一种直流控制保护系统用I/O装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种直流控制保护系统用I/O装置，包括隔离元件，隔离元件的原边回路中串设有装置信号输入端、输入限流模块和信号电平监测模块，输入限流模块用于将外部输入信号电流控制在一定范围内，信号电平监测模块的信号输入端对应连接装置信号输入端，用于在外部输入信号的电压幅值达到设定值时输出相应的信号；隔离元件的副边输出连接输出端口模块。该装置能够有效滤除掉薄弱信号，有效抵挡薄弱信号对该装置造成的干扰，从而避免对现场人员造成错误的判断与分析。所以，该装置的抗干扰性能较强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流控制保护系统用I/O装置。
技术介绍
在直流输电控制保护系统中，直流场、交流场一次设备与控制保护主机间，以及控制保护主机之间需要传递大量的实时设备状态信号、功能逻辑信号，如一个特高压直流工程的用量达近万个。由于现场恶劣的电磁干扰环境，为防止误变位导致错误逻辑的产生，进而导致保护误动作而酿成事故，换流站运行方要求屏与屏之间的信号传递禁止采用低电压等级信号如DC24V，而应采用DC220V或DC110V高电压等级。但作为直流控制保护系统核心的控制保护主机为自身抗干扰需要全部采用的是DC24V低电压等级的状态电平接口，因而在状态信号进出屏柜时必须增加状态信号隔离模块——I/O继电器模块进行衔接，以实现电信号隔离、高/低电压等级电平的正常匹配与转换。目前我们在工程现场采用的I/O继电器模块有两种型式，一是电磁继电器形式、一是固态继电器形式，但无论哪种输出形式，模块的输入回路均为传统的自然导通与自然断开设计。图1为在现有直流输电控制保护当中使用的电磁式I/O继电器模块的构成原理示意图。输入直流信号回路包含有输入限流控制单元、LED状态指示单元、隔离及输出接口。输入限流控制单元一般包含几个电阻，用以在确保后级隔离器件驱动力的同时限制输入电流、输入功率及发热量。LED状态灯用以指示原边电流流通情况。隔离及输出为常规电磁继电器方式，原边输入电流流入电磁继电器的电磁线圈产生电磁效应，电磁铁吸引内部衔铁运动，带动机械触点动作而产生触点闭合。反之，电磁线圈失电，电磁吸力消失，带动机械触点回归而产生触点断开。这种固有的电磁与机械特性存在，导致模块的开通动作电压多在70％～85％额定值范围，断开动作电压则在10％～30％额定值范围，远不能满足电网运行规程中所规定的55％～70％额定值动作电压值的要求。同时，如果输入电流较为薄弱的话，电磁线圈所在的电流回路中有电流，但是流过的电流并不能达到使触点吸合的要求，也就不能使触点的通断状态与通入电流保持一致，这些薄弱信号均属于干扰信号，但是该模块无法有效抵挡这些干扰信号，从而对现场人员造成错误的判断与分析。图2为在现有直流输电控制保护当中使用的固态I/O继电器模块的构成原理示意图。输入直流信号回路包含有输入限流控制单元、LED状态指示单元、隔离及驱动单元、输出接口。同图1所示，输入限流控制单元电阻用以确保后级隔离器件驱动力并限制输入电流、输入功率及发热量，LED状态灯用以指示原边电流流通情况。不同的是隔离方式为光电方式。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，进而受光器的输出端流出或产生光电压，从而实现了“电—光—电”转换，可以起到有效的信号隔离与抗干扰作用。如线性光电耦合器由发光二极管和光敏三极管组成，当发光二极管接通而发光，光敏三级管导通。光耦合器的输入特性实际也就是其内部发光二极管的特性，而光耦合器的输出特性实际也就是其内部光敏三极管的特性，因而光耦器件的导通情况受二极管正向导通电流、三极管电流传输比CTR、集电极电流Ic以及环境温度等因素影响，使光耦的导通动作电流、关断动作电流有很大的不均匀性、分散性，导致现有模块批量生产时的动作电压值分散性、不确定性，远不能满足电网规程的55％～70％额定值动作电压值要求，特别是在关断时动作电压较低，导致系统极易受干扰信号的影响而出现误动作。同时已有继电器模块的LED动作指示状态与实际通断状态不一致：模块LED灯点亮时，输出不一定导通；输出关断时，LED仍点亮及弱亮，这经常造成运行人员对I/O通道状态的判断错乱。现有的模块设计技术中并不能进行输入信号的动作电压点的检测及通断控制，不能消除以上设计缺陷与应用问题，从而对直流系统的安全运行构成了极大的危害与威胁。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直流控制保护系统用I/O装置，用以解决现有的I/O模块动作值超标，特别是关断动作电压较低，导致抗干扰性能较差的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案包括一种直流控制保护系统用I/O装置，包括隔离驱动模块，隔离驱动模块包括隔离元件，所述隔离元件的原边回路中串设有装置信号输入端和输入限流模块，所述隔离元件的原边回路中还串设有信号电平监测模块，所述输入限流模块和信号电平监测模块构成信号输入监视控制单元，所述输入限流模块用于将外部输入信号电流控制在一定范围内，所述信号电平监测模块的信号输入端对应连接所述装置信号输入端，用于在外部输入信号的电压幅值达到设定值时输出相应的信号；所述隔离元件的副边输出连接输出端口模块。所述隔离元件的原边回路中还串设有LED指示模块。所述输入限流模块包括依次连接的过压抑制部分、RC滤波部分、电阻部分和稳压部分。所述信号电平监测模块包括一条串设有分压电阻和至少一个辅助电阻的分压支路，所述分压支路连接所述装置信号输入端，所述分压电阻的分压端输出控制连接一个控制开关，所述控制开关串设在所述隔离元件的原边回路中。所述隔离元件为光电隔离元件，该光电隔离元件的副边为光伏二极管阵列，用于根据光电隔离元件的原边发出的光信号产生一定电压的电能信号，所述隔离驱动模块还包括一个控制开关，所述光伏二极管阵列输出控制连接所述控制开关，用于根据产生的电能信号控制所述控制开关导通，所述输出端口模块对应连接所述控制开关的阳极和阴极。所述隔离元件为一个继电器模块，所述隔离元件的原边为所述继电器模块的控制线圈，副边为所述继电器模块的一个常开触点，所述输出端口模块对应连接所述常开触点的两端。所述过压抑制部分为过压抑制器VZ1，所述RC滤波部分为RC滤波电路，电阻部分为电阻R2，所述稳压部分为稳压管Z1，所述输入限流模块的输入端连接所述过压抑制器VZ1，所述过压抑制器VZ1依次输出连接磁珠BZ1、RC滤波电路、电阻R2和稳压管Z1。所述分压支路上串设有分压电阻RF4，以及辅助电阻RF3、辅助电阻RF2和辅助电阻RF1，所述分压电阻RF4的两端并联有电容C1和稳压管Z1，所述分压电阻RF4的高电位端通过稳压管Z2控制连接控制开关G1，所述控制开关G1的控制端与阴极之间连接有电阻R0，所述控制开关G1反向并联有二极管D1。所述隔离驱动模块还包括与所述光伏二极管阵列并联设置的电阻R1、电容C1和稳压管Z2，所述控制开关的阳极与阴极之间连接有阻容串联支路和过电压抑制器VZ1，所述阻容串联支路上串设有电阻R2和电容C2。所述隔离驱动模块还包括与常开触点并联设置的阻容串联支路和过电压抑制器VZ1，所述阻容串联支路上串设有电阻R1和电容C1。本专利技术提供的直流控制保护系统用I/O装置中，输入信号通过输入限流模块输出到隔离模块的原边，同时，信号电平监测模块检测输入信号的电压幅值，只有当电压幅值到达一定值时，该监测模块的输出端才会输出一定的信号，使限流模块、隔离模块的原边和监测模块形成一个电流通路，隔离模块的原边就会控制副边导通；如果输入信号比较薄弱的话，即关断工作电压较低时，其电压幅值没到一定值，该监测模块的输出端就不会输出信号，那么，限流模块、隔离模块的原边和监测模块就无法形成一个电流通路，隔离模块的原边就不会控制副边导通。所以，该装置能够在关断动作电压超标时，即过低时，防止I/O装置动作。因此，该装置能够有效滤除掉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流控制保护系统用I/O装置，包括隔离驱动模块，隔离驱动模块包括隔离元件，所述隔离元件的原边回路中串设有装置信号输入端和输入限流模块，其特征在于，所述隔离元件的原边回路中还串设有信号电平监测模块，所述输入限流模块和信号电平监测模块构成信号输入监视控制单元，所述输入限流模块用于将外部输入信号电流控制在一定范围内，所述信号电平监测模块的信号输入端对应连接所述装置信号输入端，用于在外部输入信号的电压幅值达到设定值时输出相应的信号；所述隔离元件的副边输出连接输出端口模块。

【技术特征摘要】
1.一种直流控制保护系统用I/O装置，包括隔离驱动模块，隔离驱动模块包括隔离元件，所述隔离元件的原边回路中串设有装置信号输入端和输入限流模块，其特征在于，所述隔离元件的原边回路中还串设有信号电平监测模块，所述输入限流模块和信号电平监测模块构成信号输入监视控制单元，所述输入限流模块用于将外部输入信号电流控制在一定范围内，所述信号电平监测模块的信号输入端对应连接所述装置信号输入端，用于在外部输入信号的电压幅值达到设定值时输出相应的信号；所述隔离元件的副边输出连接输出端口模块。2.根据权利要求1所述的直流控制保护系统用I/O装置，其特征在于，所述隔离元件的原边回路中还串设有LED指示模块。3.根据权利要求1或2所述的直流控制保护系统用I/O装置，其特征在于，所述输入限流模块包括依次连接的过压抑制部分、RC滤波部分、电阻部分和稳压部分。4.根据权利要求1或2所述的直流控制保护系统用I/O装置，其特征在于，所述信号电平监测模块包括一条串设有分压电阻和至少一个辅助电阻的分压支路，所述分压支路连接所述装置信号输入端，所述分压电阻的分压端输出控制连接一个控制开关，所述控制开关串设在所述隔离元件的原边回路中。5.根据权利要求1或2所述的直流控制保护系统用I/O装置，其特征在于，所述隔离元件为光电隔离元件，该光电隔离元件的副边为光伏二极管阵列，用于根据光电隔离元件的原边发出的光信号产生一定电压的电能信号，所述隔离驱动模块还包括一个控制开关，所述光伏二极管阵列输出控制连接所述控制开关，用于根据产生的电能信号控制所述控制开关导通，所述输出端口模块对应连接所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅亚光，李虎威，李延龙，张宝华，徐绍军，杨敏，李晓兵，周绍元，魏民权，吴述超，曾丽丽，胡欢，杨亚璞，王钊，王存平，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：河南;41