一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路，本发明专利技术以耗尽型高压MOS管器件作为自适应设计的核心部件，不额外增加有源器件或者主动器件，改善了无源输入遥信回路干路电流的控制方式，实现在标准要求的遥信范围内，不同电压类型(交流和直流)、不同电压等级的输入方式都可正常驱动光耦产生信号，回路功耗保持在mA级别；无源输入，电路设计简单，物料成本低；安全防护及抗电磁干扰能力强。

An AC / DC input voltage adaptive remote signal circuit for distribution equipment

【技术实现步骤摘要】
一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路
本专利技术涉及配电自动化
，特别是涉及一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路。
技术介绍
配电自动化终端主要用于配电线路中检测线路故障、配电开关(主要指断路器和负荷开关)的状态，并根据自动化参数要求对配电开关的分合状态进行控制。因配电开关的实现方法和操作机构不同，其操作电压也有多种，而开关的分合等状态输出与操作电压一致，这就要求配电终端需要检测不同电压类型、不同电压等级的开关分合、闭锁、储能等状态量。在配电自动化终端的设计里，遥信即状态量输入，它作为二次终端设备“三遥”功能之一，对于电力现场应用有着非常重要的作用和意义。配电自动化终端的基本功能之一，就是采集并发送开关动作、操作闭锁、储能到位等状态量信息，并要求状态变位优先传送。中华人民共和国电力行业标准《DL/T721-2013配电自动化远方终端》中，对状态量有如下两条描述：对用机械触点“闭合”和“断开”表示的状态量，仅考虑以无源空触点接入方式；状态量的电压标称值为：在配电终端中，传统的遥信输入回路的电路设计是将交、直流输入信号分开设计，不同电压类型和电压等级的配电开关选用不同遥信输入电路的配电终端，造成配电终端种类较多的情况。传统的遥信输入回路的电路设计有以下三种方式：第一种方式如图1所示，YX+、YX-为直流遥信电源正、负输入端，IN为传送给处理器的数字信号。针对不同等级的遥信电源直流输入电压要求，选择相应阻值的“稳压二极管+电阻”组合或者纯电阻组合(稳压二极管不焊/N、焊盘短接)，串入遥信回路中，使得接入遥信电源时，遥信回路的干路电流在mA级别上，驱动光耦在隔离输出侧产生数字量变化信号送给处理器处理。该方案的优点是实现简单、成本低，缺点是电阻阻值不能改变，只能适应一种电压等级，因为电压等级的改变会造成干路电流变化，从而出现功率超标或者无法驱动光耦发光二极管工作的问题，另外此种方式的硬件设计若要用于交流电源输入场合，由于光耦导通存在占空比现象，不可避免的要改变软件判别方式，即在电源电压变化或者预先不能确定电源等级和类型时，只能更换硬件板卡或者终端设备，更新软件，操作繁琐，甚至不能在现场使用，大大限制了遥信监视的应用场合。第二种方式如图2所示，将确定电压的遥信电源PW1设计在终端内部，一般将电源的正端+Vin通过内部印制板布线与遥信回路的正端连接，遥信回路的负端YX-以及遥信电源的负端地YXGND引出到接口插座J1上。用户只需要在终端外部将遥信回路的负端YX-以及遥信电源的负端地YXGND相连，即可驱动遥信回路、使光耦在隔离输出侧产生数字量变化信号IN送给处理器处理。这种方案的优点是，无论终端外部配套设备输出哪一种等级或类型的电源电压，终端只使用自己的内部电源作为遥信电源，摆脱了对输入电源的限制；缺点是需单独设计遥信电源，实现复杂、成本高，并且遥信部分承受耐压、冲击等安全测试以及EMC干扰的能力较弱。第三种方式如图3所示，YX、YX*为交流遥信电源的输入端，IN、IN*为经过隔离、降压得到的适合于模数转换器(ADC)采集的交流小电压信号。图中，电阻R1、R2的作用是将电压转换为电流信号，变压器T1负责隔离信号和能量传输，电阻R3又将电流还原为电压，电容C1的作用是退耦，瞬间抑制二极管TVS1用来吸收浪涌电压，电阻R4和电容C2组合完成进入ADC之前的滤波功能。ADC将采集的模拟量转换得到数字量，并通过总线传输给处理器进行数据处理，根据I/U转换电阻值和变压器变比，将计算的采集值与遥信电源电压门槛有效值比较，就可以判断是否存在有效的遥信信号。这种方案软硬件的实现都比较复杂，系统负担重，成本过高，又因为占用了ADC的输入端口位置，影响了配电线路电流、电压等重要遥测模拟量的接入数量，降低了终端的整体性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路，旨在解决现有技术中传统遥信输入回路电路适应性差的问题，实现适应不同电压类型、不同电压等级，降低回路功耗以及物料成本。为达到上述技术目的，本专利技术提供了一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路，所述电路包括：保护及电源输入调理模块、整流桥模块、电流电压自适应控制模块、脉动电压平滑处理模块以及隔离电平转换模块依次连接；所述保护及电源输入调理模块用于吸收浪涌电压以及高频干扰信号并限制干路电流；所述整流桥模块用于将交流电压转为直流脉动电压输出以及将直流电压直接输出直流稳定电压；所述电流电压自适应控制模块用于自适应控制所述整流桥模块输出的电压变化；所述脉动电压平滑处理模块用于平滑所述直流脉动电压；所述隔离电平转换模块用于信号整形以及电源隔离变换，将外部遥信信号状态转换为系统电平送至主处理器进行分析处理。优选地，所述保护及电源输入调理模块包括压敏电阻RV1、两级退耦电容C1、C2和限流电阻R1、R2；所述压敏电阻并联在输入两端，所述退耦电容并联在回路中，所述限流电阻串联在回路中。优选地，所述整流桥模块为反向耐压600V以上、通流量1A的整流桥器件。优选地，所述电流电压自适应控制模块包括一个高压耗尽型N沟道MOS管Q1和一个电压反馈电阻R3，所述MOS管Q1的漏极接整流桥模块的直流正端输出，所述反馈电阻R3接在MOS管Q1的源极和栅极之间，MOS管Q1的栅极接后级光耦驱动电路的正端输入。优选地，所述脉动电压平滑处理模块包括两个滤波电容C3、C4，电容C3置于MOS管Q1的源极和整流桥模块的直流负端之间，电容C4并联放置于光耦发光二极管两侧。优选地，所述隔离电平转换模块，包括电阻R4、退耦电容C5、二极管D2、光耦U1和电阻R5，所述电阻R4、退耦电容C5以及二极管D2组成光耦驱动。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：与现有技术相比，通过耗尽型高压MOS管和电流驱动电阻控制反馈电压的自动调节，使用最简化的元器件，实现光耦驱动电流在较小数值下基本稳定的目的。将不确定的电压因素统一由某几个元器件进行消化，将除去驱动光耦所需电压电流外的剩余能量交由高压MOS管进行承担，这样核心设计之外的其余设计可遵照行业标准最大程度的沿用原有软硬件实现方案，减少开发人员改动工作量的同时，保留了大部分传统设计的优点，如抗干扰性能、识别遥信变化的软件判据等；电流电压自适应控制模块的实现，是选用耗尽型N沟道高压MOS管，区别于N沟通增强型MOS管的沟道导通工作需依赖逻辑高电平的栅极电压控制信号进行启动，耗尽型MOS管在零电位时沟道是打开的，保证了初始电气环境的建立，大大简化了启动控制部分电路的设计。相比于普通三极管，耗尽型MOS管的电压型栅极控制方式简单，输入电阻大，通过耗尽型MOS管栅极串联电阻实现电压反馈而不必考虑电流分流，内部噪声小，工作稳定，而且成本并不高；通过脉动电压平滑处理模块平滑脉冲电压，可抬升电压波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路，其特征在于，所述电路包括：/n保护及电源输入调理模块、整流桥模块、电流电压自适应控制模块、脉动电压平滑处理模块以及隔离电平转换模块依次连接；/n所述保护及电源输入调理模块用于吸收浪涌电压以及高频干扰信号并限制干路电流；/n所述整流桥模块用于将交流电压转为直流脉动电压输出以及将直流电压直接输出直流稳定电压；/n所述电流电压自适应控制模块用于自适应控制所述整流桥模块输出的电压变化；/n所述脉动电压平滑处理模块用于平滑所述直流脉动电压；/n所述隔离电平转换模块用于信号整形以及电源隔离变换，将外部遥信信号状态转换为系统电平送至主处理器进行分析处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路，其特征在于，所述电路包括：
保护及电源输入调理模块、整流桥模块、电流电压自适应控制模块、脉动电压平滑处理模块以及隔离电平转换模块依次连接；
所述保护及电源输入调理模块用于吸收浪涌电压以及高频干扰信号并限制干路电流；
所述整流桥模块用于将交流电压转为直流脉动电压输出以及将直流电压直接输出直流稳定电压；
所述电流电压自适应控制模块用于自适应控制所述整流桥模块输出的电压变化；
所述脉动电压平滑处理模块用于平滑所述直流脉动电压；
所述隔离电平转换模块用于信号整形以及电源隔离变换，将外部遥信信号状态转换为系统电平送至主处理器进行分析处理。


2.根据权利要求1所述的一种配电装置用交直流输入电压自适应遥信电路，其特征在于，所述保护及电源输入调理模块包括压敏电阻RV1、两级退耦电容C1、C2和限流电阻R1、R2；所述压敏电阻并联在输入两端，所述退耦电容并联在回路中，所述限流电阻串联在回路中。


3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：阴法强，尹燕磊，李连强，张立伟，聂萌，张汉伟，常栋梁，
申请(专利权)人：积成电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37