CN202798004U

CN202798004U - 一种智能复合开关

Info

Publication number: CN202798004U
Application number: CN2012205288454U
Authority: CN
Inventors: 顾小健; 王宏宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-10-16

Abstract

一种智能复合开关，由多个开关控制控制通道和各通道开关执行部件组成，所述各通道开关执行部件由单向反并联可控硅组与磁保持继电器组成，每个开关控制控制通道由控制器、过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、显示电路、电源回路及控制信号输入电路组成，所述过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、可控硅驱动电路、显示电路、电源回路及控制信号输入电路分别和控制器连接，所述开关控制控制通道中设有检测电路，所述检测电路采集所述过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、显示电路、电源回路、控制信号输入电路、单向反并联可控硅组与磁保持继电器的检测信号，并将检测信号输入所述控制器。本实用新型能解决复合开关的安全适应性问题。

Description

一种智能复合开关

技术领域

本实用新型专利属于开关技术领域，具体涉及一种低压电力电网谐波治理/无功补偿使用电力电容器时必须使用的投切开关装置，是一种用于低压线路的智能复合开关。

背景技术

现有的复合开关安全性主要依赖可靠的过零检测方法和技术、可控硅导通的保护电路等方式加以实现，但目前同类产品的技术方案设计上往往忽略了一些与工程应用环境相关的应用安全隐患问题，表现如下：

a. ***电力进线线路本身的连接检查，包括：复合开关进线线路的检查，是否存在进线线路连接故障或断线；是否处于过压/欠压状态；线路谐波状况等。如果不对***应用环境的电力进线进行检查，在电力进线线路本身存在故障或隐患的情况下盲目应用复合开关，则极可能引起电力线路和(或)所控制用电设备的故障或事故；

b. 复合开关本身控制电路及器件的自身检测，包括：控制器本身是否正常工作，可控硅是否正常工作；磁保持接触器是否正常复位等。如果复合开关本身的任何机电部件发生故障，则应提示用户及时排除故障，避免复合开关误动作造成电力线路和(或)所控制用电设备的故障或事故；

c. 对复合开关应用环境的电磁信号干扰的防范，包括：开关控制电路的信号防干扰；过零检测电路的防干扰等。如果在复合开关的应用环境具有强电磁干扰的情况下，不对其开关控制信号和过零检测信号电路采取防干扰措施，则复合开关就极有可能误动作，进而引起电力线路和(或)所控制用电设备的故障或事故；

在此之前，已有一些保证复合开关安全性的技术尝试。在中华人民共和国国家知识产权局公开的申请号为200710049550.2的授权发明专利中，描述了一种通过在单片机与可控硅触发电路之间串接单稳态电路的方法，避免在单片机输出失控时发生可控硅触发电路超长时间导通，可能引起短路故障的复合开关安全性增强方法；申请号为201110032781.9的发明专利申请中公开了一种通过采用双向可控硅与磁保持开关投切配合，优化双向可控硅导通时间来减少产生热量，从而取消双向可控硅散热装置，提高复合开关安全可靠性的方法。申请号为200710111270.x的发明专利申请中公开了一种通过由反向并联的两个相同过零检测电路构成可控硅触发电路，通过可靠过零检测，提高复合开关使用安全性的方法。

以上所述复合开关相关专利申请中，均没有考虑本专利申请所述的复合开关***电力进线线路本身的连接检查，复合开关本身控制电路及器件的自身检测，对复合开关应用环境的电磁信号干扰的防范等技术内容。因此，我们针对复合开关的上述一些实际应用存在问题进行研究，从而提出本专利申请。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种智能复合开关，它进一步解决上述复合开关应用环境的安全适应性问题，既安全又可靠。

为达到上述目的，本专利采取的解决方案是: 一种智能复合开关，由多个开关控制控制通道和各通道开关执行部件组成，所述各通道开关执行部件由单向反并联可控硅组与磁保持继电器组成，每个开关控制控制通道由控制器、过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、显示电路、电源回路及控制信号输入电路组成，所述过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、可控硅驱动电路、显示电路、电源回路及控制信号输入电路分别和控制器连接，所述开关控制控制通道中设有检测电路，所述检测电路采集所述过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、显示电路、电源回路、控制信号输入电路、单向反并联可控硅组与磁保持继电器的检测信号，并将检测信号输入所述控制器。

智能复合开关的各开关控制通道中都含有检测电路，所述检测电路可以单独设置，也可以分别设置在复合开关的其它电路中。

所述检测电路，用于复合开关进线线路的检查，包括是否存在进线线路连接故障或断线；是否处于过压欠或压状态；线路谐波状况等。

所述检测电路，用于控制器及开关执行部件的自身检测，包括：控制器本身是否正常工作，可控硅组是否正常工作。

上电自检期间，各检测电路向控制器输出一特定值i，控制器将i与参照值c进行计算，综合分析判断，并输出该通道无故障标志或有故障标志。根据此标志，确定各通道自检结果输出显示。最后，根据电源回路各测试点输入，控制器判断各电路及器件好坏，若有故障则禁止开关动作。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测电路中还设有复位检测电路，用于检测单向反并联可控硅组和磁保持继电器驱动电路的工作状态。

智能复合开关进入正常工作流程后，每次的工作流程循环开始时，都会启动控制器复位控制检测，在进行开关投切操作之前，首选通过控制和检测可控硅和磁保持继电器驱动电路，保证这两部分开关部件处于可靠、正常的工作状态，必要时进行复位操作，从而避免开关本身的任何机电部件发生故障导致误动作，对负载及电网产生安全隐患和不利影响。

作为本实用新型的进一步改进，控制信号输入电路的输入端并接有滤波电容，控制器中设有滤波处理电路。

智能复合开关进入正常工作流程后，控制信号输入回路光耦的输入端并接有滤波电容，同时在控制器中有相应信号滤波处理，通过多次循环验证（延时200us循环测试），可以防控制信号抖动产生误投及投入抖动，避免误动作对负载及电网产生安全隐患和不利影响。采用了阻容滤波防干扰电路设计，以避免过零电路受到***应用环境的电磁干扰，产生“伪过零”波形；同时控制器中通过对过零信号数据的多次循环验证，确保零点检测准确，从而增强过零投切的可靠性和安全性。

本专利主要目的是增强智能复合开关本身对实际使用中各种电网和工程应用环境的适应性，从而提高其自身的使用安全性和可靠性，并在实际应用中获得了很好的检验，大大提高了智能复合开关的应用可靠性。

附图说明

图 1是本实用新型一个实施例的智能复合开关装置组成结构框图；

图 2是本实用新型实施例中智能复合开关工作流程框图；

图 3是本实用新型另一个实施例检测电路设置在单向反并联可控硅组中的结构示意图；

图 4是本实用新型另一个实施例检测电路设置在控制信号输入电路中的结构示意图；

图 5是本实用新型实施例的控制器电路图；

图 6是本实用新型智能复合开关工作示例接线图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本专利作进一步的说明。

参见图1，一种智能复合开关100，由多个开关控制控制通道和各通道开关执行部件组成，各通道开关执行部件由三相可控硅组8与磁保持继电器9组成，每个开关控制控制通道由控制器1、过零检测电路2、显示电路5、电源回路3、控制信号输入电路4、磁保持继电器驱动电路6和可控硅驱动电路7组成，过零检测电路2、显示电路5、电源回路3、控制信号输入电路4、磁保持继电器驱动电路6和可控硅驱动电路7分别和控制器连接，开关控制控制通道中设有检测电路10，检测电路10过零检测电路2、显示电路5、电源回路3、控制信号输入电路4、磁保持继电器驱动电路6、可控硅驱动电路7、三相可控硅组8与磁保持继电器9的检测信号，并将检测信号输入控制器1。

检测电路10，用于复合开关进线线路的检查，包括是否存在进线线路连接故障或断线；是否处于过压欠或压状态；线路谐波状况等。

检测电路10，用于控制器及开关执行部件的自身检测，包括：控制器本身是否正常工作，可控硅组是否正常工作。

上述各组成电路都可以用现有技术电路实现。

智能复合开关安装完成后，接通控制电源，复合开关首先复位，上电自检，控制器通过过零/检测电路、电源回路的信号反馈，综合判断复合开关本身电路、器件及***电力线路有无故障。若无故障则进入正常工作状态，等待控制信号输入；若判断为故障，则通过显示电路，显示不同故障错误状态，为检修人员提供信息，方便检修人员快速确定故障点，及时维护（维修）电路（设备）。参见图2。

智能复合开关的各开关控制通道中都含有检测电路10，作本实用新型的另一种实施方式，检测电路10为也可以分别设置在复合开关的其它电路中。

如图3所示，检测电路10a设置在三相可控硅组8的一相中的结构示意图，三相可控硅组8采用单向反并联可控硅组，检测电路10a采用光耦电路，光耦的输出端并接有滤波电容C19；检测电路10b设置在三相输入输出端一相中的结构示意图，检测电路10b采用热敏，压敏及过压保护电路。

如图4所示，控制信号输入电路4，输入检测电路10c采用光耦电路，光耦的输出端并接有滤波电容C20,C21,C22。

如图5所示，控制器1中设有滤波处理电路，滤波处理电路包括接在VCC输入端的相并联的电容C10和电阻R26，接在VDD输入端的并联电容C9。

实施方法如下简述：

智能复合开关的多个通道都具有过零检测电路。上电自检期间，每一通道都按如下步骤进行自检程序：首先，屏蔽控制信号输入（以防控制信号异常中断自检程序）；随后，根据复合检测回路输出给控制器电路的一特定值i，控制器将i与参照值c进行计算，综合分析判断，并输出该通道无故障标志或有故障标志。根据此标志，确定各通道自检结果输出显示。最后，根据电源回路各测试点输入，控制器判断各电路及器件好坏，并将自检结果输出显示。

上电自检通过后进入正常工作流程，等待控制信号输入，控制信号输入回路光耦的输入端并接有滤波电容，同时在控制器中有相应信号滤波处理，通过多次循环验证（延时200us循环测试），以防控制信号抖动产生误投及投入抖动，避免误动作对负载及电网产生安全隐患和不利影响。采用了阻容滤波防干扰电路设计，以避免过零电路受到***应用环境的电磁干扰，产生“伪过零”波形；同时控制器中通过对过零信号数据的多次循环验证，确保零点检测准确，从而增强过零投入的可靠性和安全性。见图3，图4。

智能复合开关，开关动作流程简述如下:

投入控制电平信号经控制信号输入电路输入控制器主电路，根据逻辑判断选择过零点投入；给单向反并联可控硅组的驱动电路提供指令信号，再启动单向反并联可控硅组驱动触发电路，使单向反并联可控硅组导通，通道开关进入接通状态；然后再启动磁保持开关驱动触发电路输出脉冲正电压，磁保持开关触点由常开状态转变为闭合状态短接到单向反并联可控硅组输入与输出两端上，控制器指示单向反并联可控硅组驱动触发电路关闭单向反并联可控硅组。复合开关接通运行期间就由磁保持开关单独执行。

当控制器接收到切断通道指令时，首先启动单向反并联可控硅组驱动触发电路，使单向反并联可控硅组导通并入磁保持开关上；然后再指示磁保持开关驱动触发电路输出脉冲负电压，使磁保持开关触点转换为常开状态，切断通道；最后，控制器指示双向可控硅单向反并联可控硅组驱动触发电路自动寻找过零点切断单向反并联可控硅组。

由于复合开关投切过程中，主要由单向反并联可控硅组瞬间完成，运行过程由磁保持开关进行，二者配合完成，可以满足无冲击电流，无电弧，少发热的投切要求。

Claims

1.一种智能复合开关，由多个开关控制控制通道和各通道开关执行部件组成，所述各通道开关执行部件由单向反并联可控硅组与磁保持继电器组成，每个开关控制控制通道由控制器、过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、显示电路、电源回路及控制信号输入电路组成，所述过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、可控硅驱动电路、显示电路、电源回路及控制信号输入电路分别和控制器连接，其特征是，所述开关控制控制通道中设有检测电路，所述检测电路采集所述过零检测电路、磁保持继电器驱动电路、显示电路、电源回路、控制信号输入电路、单向反并联可控硅组与磁保持继电器的检测信号，并将检测信号输入所述控制器。

2.根据权利要求1所述的智能复合开关，其特征是，所述检测电路中还设有复位检测电路，用于检测单向反并联可控硅组和磁保持继电器驱动电路的工作状态。

3.根据权利要求1所述的智能复合开关，其特征是，所述控制信号输入电路的输入端并联有滤波电容，所述控制器电压输入端设有滤波处理电路。