一种数字式交流电压继电器

文档序号:719905 发布日期:2021-04-16 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种数字式交流电压继电器 (Digital AC voltage relay ) 是由 李桂蓉 于 2020-12-17 设计创作,主要内容包括:本发明涉及继电器技术领域,且公开了一种数字式交流电压继电器,包括微控制器,信息采集模块和信息处理模块,所述微控制器与信息采集模块、信息处理模块和执行模块均双向连接,所述信息采集模块的输出端分别与信息处理模块和微控制器的输入端电性连接,所述信息处理模块的输入端与微控制器和信息采集模块的输出端电性连接。本发明通过自检采集模块、自检信息处理单元在控制采集模块和控制信息处理单元每次对电路的安全控制动作之前,均对衔铁复位装置进行检测,防止衔铁复位装置损坏后而未被发现,从而避免该继电器在电路故障时无法保护电路,提高该继电器的安全性。(The invention relates to the technical field of relays and discloses a digital alternating-current voltage relay which comprises a microcontroller, an information acquisition module and an information processing module, wherein the microcontroller is bidirectionally connected with the information acquisition module, the information processing module and an execution module, the output end of the information acquisition module is electrically connected with the input ends of the information processing module and the microcontroller respectively, and the input end of the information processing module is electrically connected with the output ends of the microcontroller and the information acquisition module. According to the invention, the armature resetting device is detected by the self-checking acquisition module and the self-checking information processing unit before the control acquisition module and the control information processing unit perform safe control action on the circuit each time, so that the armature resetting device is prevented from being undetected after being damaged, the problem that the circuit cannot be protected when the circuit of the relay is in fault is avoided, and the safety of the relay is improved.)

一种数字式交流电压继电器

技术领域

本发明涉及继电器技术领域,具体为一种数字式交流电压继电器。

背景技术

电压继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。主要用于发电机、变压器和输电线的继电保护装置中,作为过电压保护或低电压闭锁的启动原件。数字式量度继电器。该继电器是单功能型继电器的提升或是多功能综合保护型继电器的功能拆分、简化。采用数字电路设计,既能实现各种单功能型继电器的保护功能,又带有数显表的数据显示功能,实现测量、整定值的可视化,做到定性、定量,还能够实现产品的智能化、网络化。

继电器在电路中起到调节电路的作用,数字式继电器的输出回路中包括有起到执行作用的出口继电器,出口继电器是继电保护装置和安全自动装置的最后一级输出,动作后直接向断路器发出跳闸命令的专用中间继电器,又称跳闸继电器,通常由快速动作的电磁型中间继电器或干簧继电器充任。电磁型中间继电器的动作原理是:当继电器线圈施加激励量等于或大于其动作值时,衔铁被吸向导磁体,同时衔铁压动触点弹片,使触点接通、断开或切换被控制的电路。当继电器的线圈被断电或激励量降低到小于其返回值时,在复位弹簧的作用下衔铁和接触片返回到原来位置。在上述动作过程中,弹簧在长期、多次形变后易发生弹性疲劳导致出口继电器损坏,但是现有的数字式继电器无法在使用过程中对其本身的电路进行检测,当出口继电器损坏时无法及时获取信息及报警,当外接的电路发生危险时无法起到调节作用。

发明内容

针对背景技术中提出的现有数字式电压继电器在使用过程中存在的不足,本发明提供了一种数字式交流电压继电器,具备自我检测的优点,解决了上述背景技术中提出的数字继电器损坏造成的无法调节电路的问题。

本发明提供如下技术方案:一种数字式交流电压继电器,包括微控制器,信息采集模块和信息处理模块,所述微控制器与信息采集模块、信息处理模块和执行模块均双向连接,所述信息采集模块的输出端分别与信息处理模块和微控制器的输入端电性连接,所述信息处理模块的输入端与微控制器和信息采集模块的输出端电性连接,所述信息处理模块的输出端分别与微控制器和执行模块的输入端电性连接,所述执行模块的输入端分别与微控制器和信息处理模块的输出端电性连接,所述执行模块的输出端分别连接有出口继电器和报警器。

优选的,所述信息采集模块包括自检采集模块和控制采集模块,所述自检采集模块和控制采集模块之间连接有延迟器,所述自检采集模块电性连接有衔铁复位装置。

优选的,所述衔铁复位装置采用绝缘材料制作,所述衔铁复位装置的内部滑动连接有滑塞,所述滑塞将衔铁复位装置的内腔分割成第一气腔和第二气腔,所述衔铁复位装置的内壁分别设置有位于第一气腔和第二气腔内的电板组Ⅰ和电板组Ⅱ,所述电板组Ⅰ和电板组Ⅱ分别成对设于衔铁复位装置对称的内壁上,所述电板组Ⅰ和电板组Ⅱ与自检采集模块相连接,所述滑塞的顶面固定连接有连杆,所述连杆贯穿衔铁复位装置的内部并连接在衔铁的一端,所述连杆与衔铁复位装置连接的位置使用橡胶圈密封。

优选的,所述第一气腔和第二气腔内分别放置有放射物质,所述电板组Ⅰ和电板组Ⅱ为金属导电片。

优选的,所述自检采集模块包括电源模块、电压调整模块和存储单元,所述电源模块的输出端与电压调整模块的输入端电性连接,所述电压调整模块的输出端分别与一侧的电板组Ⅰ和电板组Ⅱ电性连接,另一侧的所述电板组Ⅰ和电板组Ⅱ电性连接至存储单元的输入端。

优选的,所述信息处理模块包括自检信息处理单元、控制信息处理单元和控制单元,所述自检信息处理单元的输入端与存储单元的输出端电性连接,所述控制信息处理单元的输入端与控制采集模块的输入端电性连接,所述自检信息处理单元和控制信息处理单元的输出端均连接至控制单元的输入端。

优选的,所述自检信息处理单元包括自检信息处理器、电流处理单元和电流差计算单元,所述自检信息处理器的输入端与存储单元的输出端电性连接,所述电流处理单元的输入端和输出端分别与自检信息处理器的输出端和电流差计算单元的输入端电性连接,所述电流差计算单元的输出端电性连接至控制单元的输入端。

优选的,所述执行模块包括执行处理器和电流控制器,所述执行处理器的输入端与控制单元的输出端电性连接,所述执行处理器的输出端与电流控制器的输入端电性连接,所述电流控制器的输出端与出口继电器和报警器的输入端电性连接。

本发明具备以下有益效果:

1、本发明通过自检采集模块、自检信息处理单元在控制采集模块和控制信息处理单元每次对电路的安全控制动作之前,均对衔铁复位装置进行检测,防止衔铁复位装置损坏后而未被发现,从而避免该继电器在电路故障时无法保护电路,提高该继电器的安全性。

2、本发明通过利用衔铁复位装置内气体的压缩膨胀性能以及气压差的作用使得衔铁复位,摒弃了传统使用弹簧复位的方式,延长了该继电器的使用寿命,并定期对衔铁复位装置内的气体进行检测,大大降低了该继电器的故障率。

附图说明

图1为本发明的系统框图;

图2为本发明的自检采集模块额系统框图;

图3为本发明的自检信息处理单元的系统框图;

图4为本发明的执行模块的系统框图;

图5为本发明衔铁复位装置的结构示意图。

图中:1、微控制器;2、信息采集模块;201、自检采集模块;2010、电源模块;2011、电压调整模块;2012、存储单元;202、控制采集模块;3、信息处理模块;301、自检信息处理单元;3010、自检信息处理器;3011、电流处理单元;3012、电流差计算单元;302、控制信息处理单元;303、控制单元;4、执行模块;401、执行处理器;402、电流控制器;5、出口继电器;6、报警器;7、延迟器;8、电板组Ⅰ;9、电板组Ⅱ;10、衔铁复位装置;1001、第一气腔;1002、第二气腔;11、滑塞;12、连杆;13、放射物质。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5,一种数字式交流电压继电器,信息采集模块2和信息处理模块3,微控制器1与信息采集模块2、信息处理模块3和执行模块4均双向连接,信息采集模块2的输出端分别与信息处理模块3和微控制器1的输入端电性连接,信息处理模块3的输入端与微控制器1和信息采集模块2的输出端电性连接,信息处理模块3的输出端分别与微控制器1和执行模块4的输入端电性连接,执行模块4的输入端分别与微控制器1和信息处理模块3的输出端电性连接,执行模块4的输出端分别连接有出口继电器5和报警器6。信息采集模块2、信息处理模块3和执行模块4之间进行单独信息传递,并同时将信息传递至微控制器1,由微控制器1进行存储调阅,便于查找检测信息。

信息采集模块2包括自检采集模块201和控制采集模块202,控制采集模块202用于采集电压信息并判断电压是否正常,属于现有技术,自检采集模块201和控制采集模块202之间连接有延迟器7,现有技术中控制采集模块202采集电压信息是按照一定的频率进行数据采集,那么在该方案中,自检采集模块201的频率可采用与控制采集模块202采集信息的频率一致,但是自检采集模块201的采集时间点比控制采集模块202采集的时间点靠前,即先进行自检采集模块201的数据采集,经过延迟器7延迟后,再进行控制采集模块202的数据采集,那么该继电器在每次进行控制操作前均进行一次自检判断,自检采集模块201电性连接有衔铁复位装置10,衔铁复位装置10用于使衔铁复位,传统的复位方式是使用弹簧复位,但是弹簧在多次形变后容易发生弹性疲劳,因此本方案使用下述结构替换传统的弹簧。

衔铁复位装置10采用绝缘材料制作,衔铁复位装置10的内部滑动连接有滑塞11,滑塞11将衔铁复位装置10的内腔分割成第一气腔1001和第二气腔1002,滑塞11的顶面固定连接有连杆12,连杆12与衔铁复位装置10连接的位置使用橡胶圈密封,连杆12贯穿衔铁复位装置10的内部并连接在衔铁的一端,在第一气腔1001和第二气腔1002内充入气体,使得在正常情况下,第二气腔1002内的气压小于第一气腔1001内的气压,滑塞11在第二气腔1002和第一气腔1001内气压差的作用下拉动连杆12向下,使得与连杆12连接的衔铁向上翘起与触点分离,当给位于衔铁下方的线圈通入电流时,电流产生的磁场吸引衔铁向下与触点连接,此时连杆12连带滑塞11沿着衔铁复位装置10的内壁向上移动,即可实现衔铁的复位与接触;但是由于滑塞11和连杆12的移动,使得第一气腔1001和第二气腔1002内的气体会随着多次移动而逸散,当第一气腔1001和第二气腔1002内的气压差不在正常范围内时,表明第一气腔1001和第二气腔1002内的气体逸散使得该复位用的机构不符合安全要求,再继续使用容易出现安全隐患,此时需要报警提醒用户对继电器进行更换,该衔铁复位装置10是设计在出口继电器上的复位机构,衔铁复位装置10的内壁分别设置有位于第一气腔1001和第二气腔1002内的电板组Ⅰ8和电板组Ⅱ9,电板组Ⅰ8和电板组Ⅱ9分别成对设于衔铁复位装置10对称的内壁上,电板组Ⅰ8和电板组Ⅱ9与自检采集模块201相连接,通过自检采集模块201给第一气腔1001和第二气腔1002内的电板组Ⅰ8、电板组Ⅱ9两端施加脉冲电压,促使气体电离,电离后第一气腔1001和第二气腔1002内的气体导电,从而使得自检采集模块201接收到的电流不同,而过后,电子又中和成中性电荷;当气体逸散,体积降低,第一气腔1001和第二气腔1002内的气体密度降低,电离的空气离子量减少,相同电压下,自检采集模块201采集到的电流降低。

自检采集模块201包括电源模块2010、电压调整模块2011和存储单元2012,电源模块2010的输出端与电压调整模块2011的输入端电性连接,电压调整模块2011的输出端分别与一侧的电板组Ⅰ8和电板组Ⅱ9电性连接,电压调整模块2011用于调整通入电板组Ⅰ8、电板组Ⅱ9内的电流,在一次数据采集中,电压调整模块2011需要向电板组Ⅰ8、电板组Ⅱ9施加两次电压,击穿电压和正常电压,击穿电压用于电离气体,正常电压用于给电板组Ⅰ8、电板组Ⅱ9通电,采集电离后的气体通路的电路,以此来判断第一气腔1001和第二气腔1002内的气体在单次脉冲电压下的电离量,从而推算出第一气腔1001和第二气腔1002内气体的体积差,由此判断该数字继电器中的出口继电器的复位机构是否安全,另一侧的电板组Ⅰ8和电板组Ⅱ9电性连接至存储单元2012的输入端。

在上述方案中,使用给电板组Ⅰ8、电板组Ⅱ9加电压的方式将空气电离,此种方式存在能耗大的缺陷,第一气腔1001和第二气腔1002内分别放置有放射物质13,电板组Ⅰ8和电板组Ⅱ9为金属导电片,可通过放射物质13的放射性将气体电离,但是由于放射物质13对气体的电离具有持续性,即电离后的电子在放射物质13的持续性放射过程中,测量的是第一气腔1001和第二气腔1002内空气的总的电子数量;另外也可采用精度高的电压表来直接测量第一气腔1001和第二气腔1002内的电压差。

信息处理模块3包括自检信息处理单元301、控制信息处理单元302和控制单元303,自检信息处理单元301的输入端与存储单元2012的输出端电性连接,控制信息处理单元302的输入端与控制采集模块202的输入端电性连接,自检信息处理单元301和控制信息处理单元302的输出端均连接至控制单元303的输入端,自检信息处理单元301和控制信息处理单元302之间也连接一个延迟器,先进行自检信息的处理,再进行控制信息的处理,当自检信息处理单元301的自检信息的处理结果为“否”时,控制信息处理单元302不进行控制信息的处理,控制单元303即将结果为“否”的信息传输至执行模块4,执行模块4控制出口继电器5和报警器6动作,当自检信息处理单元301的结果为“是”时,控制单元303等待控制信息处理单元302对控制信息的处理结果。自检信息处理单元301包括自检信息处理器3010、电流处理单元3011和电流差计算单元3012,自检信息处理器3010的输入端与存储单元2012的输出端电性连接,电流处理单元3011的输入端和输出端分别与自检信息处理器3010的输出端和电流差计算单元3012的输入端电性连接,电流差计算单元3012的输出端电性连接至控制单元303的输入端,自检信息处理器3010将存储单元2012中的数据解压,并输送至电流处理单元3011中,通过电流处理单元3011的整流、滤波等处理,将电流转换成便于计算的电流数值,再通过电流差计算单元3012计算数值差,当电板组Ⅰ8、电板组Ⅱ9所连接的两路电流差处于正常范围内时,则表示衔铁复位装置10安全,当电流差超出正常范围时,则表示衔铁复位装置10不安全;自检信息处理单元301接收自检采集模块201的信息,并进行处理,控制信息处理单元302接收控制采集模块202的信息并进行处理,处理的结果统一汇总至控制单元303,只要自检信息处理单元301的结果为否,表示衔铁复位装置10处于不安全状态,那么控制单元303的结果即为否,控制单元303将信息传输至执行模块4,执行模块4包括执行处理器401和电流控制器402,执行处理器401的输入端与控制单元303的输出端电性连接,执行处理器401的输出端与电流控制器402的输入端电性连接,电流控制器402的输出端与出口继电器5和报警器6的输入端电性连接,当执行处理器401接收的控制单元303的信息为否,那么执行处理器401通过电流控制器402分别向出口继电器5的线圈通电,启动出口继电器5动作,断开电路的电压,同时通过报警器6报警提示。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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