一種抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，包括干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊，干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊依次連接。本發(fā)明具有抗干擾脈沖能力強(qiáng)、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要軟件針對(duì)干擾脈沖方面做額外處理等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地消除干擾脈沖對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入采集回路的影響。
【專利說(shuō)明】一種抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力自動(dòng)化裝置的應(yīng)用日益廣泛。在電力裝置中，開(kāi)關(guān)量采集的應(yīng)用非常普遍。對(duì)于微機(jī)保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)量的檢測(cè)是非常重要的，開(kāi)關(guān)量檢測(cè)是指微處理器通過(guò)檢測(cè)電路獲得微機(jī)保護(hù)裝置所在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)一次設(shè)備的分合狀態(tài)，以及高溫瓦斯等變壓器、電動(dòng)機(jī)設(shè)備的異常狀態(tài)。因此開(kāi)關(guān)量的特點(diǎn)是二值信息，即開(kāi)或合，O或1，并最終轉(zhuǎn)換成微處理器1引腳可讀取的高低電平輸入量。
[0003]目前一般的開(kāi)關(guān)量輸入電路采用電阻分壓、電容濾波、光電隔離的方式。但是在遠(yuǎn)距離開(kāi)關(guān)量檢測(cè)時(shí)就存在問(wèn)題:配電系統(tǒng)中存在一些直接作用于信號(hào)出口和跳閘的開(kāi)關(guān)量，比如一次配電變壓器設(shè)備的溫度、瓦斯等非電量傳感器輸出的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)分布在變壓器本體中，與配電柜距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾百米)，且電磁環(huán)境惡劣，由于分布電容的存在、控制電纜串?dāng)_的存在、驅(qū)動(dòng)電源電壓尤其是使用交流驅(qū)動(dòng)電源的時(shí)候存在交流混入的影響等因素，某條傳輸線電纜沒(méi)有開(kāi)關(guān)量信號(hào)時(shí)傳輸電纜起到一個(gè)天線的作用，周圍其他電纜中的開(kāi)關(guān)量信號(hào)或環(huán)境中的其他干擾因素會(huì)對(duì)此電纜會(huì)通過(guò)分布電容耦合感應(yīng)到臨近回路的開(kāi)關(guān)量檢測(cè)輸入端，產(chǎn)生可達(dá)幾十伏到上百伏的感應(yīng)電壓，驅(qū)動(dòng)光耦電路產(chǎn)生串?dāng)_脈沖信號(hào)，當(dāng)干擾達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，采集回路會(huì)將串?dāng)_脈沖誤認(rèn)為開(kāi)關(guān)量信號(hào)，造成開(kāi)關(guān)量的判斷錯(cuò)誤。同時(shí)這些節(jié)點(diǎn)一旦動(dòng)作，就要啟動(dòng)微機(jī)保護(hù)中的非電量保護(hù)元件，實(shí)現(xiàn)跳閘。因此遠(yuǎn)距離開(kāi)關(guān)量檢測(cè)要求可靠性高，否則容易引起誤動(dòng)。
[0004]為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有如下幾種做法:
[0005]增加延時(shí)去抖確認(rèn)功能，躲開(kāi)干擾的那段時(shí)間。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN203056577是將中國(guó)專利文獻(xiàn)CN202586326中的單極性光耦改成了雙極性光耦，滿足了適用于交流開(kāi)入的需求，并未完全解決長(zhǎng)距離布線引起通道間干擾的問(wèn)題。真正的去抖方式歸結(jié)為軟件去抖，軟件程序中使用定時(shí)掃描光耦和微處理器的連接引腳，當(dāng)檢測(cè)到低電平，微控制器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到若干時(shí)間以后再次檢測(cè)到微控制器相應(yīng)管腳為低電平則認(rèn)為開(kāi)入有效，否則認(rèn)為是干擾信號(hào)。很明顯的這個(gè)延遲時(shí)間直接影響了開(kāi)入信號(hào)量的響應(yīng)時(shí)間。
[0006]提高開(kāi)關(guān)量采集回路的驅(qū)動(dòng)電流門檻，躲過(guò)干擾的電流；或提高開(kāi)關(guān)量采集回路的驅(qū)動(dòng)電壓門檻，躲過(guò)干擾電壓。例如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101436343A中增加穩(wěn)壓管來(lái)設(shè)置輸入電壓門檻的方式，只能濾除輸入門檻以下的干擾量；而對(duì)于接近或超過(guò)正常輸入電壓的干擾量沒(méi)有任何效果。
[0007]將干接點(diǎn)換成轉(zhuǎn)換接點(diǎn)，沒(méi)有信號(hào)時(shí)將開(kāi)關(guān)量采集回路正向輸入端與DC-通過(guò)常閉接點(diǎn)連接。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102809680中，使用此方案需在每條開(kāi)關(guān)量傳輸回路中增加一條傳輸DC-信號(hào)的電纜，不但增加成本，尤其是長(zhǎng)距離布線的時(shí)候成本增加效應(yīng)更明顯；并且當(dāng)采集回路正端與開(kāi)關(guān)量DC-相連，由于長(zhǎng)距離的布線，以及線與線之間耦合電容的存在，采集回路兩端電位并不能保證受到干擾脈沖的時(shí)候一直保持相等，還是會(huì)產(chǎn)生電壓，從而造成誤判斷。
[0008]綜述以上做法都有局限性，都不能從根本上解決干擾問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中開(kāi)入量隔離電路不能有效避免或消除DC220V側(cè)由于長(zhǎng)距離傳輸和其他電力線并行鋪設(shè)產(chǎn)生大量干擾的問(wèn)題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，該輸入電路包括干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊，干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊依次連接。
[0011]分壓濾波模塊和光稱隔離傳輸模塊之間還設(shè)置有一個(gè)防反向保護(hù)模塊。
[0012]干擾脈沖吸收模塊連接在兩條傳輸線路之間，干擾脈沖吸收模塊為電阻R1、二極管D1、電容Cl的串聯(lián)電路，電阻R2至少與電容Cl并聯(lián)。
[0013]殘余脈沖抑制模塊包括兩個(gè)鐵氧體磁珠，鐵氧體磁珠分別設(shè)置在兩條傳輸線路上。
[0014]本發(fā)明采用干擾脈沖吸收模塊，通過(guò)該模塊能夠?qū)Ω蓴_脈沖進(jìn)行可靠的吸收，另夕卜，通過(guò)后續(xù)的一系列模塊對(duì)傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)量進(jìn)行再處理，有效保證了正常開(kāi)關(guān)量信號(hào)的傳輸?shù)目煽啃浴?br> [0015]本發(fā)明具有抗干擾脈沖能力強(qiáng)、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要軟件針對(duì)干擾脈沖方面做額外處理等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地消除干擾脈沖對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入采集回路的影響。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖；
[0017]圖2是干擾脈沖吸收模塊的實(shí)施方式一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是干擾脈沖吸收模塊的實(shí)施方式二結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是干擾脈沖吸收模塊的實(shí)施方式三結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是分壓濾波模塊的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明整體電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]一種抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，包括干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊、分壓濾波模塊和光稱隔離傳輸模塊；干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊、分壓濾波模塊和光率禹隔離傳輸模塊依次連接。
[0024]基于以上技術(shù)方案，結(jié)合附圖，給出以下一個(gè)【具體實(shí)施方式】。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明提供的抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路包括依次連接的干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊，分壓濾波模塊、防反向保護(hù)模塊和光耦隔離傳輸模塊。
[0026]干擾脈沖吸收模塊包括2個(gè)電阻、I個(gè)二極管和I個(gè)電容，殘余脈沖抑制模塊包括2個(gè)鐵氧體磁珠，分壓濾波模塊包括3個(gè)電阻和I個(gè)電容，防反向保護(hù)模塊包括I個(gè)二極管，光率禹隔離傳輸模塊包括I個(gè)光率禹。
[0027]如圖2所示的干擾脈沖吸收模塊實(shí)施方式一中，電阻R1、二極管D1、電容Cl依次串聯(lián)，電容Cl兩端并聯(lián)電阻R2，電阻Rl端連接傳輸電路上的KR端，電容Cl端連接傳輸電路上的KR-COM端。
[0028]如圖3所示的干擾脈沖吸收模塊實(shí)施方式二中，二極管D1、電阻R1、電容Cl依次串聯(lián)，電容Cl兩端并聯(lián)電阻R2，二極管Dl的正極連接傳輸電路上的KR端，電容Cl端連接傳輸電路上的KR-COM端。
[0029]如圖4所示的干擾脈沖吸收模塊實(shí)施方式三中，二極管D1、電阻R1、電容Cl依次串聯(lián)，電阻Rl與電容Cl的串聯(lián)支路兩端并聯(lián)電阻R2，二極管Dl的正極連接傳輸電路上的KR端，電容Cl端連接傳輸電路上的KR-COM端。
[0030]該干擾脈沖吸收模塊的吸收干擾的能力由Rl、D1、Cl、R2的參數(shù)決定。
[0031]如圖5所不的分壓濾波模塊實(shí)施方式中，電阻R3的一端為分壓濾波模塊的I號(hào)輸入端點(diǎn)，電阻R3的另一端與電阻R5的一端以及電容C2的一端連接，作為分壓濾波模塊的3號(hào)輸出端點(diǎn)，電阻R5的另一端以及電容C2的另一端與電阻R4的一端相連接，作為分壓濾波模塊的4號(hào)輸出端點(diǎn)，電阻R4的另一端為分壓濾波模塊的2號(hào)輸入端點(diǎn)。
[0032]本發(fā)明具體電路圖如圖6所示，干擾脈沖吸收模塊連接在傳輸電路的KR端和KR-COM端之間，同時(shí)KR端和KR-COM端分別連接至殘余脈沖抑制模塊內(nèi)部的鐵氧體磁珠L(zhǎng)I和L2的一端,鐵氧體磁珠L(zhǎng)I的另一端連接分壓濾波模塊的I號(hào)輸入端點(diǎn)，L2的另一端連接分壓濾波模塊的2號(hào)輸入端點(diǎn)，分壓濾波模塊的3、4號(hào)輸出端點(diǎn)之間連接防反向保護(hù)模塊中的二極管D2,同時(shí)連接光電稱合傳輸模塊的光電稱合器OPl內(nèi)部發(fā)光二極管的兩端，光電耦合器OPl的光敏三極管的兩端連接用戶微控制器的檢測(cè)電路。
[0033]該抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路主要針對(duì)干擾脈沖沒(méi)有連續(xù)的強(qiáng)驅(qū)動(dòng)源(與正常開(kāi)入的驅(qū)動(dòng)源相比)，并且為簇狀出現(xiàn)的特征設(shè)計(jì)。當(dāng)該抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路受到浪涌電壓或工頻干擾信號(hào)干擾時(shí)，干擾脈沖進(jìn)入到干擾脈沖吸收模塊，干擾脈沖將以電荷的方式通過(guò)電阻R1、二極管Dl向電容器Cl充電；當(dāng)?shù)谝淮馗蓴_脈沖信號(hào)消失后，電容器Cl通過(guò)電阻器R2進(jìn)行放電，為下一次吸收干擾脈沖做準(zhǔn)備。當(dāng)正常開(kāi)入信號(hào)施加到抗干擾的開(kāi)關(guān)量輸入電路時(shí)，由于信號(hào)源功率較強(qiáng)(相對(duì)于干擾源來(lái)說(shuō))，能夠把干擾脈沖吸收模塊內(nèi)部的電容Cl充滿，開(kāi)入信號(hào)通過(guò)殘余脈沖抑制模塊對(duì)殘余的干擾脈沖進(jìn)行處理后，經(jīng)過(guò)分壓濾波模塊的分壓濾波，最終在光電耦合傳輸模塊的光電耦合器OPl中，經(jīng)過(guò)光電耦合后，將正常的開(kāi)入信號(hào)傳送至微處理器的輸入管腳。防反向保護(hù)模塊是在外部電路導(dǎo)致光電耦合器內(nèi)部發(fā)光二極管端產(chǎn)生反向電壓的時(shí)候起保護(hù)光電耦合器內(nèi)部發(fā)光二極管的作用。
[0034]本實(shí)施方式中:
[0035]鐵氧體磁珠L(zhǎng)1、L2的最大工作電流為500毫安，在環(huán)境溫度20攝氏度和頻率I吉赫茲下的等效阻抗值為600歐姆。
[0036]電阻Rl的阻值為I千歐，功率為2瓦。
[0037]電阻R2的阻值為100千歐，功率為2瓦。
[0038]電阻R3和R4的阻值為68千歐，功率為2瓦。
[0039]電阻R5的阻值為I千歐，功率為0.5瓦。
[0040]電容Cl的額定電壓為交流630伏，額定容值為470納法。
[0041]電容C2的額定電壓為交流50伏，額定容值為100納法。
[0042]二極管Dl的型號(hào)為GP02-40。
[0043]二極管D2的型號(hào)為1N4007。
[0044]光耦OPl的型號(hào)為TLP185GB.
[0045]以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，其特征在于，所述輸入電路包括干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊，所述干擾脈沖吸收模塊、殘余脈沖抑制模塊、分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，其特征在于，所述分壓濾波模塊和光耦隔離傳輸模塊之間還設(shè)置有一個(gè)防反向保護(hù)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，其特征在于，所述干擾脈沖吸收模塊連接在兩條傳輸線路之間，干擾脈沖吸收模塊為電阻R1、二極管D1、電容Cl的串聯(lián)電路，電阻R2至少與電容Cl并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗干擾開(kāi)關(guān)量輸入電路，其特征在于，所述殘余脈沖抑制模塊包括兩個(gè)鐵氧體磁珠，所述鐵氧體磁珠分別設(shè)置在兩條傳輸線路上。
【文檔編號(hào)】H03K19/14GK104467811SQ201410603339
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】曹昆, 賀淵明, 王全海, 王彩鳳, 郭震, 宋一丁 申請(qǐng)人:許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司