CN107611982B - 一种用于旁路接触器的检测控制电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路和方法，检测控制包括三相检测电路，用于检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号；逻辑判断电路，用于对电平信号进行逻辑判断；执行电路，用于根据逻辑判断电路输出的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁。本发明所用电子元件均为普通元件，因此实施后装置成本无明显提升，保证了装置的应用前景；且通过本发明提供的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路，避免了控制***频繁对晶闸管导通状态的监测，大大减小了数据处理量，提高了控制***的可靠性。

Description

一种用于旁路接触器的检测控制电路和方法

技术领域

本发明涉及一种互锁电路，具体涉及一种用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路和方法。

背景技术

电压智能分级补偿装置串联在配电网线路和负荷之间，补偿配电网线路由于线路本身较长或分布式能源接入引起的电压降落，提高电力***可靠性和负荷的供电质量。电压智能分级补偿装置通过多抽头的并联变压器将自身的工作电压从高压侧降至低压侧，通过反并联晶闸管控制并联变压器分接头的投切，在保证补偿精度的前提下实现了对负载电压的分级补偿，提高了电压智能分级补偿装置的动态响应性能。并通过并联和串联变压器降低电压智能分级补偿装置自身的工作电压，解决了电力电子器件耐受电压的限制问题，避免了电力电子器件通过器件串联来承受高电压所带来的一系列技术问题降低了装置自身的制造成本，增强了装置运行的可靠性。此外，电压智能分级补偿装置通过串联变压器直接输出电压实现对负载电压的补偿，其补偿方式更为直接，与并联无功补偿相比效果也更加明显。

电压智能分级补偿装置的主接线示意图如图1所示，图中的PT1_a、PT1_b、PT1_c分别为A、B、C相电压互感器，分别用于采集A、B、C相的***侧电压；CT1_a、CT1_b、CT1_c分别为A、B、C相电流互感器，分别用于采集串联变压器A、B、C相副边的电流；Q_fa、Q_fb、Q_fc为旁路开关，T_1a、T_1b、T_1c分别为A、B、C相串联变压器，T_2a、T_2b、T_2c分别为A、B、C相副边多绕组并联变压器，SCR_a、SCR_b、SCR_c分别为A、B、C相晶闸管投切单元，各相晶闸管投切单元结构图如图2所示，均包括三组内含两个反并联晶闸管的晶闸管模块；每个晶闸管模块一端与副边多绕组变压器的一个副边抽头相连接，另一端与晶闸管投切单元内的其余两个晶闸管模块的一端相互连接，形成一个公共连接端，并与串联变压器副边绕组一端相连接。当配电网线路电压降低至电压智能分级补偿装置的补偿启动限值时，电压智能分级补偿装置控制串联变压器T_1a、T_1b、T_1c各自二次侧的旁路开关Q_fa、Q_fb、Q_fc断开，之后通过控制SCR_a、SCR_b、SCR_c中反并联晶闸管的导通或关断，选取接入补偿回路的并联变压器T_2a、T_2b、T_2c各自的副边抽头，分别输出抽头对应的电压，经过串联变压器T_1a、T_1b、T_1c叠加到配电网线路中，通过电压的同相补偿，使负荷侧电压保持在符合供电标准的范围内，确保负荷正常运行。当配电网线路电压恢复正常后，闭锁SCR_a、SCR_b、SCR_c中反并联晶闸管的触发脉冲，待反并联晶闸管完全关断后将旁路开关Q_fa、Q_fb、Q_fc闭合，使串联变压器副边绕组短接，以减小串联变压器T_1a、T_1b、T_1c的阻抗在配电网线路中所产生的压降。

由于电压智能分级补偿装置自身特殊的电路结构，当与并联变压器T_2a、T_2b、T_2c各自副边连接的SCR_a、SCR_b、SCR_c中反并联晶闸管处于导通状态时，若串联变压器T_1a、T_1b、T_1c各自副边所连接的旁路开关Q_fa、Q_fb、Q_fc闭合，则会导致并联变压器T_2a、T_2b、T_2c各自的副边绕组短路，进一步导致SCR_a、SCR_b、SCR_c中反并联晶闸管的损坏且影响并联变压器T_2a、T_2b、T_2c的安全运行，甚至影响电压智能分级补偿装置自身及配电网线路的安全运行。因此，为保障电压智能分级补偿装置自身运行安全，SCR_a、SCR_b、SCR_c中所有反并联晶闸管均处于关断状态时旁路开关Q_fa、Q_fb、Q_fc闭合的前提条件。若利用电压智能分级补偿装置对SCR_a、SCR_b、SCR_c中所有反并联晶闸管的导通电流均通过AD采样进行监测，以保证串联变压器T_1a、T_1b、T_1c的副边所连接的旁路开关Q_fa、Q_fb、Q_fc不会误闭合，将会由于SCR_a、SCR_b、SCR_c中所有反并联晶闸管数量众多导致电压智能分级补偿装置的***电路复杂，数据处理量大幅上升，硬件成本升高，控制过程复杂，可靠性降低，制约电压智能分级补偿装置的大规模推广应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路和方法，设有用于检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号的三相检测电路、用于对电平信号进行逻辑判断的逻辑判断电路以及根据逻辑判断电路输出的信号驱动继电器触点的执行电路，最终实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路，包括：

三相检测电路，用于检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号；

逻辑判断电路，用于对电平信号进行逻辑判断；

执行电路，用于根据逻辑判断电路输出的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁。

所述三相检测电路包括A相检测电路、B相检测电路和C相检测电路；所述A相检测电路、B相检测电路、C相检测电路均包括三个检测模块和第一或门；

所述第一或门包括三个输入端，三个检测模块的输出端分别连接第一或门的三个输入端，所述第一或门的输出端连接逻辑判断电路。

所述检测模块包括第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一限流电阻、第一上拉电阻和第一与门。

所述第一光电耦合器包括第一发光二极管和第一光敏三极管；

所述第二光电耦合器包括第二发光二极管和第二光敏三极管。

所述第一发光二极管的阳极和第二发光二级管的阳极分别通过第一限流电阻与电压智能分级补偿装置中晶闸管模块用于连接并联变压器副边的一端相连，所述第一发光二极管的阴极和第二发光二极管的阴极分别通过第一限流电阻与电压智能分级补偿装置中晶闸管模块用于连接串联变压器副边的一端相连；

所述第一光敏三极管的发射极接GND，其集电极通过第一上拉电阻接+5V，同时连接第一与门的第一输入端；所述第二光敏三极管的发射极接GND，其集电极通过第一上拉电阻接+5V，同时连接第一与门的第二输入端；所述第一与门的输出端连接第一或门的输入端。

所述逻辑判断电路包括第二或门，所述第二或门包括三个输入端；

所述A相检测电路、B相检测电路、C相检测电路各自第一或门的输出端分别连接第二或门的三个输入端，所述第二或门的输出端连接执行电路。

所述执行电路包括第二与门、第三光电耦合器、第二限流电阻、第二上拉电阻和继电器；

所述第三光电耦合器包括第三发光二极管和第三光敏三极管；

所述继电器包括继电器线圈和继电器触点。

所述第二与门的第一输入端通过第二限流电阻接+5V，同时连接第三发光二极管的阳极；所述第二与门的第二输入端连接第二或门的输出端；所述第二与门的输出端连接第三发光二极管的阴极；所述第三光敏三极管的集电极通过第二上拉电阻接24V直流电压，其发射极连接继电器线圈，所述继电器触点连接旁路接触器的线圈。

本发明还提供一种用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制方法，所述检测控制方法基于所述的检测控制电路，所述检测控制方法包括：

通过三相检测电路检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号；

通过逻辑判断电路对电平信号进行逻辑判断；

通过执行电路根据逻辑判断后的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁。

所述检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号包括：

每相检测电路中的检测模块分别检测电压智能分级补偿装置中一组反并联晶闸管两端的电压，并将生成的电平信号输出至该相检测电路中的第一或门；

每相检测电路中的第一或门对电平信号进行逻辑或运算，若任意一个反并联晶闸管导通，则该相检测电路中的第一或门输出高电平信号；若全部反并联晶闸管均关断，则输出低电平信号。

所述对电平信号进行逻辑判断包括：

通过逻辑判断电路的第二或门对三相检测电路发送的三路电平信号进行逻辑或运算；

若任意一个反并联晶闸管导通，则第二或门输出高电平信号；

若全部反并联晶闸管均关断，则第二或门输出低电平信号。

所述根据逻辑判断后的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁包括：

通过执行电路的第二与门对+5V和第二或门输出的电平信号进行逻辑与运算；

若逻辑判断电路的第二或门输出的电平信号为高电平，则执行电路的第二与门输出高电平，继电器触点保持断开，以实现旁路接触器的互锁；

若逻辑判断电路的第二或门输出的电平信号为低电平，则执行电路的第二与门输出低电平，通过第三光电耦合器驱动继电器触点闭合，以实现旁路接触器的解锁。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路设有用于检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号的三相检测电路、用于对电平信号进行逻辑判断的逻辑判断电路以及根据逻辑判断电路输出的信号驱动继电器触点的执行电路，最终实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁；

本发明提供的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的互锁电路中所用电子元件均为普通元件，因此实施后装置成本无明显提升，保证了装置的应用前景；

通过本发明提供的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的互锁电路，避免了控制***频繁对晶闸管导通状态的监测，大大减小了数据处理量，提高了控制***的可靠性。

附图说明

图1是现有技术中电压智能分级补偿装置的主接线示意图；

图2是现有技术中各相晶闸管投切单元结构图；

图3是本发明实施例中用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的互锁电路结构图。

图4是本发明实施例中电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的互锁电路根据晶闸管闭锁后，晶闸管两端将承受并联变压器的抽头电压这一特点，通过光电耦合器以及简单的逻辑电路，简单可靠的实现晶闸管对旁路接触器的互锁。本发明实施例提供的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的互锁电路具体结构图如图3所示，主要包括：

三相检测电路，用于检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号；

逻辑判断电路，用于对电平信号进行逻辑判断；

执行电路，用于根据逻辑判断电路输出的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁。

上述的三相检测电路包括A相检测电路、B相检测电路、C相检测电路，如图3所示，上述的A相检测电路、B相检测电路、C相检测电路均包括三个检测模块和或门，该或门包括三个输入端，三个检测模块的输出端分别连接或门的三个输入端，或门的输出端连接逻辑判断电路。

每个检测模块均包括第一光电耦合器、第二光电耦合器、限流电阻、上拉电阻和与门。

其中的第一光电耦合器包括第一发光二极管和第一光敏三极管；其中的第二光电耦合器包括第二发光二极管和第二光敏三极管。

上述第一发光二极管的阳极和第二发光二级管的阳极分别通过限流电阻与电压智能分级补偿装置中晶闸管模块用于连接并联变压器副边的一端相连，第一发光二极管的阴极和第二发光二极管的阴极分别通过限流电阻与电压智能分级补偿装置中晶闸管模块用于连接串联变压器副边的一端相连；上述第一光敏三极管的发射极接GND，其集电极通过上拉电阻接+5V，同时连接与门的第一输入端；上述第二光敏三极管的发射极接GND，其集电极通过上拉电阻接+5V，同时连接与门的第二输入端，与门的输出端再连接逻辑判断电路。

上述的逻辑判断电路包括或门，该或门包括三个输入端；于是有A相检测电路、B相检测电路、C相检测电路各自与门的输出端分别连接或门的三个输入端，或门的输出端再连接执行电路中与门的第二输入端。

上述的执行电路包括与门、第三光电耦合器、限流电阻、上拉电阻和第一继电器；其中的第三光电耦合器包括第三发光二极管和第三光敏三极管；其中的第一继电器包括继电器线圈和继电器触点。

其中与门的第一输入端通过限流电阻接+5V，同时连接第三发光二极管的阳极，与门的第二输入端连接或门的输出端，其输出端连接第三发光二极管的阴极；第三光敏三极管的集电极通过上拉电阻接24V直流电压，其发射极连接继电器线圈，继电器触点一端连接第二继电器的触点，另一端连接旁路接触器线圈，第二继电器用于发送控制指令给旁路接触器的旁路开关。

如图3所示，以A相晶闸管投切单元中一组反并联晶闸管为例说明包括第一光电耦合器、第二光电耦合器、限流电阻、上拉电阻和与门的检测模块中各器件的关系：

第一发光二极管的阳极和第二发光二级管的阳极分别通过限流电阻与电压智能分级补偿装置中晶闸管模块用于连接并联变压器副边的一端相连，即连接图3中的SCRA1+，第一发光二极管的阴极和第二发光二极管的阴极分别通过限流电阻与电压智能分级补偿装置中晶闸管模块用于连接串联变压器副边的一端相连，即连接图3中的SCRA1-。

同理，图3中的SCRA2+即为A相晶闸管投切单元中的第二组反并联晶闸管连接并联变压器副边的一端，SCRA2-即为A相晶闸管投切单元中的第二组反并联晶闸管连接串联变压器副边的一端；其中的SCRA3+即为A相晶闸管投切单元中的第三组反并联晶闸管连接并联变压器副边的一端，SCRA3-即为A相晶闸管投切单元中的第三组反并联晶闸管连接串联变压器副边的一端。

当任一组反并联晶闸管关断之后，反并联晶闸管两端电压将是并联变压器抽头两端的电压，促使A相检测电路中两个光电耦合器轮流导通，进而保证两个光电耦合器输出中始终有一个为低电平，进而通过逻辑门与运算后仍为低电平；若A相晶闸管投切单元中的该组反并联晶闸管导通，则两个光电耦合器均将输出高电平，经过逻辑与门后，输出电平认为高电平。

同理，可以保证A相晶闸管投切单元中其余两组反并联晶闸管在处于关断状态时将保持低电平输出；将三组抽头的电平输出结果通过一个三通道或门，可以保证当A相晶闸管投切单元仍有晶闸管导通时，A相检测电路将最终输出高电平；利用上述方法，可以将A、B、C三相的晶闸管导通信号通过三通道或门进行汇总，其中一相有晶闸管导通时，检测结果将为高电平。利用该高电平信号通过执行电路中的第三光电耦合器驱动第一继电器，可以将第一继电器的触点串接在与旁路接触器的线圈同一个回路中。当控制***发出合闸命令时，若互锁电路有晶闸管处于导通状态，导致旁路接触器无法动作，只有晶闸管完全断开，回路所控制的继电器触点才能闭合，旁路接触器的动作才能被解锁执行。

本发明实施例还提供一种用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制方法，该检测控制方法基于上述的检测控制电路，该检测控制方法的流程图如图4所示，具体过程如下：

S101：通过三相检测电路检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号；

S102：通过逻辑判断电路对电平信号进行逻辑判断；

S103：通过执行电路根据逻辑判断后的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁。

上述S101中，检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号具体过程如下：

1)每相检测电路中的检测模块分别检测电压智能分级补偿装置中一组反并联晶闸管两端的电压，并将生成的电平信号输出至该相检测电路中的第一或门；

2)每相检测电路中的第一或门对电平信号进行逻辑或运算，若任意一个反并联晶闸管导通，则该相检测电路中的第一或门输出高电平信号；若全部反并联晶闸管均关断，则输出低电平信号。

上述S102中，对电平信号进行逻辑判断具体过程如下：

通过逻辑判断电路的第二或门对三相检测电路发送的三路电平信号进行逻辑或运算，分为以下两种情况：

1)若任意一个反并联晶闸管导通，则第二或门输出高电平信号；

2)若全部反并联晶闸管均关断，则第二或门输出低电平信号。

上述S103中，根据逻辑判断后的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁具体过程如下：

通过执行电路的第二与门对+5V和第二或门输出的电平信号进行逻辑与运算，具体分为以下两种情况：

1若逻辑判断电路的第二或门输出的电平信号为高电平，则执行电路的第二与门输出高电平，继电器触点保持断开，旁路接触器无法动作，实现旁路接触器的互锁；

2)若逻辑判断电路的第二或门输出的电平信号为低电平，则执行电路的第二与门输出低电平，通过第三光电耦合器驱动继电器触点闭合，旁路接触器动作，实现旁路接触器的解锁。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路，其特征在于，包括：

三相检测电路，用于检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号；

逻辑判断电路，用于对电平信号进行逻辑判断；

执行电路，用于根据逻辑判断电路输出的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁；

所述三相检测电路包括A相检测电路、B相检测电路和C相检测电路；

所述A相检测电路、B相检测电路、C相检测电路均包括三个检测模块和第一或门；

所述第一或门包括三个输入端，三个检测模块的输出端分别连接第一或门的三个输入端，所述第一或门的输出端连接逻辑判断电路；

所述检测模块包括第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一限流电阻、第一上拉电阻和第一与门；

所述第一光电耦合器包括第一发光二极管和第一光敏三极管；

所述第二光电耦合器包括第二发光二极管和第二光敏三极管；

所述第一发光二极管的阳极和第二发光二极管的阳极分别通过第一限流电阻，与电压智能分级补偿装置中晶闸管模块用于连接并联变压器副边的一端相连，所述第一发光二极管的阴极和第二发光二极管的阴极分别通过第一限流电阻，与电压智能分级补偿装置中晶闸管模块用于连接串联变压器副边的一端相连；

所述第一光敏三极管的发射极接GND，其集电极通过第一上拉电阻接+5V，同时连接第一与门的第一输入端；所述第二光敏三极管的发射极接GND，其集电极通过第一上拉电阻接+5V，同时连接第一与门的第二输入端；所述第一与门的输出端连接第一或门的输入端。

2.根据权利要求1所述的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路，其特征在于，所述逻辑判断电路包括第二或门，所述第二或门包括三个输入端；

所述A相检测电路、B相检测电路、C相检测电路各自第一或门的输出端分别连接第二或门的三个输入端，所述第二或门的输出端连接执行电路。

3.根据权利要求2所述的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路，其特征在于，所述执行电路包括第二与门、第三光电耦合器、第二限流电阻、第二上拉电阻和继电器；

所述第三光电耦合器包括第三发光二极管和第三光敏三极管；

所述继电器包括继电器线圈和继电器触点。

4.根据权利要求3所述的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制电路，其特征在于，所述第二与门的第一输入端通过第二限流电阻接+5V，同时连接第三发光二极管的阳极；所述第二与门的第二输入端连接第二或门的输出端；所述第二与门的输出端连接第三发光二极管的阴极；所述第三光敏三极管的集电极通过第二上拉电阻接24V直流电压，其发射极连接继电器线圈，所述继电器触点连接旁路接触器的线圈。

5.一种用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制方法，其特征在于，所述检测控制方法基于权利要求1-4任一所述的检测控制电路，所述检测控制方法包括：

通过三相检测电路检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号；

通过逻辑判断电路对电平信号进行逻辑判断；

通过执行电路根据逻辑判断后的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁；

所述检测电压智能分级补偿装置中反并联晶闸管两端的电压，并根据反并联晶闸管两端的电压生成电平信号包括：

每相检测电路中的检测模块分别检测电压智能分级补偿装置中一组反并联晶闸管两端的电压，并将生成的电平信号输出至该相检测电路中的第一或门；

每相检测电路中的第一或门对电平信号进行逻辑或运算，若任意一个反并联晶闸管导通，则该相检测电路中的第一或门输出高电平信号；若全部反并联晶闸管均关断，则输出低电平信号。

6.根据权利要求5所述的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制方法，其特征在于，所述对电平信号进行逻辑判断包括：

通过逻辑判断电路的第二或门对三相检测电路发送的三路电平信号进行逻辑或运算；

若任意一个反并联晶闸管导通，则第二或门输出高电平信号；

若全部反并联晶闸管均关断，则第二或门输出低电平信号。

7.根据权利要求6所述的用于电压智能分级补偿装置旁路接触器的检测控制方法，其特征在于，所述根据逻辑判断后的信号驱动继电器触点，以实现电压智能分级补偿装置中旁路接触器的互锁或解锁包括：

通过执行电路的第二与门对+5V和第二或门输出的电平信号进行逻辑与运算；

若逻辑判断电路的第二或门输出的电平信号为高电平，则执行电路的第二与门输出高电平，继电器触点保持断开，以实现旁路接触器的互锁；

若逻辑判断电路的第二或门输出的电平信号为低电平，则执行电路的第二与门输出低电平，通过第三光电耦合器驱动继电器触点闭合，以实现旁路接触器的解锁。

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