电容器未出现损耗时的投入量QC1=Qe×（U/Ue）2，（其中U是采集的电容电压，Ue是电力电容器的额定电压），这样可以计算出损耗系数β=QC/QC1。由于当电容器损耗值达到1/3时，电容器的利用率降低，在成套装置中利用电容器作为补偿的效果下降，当电容器损耗值达到2/3时，电容器的输出电流加大，电容器的发热量高，电容器容易出现安全隐患，因此在检测电容器的损耗系数β具有发明创造意义。

Claims (8)

1.一种新型的多功能编码开关，包括主控MCU 、磁保持继电器、备用磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特征在于，所述的工作电源模块、数据存储器和温度采集模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过一开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过另一开关驱动电路连接备用磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。
2.一种新型的多功能编码开关，包括主控MCU、磁保持继电器、备用磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、485通讯模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特征在于，所述的工作电源模块、数据存储器和485通讯模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过一开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过另一开关驱动电路连接备用磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。
3.一种新型的多功能编码开关，包括主控MCU、磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、485通讯模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特征在于，所述的工作电源模块、数据存储器、温度采集模块和485通讯模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。
4.一种新型的多功能编码开关，包括主控MCU、磁保持继电器、备用磁保持继电器、工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、LED指示灯显示模块、485通讯模块、交流采集模块、电流互感器、电压互感器和开关驱动电路，其特征在于，所述的工作电源模块、数据存储器、温度采集模块、LED指示灯显示模块和485通讯模块分别与主控MCU连接，主控MCU通过一开关驱动电路连接磁保持继电器，主控MCU通过另一开关驱动电路连接备用磁保持继电器，主控MCU通过交流采集模块分别与电流互感器和电压互感器连接。
5.权利要求1-4任一所述的新型的多功能编码开关的过零投切方法，包括如下步骤：1）将三相四线的A线、B线、C线、N线及电容器分别接入权利要求1-4任一所述的新型的多功能编码开关的相应的接线端子上时，交流采集模块实时采集线路电压、电流和电容器运行数据信号，通过其信号处理电路调理后送入电能计量芯片，主控MCU通过SPI通信总线控制电能计量芯片对该信号做精确模拟数字转换及计算，以获得相电压、线电压、电容电压、投入电流信息，再通过SPI通信总线将相电压、线电压、电容电压、投入电流信息定时传送给主控MCU，主控MCU把计算出合适的投切策略由I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动磁保持继电器动作能力的控制信号，驱动相应通道的磁保持继电器通断；2）将通过主控MCU准确计算各个磁保持继电器的断开和闭合行程时间，并存储在数据存储器中，当交流采集模块检测到电压过零点时刻Ta且需要闭合磁保持继电器时，主控MCU调用数据存储器存储的常量△t1和变量T1作为闭合磁保持继电器的计算参数，计算出此时检测到电压过零投入时的时刻点为T1=Ta+10-△t1，式中：磁保持继电器闭合行程时间△t1=t2-t1，当主控MCU发出控制闭合指令驱动开关驱动电路闭合磁保持继电器，在这个过程中数据存储器存储主控MCU发出控制闭合指令的时刻点t1，数据存储器存储磁保持继电器闭合时刻点t2，Ta为首次检测到的电压过零的时刻点；主控MCU将控制在T1时刻时发出磁保持继电器的闭合指令开关驱动电路进行闭合动作；当交流采集模块检测到电流过零点时刻Tb且需要断开磁保持继电器时，主控MCU调用数据存储器存储的常量△t2和变量T2作为断开磁保持继电器的计算参数，计算出此时检测到电压过零断开时的时刻点为T2=Tb+10-△t2，式中：磁保持继电器断开的行程时间△t2=t4-t3，当主控MCU发出控制断开指令驱动开关驱动电路断开磁保持继电器，在这个过程中数据存储器存储主控MCU发出控制断开指令的时刻点t3，数据存储器存储磁保持继电器断开时刻点t4，Tb为首次检测到的电流过零的时刻点；主控MCU将控制在T2时刻时发出磁保持继电器的断开指令开关驱动电路进行断开动作。
6.根据权利要求5所述的过零投切方法，其特征在于，主控MCU根据磁保持继电器实际闭合与断开的情况由I/O口发出控制信号，经LED指示灯显示模块电路控制LED指示灯的显示状态，来指示工作状态以及电容器投切状态。
7.根据权利要求5或6所述的过零投切方法，其特征在于，所述的交流采集模块连接了1~n电流互感器和1~n电压互感器后，1~n电流互感器和1~n电压互感器实时采集线路的相电压、线电压，电容器的电容电压及投切电流信息反馈至主控MCU，通过采集的这些信息，计算出电容器实际运行后的损耗β=QC/QC1，式中：QC和QC1按下述步骤计算，当经交流采集模块采集的电容电压为U，线电压为UAB，UBC，UCA，电容器投切电流IAB，IBC，ICA 时，计算电容实际的投入容量QC=UAB×IAB +UBC×IBC+UCA×ICA，电容器未出现损耗时的投入量QC1=Qe×（U/Ue）2，其中：是采集的电容电压，Ue是电力电容器的额定电压。
8.根据权利要求5或6或7所述的过零投切方法，其特征在于，当安装有备用磁保持继电器时，所述备用磁保持继电器处于常闭状态，电容器的投切是通过控制磁保持继电器的通断实现的；1）当温度采集模块实时采集电容器的温度值超出预置的参数时，主控MCU分析比较后通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动1~n备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开1~n备用磁保持继电器，防止电容器温度过高，出现爆裂或烧毁等故障；2）当交流采集模块中的1~n电流互感器实时采集的电容器投入时电流值超出电容器额定电流2倍时，主控MCU分析比较后通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动1~n备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开1~n备用磁保持继电器，保护1~n磁保持继电器的可靠动作；3）当设备切除电容器时，交流采集模块中的1~n电流互感器实时监测各个开关通道的电流值，若还存在投入时的电流值时，即判定1~n磁保持继电器出现吸合的故障，此时主控MCU通过I/O口发出逻辑控制信号，经开关驱动电路转换为具有驱动1~n备用磁保持继电器动作能力的控制信号中，强行断开1~n备用磁保持继电器避免电容器长期处于投入状态。
CN201410008838.5A 2014-01-08 2014-01-08 新型的多功能编码开关 Expired - Fee Related CN103701141B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410008838.5A CN103701141B (zh) 2014-01-08 2014-01-08 新型的多功能编码开关

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410008838.5A CN103701141B (zh) 2014-01-08 2014-01-08 新型的多功能编码开关

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103701141A true CN103701141A (zh) 2014-04-02
CN103701141B CN103701141B (zh) 2016-03-16

Family

ID=50362586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410008838.5A Expired - Fee Related CN103701141B (zh) 2014-01-08 2014-01-08 新型的多功能编码开关

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103701141B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104597750A (zh) * 2014-11-28 2015-05-06 固安华电天仁控制设备有限公司 一种核心继电器失效检测及冗余控制***及控制方法
CN109509679A (zh) * 2018-11-30 2019-03-22 上海五零盛同信息科技有限公司 基于过零点延时控制的继电器控制***
CN113567909A (zh) * 2021-07-22 2021-10-29 重庆跃腾电器有限公司 一种多用户表上的磁保持继电器温度监控***
CN114039336A (zh) * 2021-10-21 2022-02-11 贵州电网有限责任公司 集成继电器、控制方法及继电保护装置
CN114649152A (zh) * 2022-04-01 2022-06-21 东莞市信捷安物联科技有限公司 一种过零点分闸方法
CN114826705A (zh) * 2022-04-12 2022-07-29 国网湖北省电力有限公司信息通信公司 一种基于独立成分分析方法的apt攻击判定方法、***及存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009273323A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Chugoku Electric Power Co Inc:The 配電線地絡電流抑制装置の制御方法、及び配電線地絡電流抑制装置
CN102412584A (zh) * 2011-11-28 2012-04-11 吉林省电力科学研究院有限公司 一体化智能调补电容器组
CN103001237A (zh) * 2012-11-19 2013-03-27 柳州电器科学研究所有限公司 一种智能复合开关
CN103441508A (zh) * 2013-07-30 2013-12-11 广西腾峰科技有限公司 一种多用途低压智能电容器
CN203839956U (zh) * 2014-01-08 2014-09-17 福建阳谷智能技术有限公司 新型的多功能编码器
CN203839953U (zh) * 2014-01-08 2014-09-17 福建阳谷智能技术有限公司 新型的无备用磁保持继电器的多功能编码开关
CN203839955U (zh) * 2014-01-08 2014-09-17 福建阳谷智能技术有限公司 新型的带通讯模块的多功能编码开关
CN203839954U (zh) * 2014-01-08 2014-09-17 福建阳谷智能技术有限公司 新型的带温控的多功能编码开关

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009273323A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Chugoku Electric Power Co Inc:The 配電線地絡電流抑制装置の制御方法、及び配電線地絡電流抑制装置
CN102412584A (zh) * 2011-11-28 2012-04-11 吉林省电力科学研究院有限公司 一体化智能调补电容器组
CN103001237A (zh) * 2012-11-19 2013-03-27 柳州电器科学研究所有限公司 一种智能复合开关
CN103441508A (zh) * 2013-07-30 2013-12-11 广西腾峰科技有限公司 一种多用途低压智能电容器
CN203839956U (zh) * 2014-01-08 2014-09-17 福建阳谷智能技术有限公司 新型的多功能编码器
CN203839953U (zh) * 2014-01-08 2014-09-17 福建阳谷智能技术有限公司 新型的无备用磁保持继电器的多功能编码开关
CN203839955U (zh) * 2014-01-08 2014-09-17 福建阳谷智能技术有限公司 新型的带通讯模块的多功能编码开关
CN203839954U (zh) * 2014-01-08 2014-09-17 福建阳谷智能技术有限公司 新型的带温控的多功能编码开关

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104597750A (zh) * 2014-11-28 2015-05-06 固安华电天仁控制设备有限公司 一种核心继电器失效检测及冗余控制***及控制方法
CN104597750B (zh) * 2014-11-28 2017-10-24 固安华电天仁控制设备有限公司 一种核心继电器失效检测及冗余控制***及控制方法
CN109509679A (zh) * 2018-11-30 2019-03-22 上海五零盛同信息科技有限公司 基于过零点延时控制的继电器控制***
CN113567909A (zh) * 2021-07-22 2021-10-29 重庆跃腾电器有限公司 一种多用户表上的磁保持继电器温度监控***
CN114039336A (zh) * 2021-10-21 2022-02-11 贵州电网有限责任公司 集成继电器、控制方法及继电保护装置
CN114039336B (zh) * 2021-10-21 2023-09-19 贵州电网有限责任公司 集成继电器、控制方法及继电保护装置
CN114649152A (zh) * 2022-04-01 2022-06-21 东莞市信捷安物联科技有限公司 一种过零点分闸方法
CN114826705A (zh) * 2022-04-12 2022-07-29 国网湖北省电力有限公司信息通信公司 一种基于独立成分分析方法的apt攻击判定方法、***及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN103701141B (zh) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103701141B (zh) 新型的多功能编码开关
CN204243896U (zh) 用于配电网的开关状态监测装置
CN203243049U (zh) 无功补偿节能装置
CN203839956U (zh) 新型的多功能编码器
CN203839955U (zh) 新型的带通讯模块的多功能编码开关
CN201146372Y (zh) 电机保护***
CN105245126A (zh) 教学逆变***模块
CN103078332B (zh) 变压器感性无功功率有级控制方法
CN109194245A (zh) 一种具有输入缺相检测功能的伺服驱动器及其检测方法
CN108226683A (zh) 电容器放电时间和波形采集的测试装置及其测试方法
CN203839954U (zh) 新型的带温控的多功能编码开关
CN202363966U (zh) 备用电源自动投切装置
CN203433387U (zh) 一种pid变频调速冷却控制***
CN102841309A (zh) 一种断路器试验装置
CN203839953U (zh) 新型的无备用磁保持继电器的多功能编码开关
CN106405408A (zh) 防直流倒方式操作失电的监测装置及其检测方法
CN103606927B (zh) 一种单相调压变压***
CN104101842A (zh) 一种岸电电源功率单元调试***
CN201984117U (zh) 电容器组投切测试装置
CN202102088U (zh) 一种断路器试验装置
CN104849657A (zh) 一种开关特性远程智能测试装置
CN105048301A (zh) 一种可检测输出电压并故障自修复的智能电源箱
CN102522779A (zh) 用于动态模拟实验的发电机同期控制***
CN104836189B (zh) 一种可自复位及远程复位的电气保护装置及其方法
CN208874490U (zh) 一种具有输入缺相检测功能的伺服驱动器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160316

Termination date: 20200108