一种集成保护电流采样和电源的系统技术方案

本发明专利技术一种集成保护电流采样和电源的系统属于继电保护领域，该系统包括：电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块和主CPU模块，各个模块分别与主CPU模块相连。本发明专利技术的集成保护系统，可选择自供电即由电流互感器取电的方式，免除因安装直流屏或UPS而带来的额外负担；并仅采用普通2线输出的一次电流互感器，保护电流和电源均通过每相2根线就能完成该系统的保护工作。满足在无需电源且需要保护功能的场所中，可配合断路器完全取代熔断器加负荷隔离开关的保护模式，可显著提高配电网负载保护功能，既降低电力成本又增加电力系统的稳定性，实用性更强。

A system for integrated protection of current sampling and power supplies

An integrated protection system of the invention belongs to the field of current sampling and power relay protection, the system includes: main loop current control module, the multi-channel current dynamic acquisition module, input module, active open standard communication module, human-computer interaction module and CPU module, each module respectively connected with the main CPU module. Integrated protection system of the invention can choose self powered by the current transformer electric way, additional burden exempt by the installation of DC screen or UPS caused; and using only one current transformer 2 line output current and power supply, protection through will be able to complete each phase 2 wire into the protection work system. Meet without power supply and need protection in place, protected mode can completely replace the fuse with circuit breaker and load switch, can significantly improve the distribution network load protection function, can reduce the cost of electricity and increase the stability of the power system, more practical.

【技术实现步骤摘要】
一种集成保护电流采样和电源的系统
本专利技术属于电力系统的继电保护领域，具体涉及一种集成保护电流采样和电源的系统。
技术介绍
目前，为了适应电力系统的快速化、智能化发展，达到低成本，高可靠性的目的，需要配合使用继电保护装置。在国内电力电网中无需电源且需要保护功能的场所中，现有的具有保护电流和电源的继电保护装置，主要采用的方案为增加一次电流互感器的绕制难度，使其输出2路独立的电流或者电压；这就导致了相应的继电保护装置也必须分成两路分别采样电流和供电电源，方能正常工作。因此，上述现有的方案中仍存在以下不足：其一，增加了一次互感器的绕制难度；其二，现有保护系统稳定性不够，为电力系统添加了隐患；其三，因为多路的电流或者电压输出也意味着电力系统故障率增加了一倍，同时外部引线也由每相2根增加到4根，增加了电力系统的成本，装置的多路电流引入也增加了成本和故障率。所以既要达到降低电力成本又要增加电力系统的稳定性，必须采用本专利技术的集成保护电流采样和电源的系统的技术方案。该技术方案中仅仅采样普通的2线输出的一次电流互感器，保护电流和电源均通过每相2根线完成了装置的保护工作。对于6～35kV开闭所，配电所、环网柜等无电源且需要保护功能的场所，可配合断路器完全取代熔断器加负荷隔离开关的保护模式，可显著提高配电网负载保护功能；而且装置可以选择自供电即由电流互感器取电的方式，免除因安装直流屏或UPS而带来的额外负担。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术的不足，提供一种集成保护电流采样和电源的系统，满足在无需电源且需要保护功能的场所中，可配合断路器完全取代熔断器加负荷隔离开关的保护模式，可显著提高配电网负载保护功能，免除因安装直流屏或UPS而带来的额外负担。既降低电力成本又增加电力系统的稳定性，实用性更强。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种集成保护电流采样和电源的系统，包括电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块和主CPU模块，所述电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块分别与主CPU模块连接，其中：所述电流主回路控制模块包括二线整流采集回路和稳压隔离回路；所述二线整流采集回路包括整流桥4BD1、IGBT5V1、IGBT5V2、大功率电阻4R1、4R2、瞬态抑制管4D1、高频滤波电容4C1和防雷管4RE1；I0/I0＇端口分别与整流桥4BD1的交流输入端正引脚、负引脚连接，整流桥4BD1的直流输出端正引脚与IGBT5V1连接，IGBT5V1与IGBT5V2并联，IGBT5V1与大功率电阻4R2连接，大功率电阻4R2与大功率电阻4R1并联，大功率电阻4R1的一端与瞬态抑制管4D1的正引脚连接，另一端与整流桥4BD1的直流输出端负引脚连接，瞬态抑制管4D1的正、负引脚之间并联有高频滤波电容4C1，防雷管4RE1并联于I0/I0＇端口之间，大功率电阻4R2和IGBT5V2分别接地；所述稳压隔离回路包括二极管D2、D3、电容C1、C2、三极管5V4、稳压管5D1、5D2和电阻5R3、5R4、5R5；二极管D2与D3串联，二极管D3的负引脚与电容C1的正引脚连接，电容C1的负引脚接地，电容C1与C2并联，二极管D3的负引脚与三极管5V4的发射极E连接，三极管5V4的发射极E和基极B之间并联有电阻5R3，三极管5V4的基极B与稳压管5D1的负引脚连接，稳压管5D1的正引脚与电阻5R4连接，电阻5R4接地，三极管5V4的集电极C与电阻5R5连接，电阻5R5与稳压管5D2的负引脚连接，稳压管5D2的正引脚接地；所述多路电流动态采集模块包括动态采样回路和RC滤波回路，所述动态采样回路，用于准确快速地采样电力系统的ABC相信号，并将每一项电力信号分解为多路电力信号，所述RC滤波回路，用于在每一路中滤波干扰信号；所述有源开出开入模块包括出口回路，所述出口回路包括出口控制回路和2个并联出口回路，所述出口控制回路控制2个并联出口回路，出口控制回路与主CPU模块连接；所述标准通讯模块包括通讯回路，所述通讯回路用于与其他系统组网；所述人机交互模块，用于和主CPU模块之间进行信息的交流与通信，方便各模块之间的管理；所述主CPU模块，用于输出指令对各个模块进行控制。进一步的，所述RC滤波回路包括一级RC滤波回路和二级RC滤波回路，所述动态采样回路包括运放芯片IU1，运放芯片IU1的前端与一级RC滤波回路连接，其后端连接有二级RC滤波回路，一级RC滤波回路和二级RC滤波回路均包括若干个大功率电阻、电容。进一步的，所述出口回路包括三极管6V42，三极管6V42的发射极E和基极B均连接有并联出口回路，三极管6V42的发射极E与可控三极管6V43的基极B连接，可控三极管6V43的集电极C与二极管6D42的正引脚连接，二极管6D42与6D43串联，二极管6D43与可变电阻器RV1并联；所述三极管6V42的基极B与稳压管6D41的负引脚连接，稳压管6D41的正引脚与三极管6V41的集电极C连接，三极管6V41的发射极E接地。进一步的，所述大功率电阻4R1、4R2为1欧姆5瓦电阻。进一步的，所述IGBT5V1、IGBT5V2为二线大功率IGBT。进一步的，所述动态采样回路为8路采样。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术一种集成保护电流采样和电源的系统，可配合断路器完全取代熔断器加负荷隔离开关的保护模式，可显著提高配电网负载保护功能。该系统组成的保护装置，突破了传统的采用一次互感器提取保护装置电源的4线方案，采用了2线制的集成整流与保护采样的方案，实现了真正意义上的电力的无源保护；既降低电力成本又增加电力系统的稳定性，实用性更强。1、该系统可以选择自供电即由电流互感器取电的方式，免除因安装直流屏或UPS而带来的额外负担。2、本专利技术仅仅采用普通的2线输出的一次电流互感器，保护电流和电源均通过每相2根线就能完成该系统的保护工作，大大降低了电力系统的硬件成本，而且也大大降低了电力系统出现的故障率，实用性更强。附图说明图1为本专利技术中各回路的连接流程示意图；图2为本专利技术中二线整流采集回路的电路原理图；图3为本专利技术中稳压隔离回路的电路原理图；图4为本专利技术中动态采样回路的电路原理图；图5为本专利技术中RC滤波回路的电路原理图；图6为本专利技术中出口回路的电路原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术最佳实施例来作为参考，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-6所示，本专利技术一种集成保护电流采样和电源的系统，包括电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块和主CPU模块，所述电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块分别与主CPU模块连接；如图1中各回路的连接流程示意图所示，整个系统采用模块化组装方案，各个模块里的多个回路相互紧密配合，完成了该系统的集中保护电流采样和电源的目的；其中，整个壳体由后插拔方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成保护电流采样和电源的系统，其特征在于：包括电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块和主CPU模块，所述电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块分别与主CPU模块连接，其中：所述电流主回路控制模块包括二线整流采集回路和稳压隔离回路；所述二线整流采集回路包括整流桥4BD1、IGBT 5V1、IGBT 5V2、大功率电阻4R1、4R2、瞬态抑制管4D1、高频滤波电容4C1和防雷管4RE1；I0 /I0＇端口分别与整流桥4BD1的交流输入端正引脚、负引脚连接，整流桥4BD1的直流输出端正引脚与IGBT 5V1连接，IGBT 5V1与IGBT 5V2并联， IGBT 5V1与大功率电阻4R2连接，大功率电阻4R2与大功率电阻4R1并联，大功率电阻4R1的一端与瞬态抑制管4D1的正引脚连接，另一端与整流桥4BD1的直流输出端负引脚连接，瞬态抑制管4D1的正、负引脚之间并联有高频滤波电容4C1，防雷管4RE1并联于I0 /I0＇端口之间，大功率电阻4R2和IGBT 5V2分别接地；所述稳压隔离回路包括二极管D2、D3、电容C1、C2、三极管 5V4、稳压管5D1、5D2和电阻5R3、5R4、5R5；二极管D2与D3串联，二极管D3的负引脚与电容C1的正引脚连接，电容C1的负引脚接地，电容C1与C2并联，二极管D3的负引脚与三极管5V4的发射极E连接，三极管5V4的发射极E和基极B之间并联有电阻5R3，三极管5V4的基极B与稳压管5D1的负引脚连接，稳压管5D1的正引脚与电阻5R4连接，电阻5R4接地，三极管5V4的集电极C与电阻5R5连接，电阻5R5与稳压管5D2的负引脚连接，稳压管5D2的正引脚接地；所述多路电流动态采集模块包括动态采样回路和RC滤波回路，所述动态采样回路，用于准确快速地采样电力系统的ABC相信号，并将每一项电力信号分解为多路电力信号，所述RC滤波回路，用于在每一路中滤波干扰信号；所述有源开出开入模块包括出口回路，所述出口回路包括出口控制回路和2个并联出口回路，所述出口控制回路控制2个并联出口回路，出口控制回路与主CPU模块连接；所述标准通讯模块包括通讯回路，所述通讯回路用于与其他系统组网；所述人机交互模块，用于和主CPU模块之间进行信息的交流与通信，方便各模块之间的管理；所述主CPU模块，用于输出指令对各个模块进行控制。...

【技术特征摘要】
1.一种集成保护电流采样和电源的系统，其特征在于：包括电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块和主CPU模块，所述电流主回路控制模块、多路电流动态采集模块、有源开出开入模块、标准通讯模块、人机交互模块分别与主CPU模块连接，其中：所述电流主回路控制模块包括二线整流采集回路和稳压隔离回路；所述二线整流采集回路包括整流桥4BD1、IGBT5V1、IGBT5V2、大功率电阻4R1、4R2、瞬态抑制管4D1、高频滤波电容4C1和防雷管4RE1；I0/I0＇端口分别与整流桥4BD1的交流输入端正引脚、负引脚连接，整流桥4BD1的直流输出端正引脚与IGBT5V1连接，IGBT5V1与IGBT5V2并联，IGBT5V1与大功率电阻4R2连接，大功率电阻4R2与大功率电阻4R1并联，大功率电阻4R1的一端与瞬态抑制管4D1的正引脚连接，另一端与整流桥4BD1的直流输出端负引脚连接，瞬态抑制管4D1的正、负引脚之间并联有高频滤波电容4C1，防雷管4RE1并联于I0/I0＇端口之间，大功率电阻4R2和IGBT5V2分别接地；所述稳压隔离回路包括二极管D2、D3、电容C1、C2、三极管5V4、稳压管5D1、5D2和电阻5R3、5R4、5R5；二极管D2与D3串联，二极管D3的负引脚与电容C1的正引脚连接，电容C1的负引脚接地，电容C1与C2并联，二极管D3的负引脚与三极管5V4的发射极E连接，三极管5V4的发射极E和基极B之间并联有电阻5R3，三极管5V4的基极B与稳压管5D1的负引脚连接，稳压管5D1的正引脚与电阻5R4连接，电阻5R4接地，三极管5V4的集电极C与电阻5R5连接，电阻5R5与稳压管5D2的负引脚连接，稳压管5D2的正引脚接地；所述多路电流动态采集模块包括动态采样回路和RC滤波回路，所述动态采样回路，用于准确快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永祥，张文俊，王洪亮，陈龙兴，吴利峰，徐枫，张娟，杨威振，崔贵福，高盼，
申请(专利权)人：河南许继智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41