一種繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動電路，能夠可靠的防止繼電保護裝置誤發(fā)出口命令。本發(fā)明的技術(shù)方案是：處理器的GPIO引腳和可編程器件的IO引腳接單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的輸入引腳，多諧振蕩器的輸出引腳控制光耦的通斷，利用光耦的通斷控制啟動和閉鎖繼電器，啟動和閉鎖繼電器控制開出繼電器的電源。在這種情況下，只有在處理器完全初始化完成操作，可編程器件完全配置完成，系統(tǒng)正常運行起來，裝置才開放開出回路的電源，才能夠正常發(fā)出開出命令；如果出現(xiàn)處理故障，操作系統(tǒng)異常，可編程器件故障等情況的任意一種，開出回路的電源將被關(guān)斷，保護裝置將不能發(fā)出開出命令，從而降低了因繼電保護裝置故障而誤發(fā)出開出命令的風(fēng)險。
【專利說明】—種繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種繼電保護開關(guān)量輸出回路的啟動電路與方法，屬于工業(yè)自動化領(lǐng)域，尤其是電力繼電保護領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在繼電保護領(lǐng)域，自動化裝置通過對繼電器的驅(qū)動來實現(xiàn)開關(guān)量的輸出，并以此來控制受控系統(tǒng)的的運行。尤其是繼電保護進入微機保護時代后，繼電器輸出的開關(guān)量輸出基本上是由保護裝置的微處理器的IO引腳，通過光耦隔離后驅(qū)動開關(guān)量輸出繼電器來實現(xiàn)的。然而一般的微處理器的可用IO資源比較有限，為了能夠?qū)崿F(xiàn)更多路的開關(guān)量的輸入輸出控制，通常方法是用可編程器件(如FPGA，CPLD等)來實現(xiàn)IO以及其它接口的擴展，可編程器件和微處理器通過某種總線連接。微處理器和可編程器件等芯片存在著上電初始化以及器件故障等各種不可控的IO引腳狀態(tài)，可能導(dǎo)致自動化裝置誤發(fā)開出命令，導(dǎo)致受控設(shè)備誤動作。這對于安全性和可靠性要求相對較高的電力行業(yè)而言是不能接受的。
[0003]為了防止裝置誤動作，自動化裝置一般都設(shè)計有啟動回路。通常情況下啟動回路由處理器的IO引腳經(jīng)光耦隔離后控制啟動繼電器，啟動繼電器控制開關(guān)量輸出繼電器的電源。只有當(dāng)啟動繼電器啟動之后，開關(guān)量輸出繼電器才會獲得電源，才能發(fā)出開出命令。然而在實際應(yīng)用中，由于自動化裝置的微處理器一般都要運行操作系統(tǒng)還要處理各種復(fù)雜的算法。若微處理器對上述時間節(jié)拍和各種引腳控制處理不好，或者上電初期微處理器正處于初始化狀態(tài)，控制啟動繼電器的引腳狀態(tài)處于不確定狀態(tài)，很有可能造成啟動繼電器啟動，進而導(dǎo)致自動化裝置誤發(fā)開出命令。因此這種常用的啟動電路存在著一定的風(fēng)險和弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于繼電保護領(lǐng)域的開關(guān)量輸出啟動與閉鎖的電路，能夠可靠的的防止繼電保護裝置誤發(fā)出口命令，提高了自動化裝置的可靠性。
[0005]為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動電路，其不同之處在于:其包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電平觸發(fā)輸入引腳連接微處理器以及可編程器件、與門器件、光電隔離器件和繼電器，微處理器的GPIO引腳和可編程器件的IO引腳接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖觸發(fā)輸入引腳，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通過與門實現(xiàn)與邏輯然后輸出控制光耦的通斷，利用光耦的通斷控制啟動繼電器，啟動繼電器控制開出繼電器的電源。
[0006]按以上方案，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖寬度可調(diào)，通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器外接的電容和電阻調(diào)節(jié)其脈沖寬度tw，并且保證該脈沖寬度大于微處理器的GPIO引腳和可編程邏輯器件正常運行時輸出的脈沖寬度，以此來保證只有在微處理器和可編程器件均正常工作的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出引腳能輸出持續(xù)的高電平或者低電平。
[0007]按以上方案，當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出持續(xù)的高點評或者低電平時才能使光電耦合器導(dǎo)通，通過光電耦合器使啟動繼電器啟動，進而連通關(guān)量輸出回路的電源，使開關(guān)量輸出回路能夠正常輸出開關(guān)量。
[0008]按以上方案，首先調(diào)整與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器R引腳和C引腳的電阻、電容使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈寬tw大于微處理器和可編程器件正常工作時持續(xù)輸出的脈沖波形的寬度；當(dāng)微處理器和可編程器件均正常工作后，它們輸出的持續(xù)脈沖使得與之對應(yīng)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的Q引腳能夠持續(xù)的輸出高電平，然后與門輸出高電平給光電I禹合器使光電I禹合器導(dǎo)通；光電耦合器導(dǎo)通使得與之相連的啟動繼電器啟動，啟動繼電器啟動之后24V電源正端通過啟動繼電器的動合觸點將24V電源送給開關(guān)量輸出回路的繼電器。
[0009]對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明微處理器的GPIO引腳和可編程器件的IO引腳接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖觸發(fā)輸入引腳，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出引腳控制光耦的通斷，利用光耦的通斷控制啟動繼電器，啟動繼電器控制開出繼電器的電源。在這種情況下，只有在處理器完全初始化完成，且可編程器件完全配置完成，系統(tǒng)正常運行的情況下裝置才開放開量輸出回路的電源，使裝置能夠正常發(fā)出開出命令。如果自動化裝置出現(xiàn)微處理器未完成初始化、微處理器出現(xiàn)故障故障、操作系統(tǒng)異常、可編程器件故障等情況中的任意一種，開關(guān)量輸出回路的電源將被關(guān)斷，保護裝置將不能發(fā)出開出命令，從而大大降低了由繼電保護裝置故障而誤發(fā)出的開出命令的概率，提高了自動化裝置的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例的原理框圖。
【具體實施方式】
[0011]如附圖1所示，一種繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動電路，其包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電平觸發(fā)輸入引腳連接微處理器以及可編程器件、與門器件、光電隔離器件和繼電器，微處理器的GPIO引腳和可編程器件的IO引腳接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖觸發(fā)輸入引腳，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通過與門實現(xiàn)與邏輯然后輸出控制光耦的通斷，利用光耦的通斷控制啟動繼電器，啟動繼電器控制開出繼電器的電源。
[0012]本發(fā)明是應(yīng)用于繼電保護領(lǐng)域的開關(guān)量輸出啟動與閉鎖的電路，能夠可靠的的防止繼電保護裝置誤發(fā)出口命令。處理器的GPIO引腳和可編程器件的IO引腳接單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的輸入引腳，多諧振蕩器的輸出引腳控制光耦的通斷，利用光耦的通斷控制啟動和閉鎖繼電器，啟動和閉鎖繼電器控制開出繼電器的電源。在這種情況下，只有在處理器完全初始化完成操作，可編程器件完全配置完成，系統(tǒng)正常運行起來，裝置才開放開出回路的電源，才能夠正常發(fā)出開出命令；如果出現(xiàn)處理故障，操作系統(tǒng)異常，可編程器件故障等情況的任意一種，開出回路的電源將被關(guān)斷，保護裝置將不能發(fā)出開出命令，從而降低了因繼電保護裝置故障而誤發(fā)出開出命令的風(fēng)險。
[0013]具體的，如附圖1所示，本發(fā)明包括兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器Ul和U2以及與之連接的脈寬調(diào)整電阻和電容，一個與門器件U3, —個光電稱合器U4, —個啟動繼電器QDJ。兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于對等的位置，其中的一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖輸入引腳連接微處理器的GPIO引腳，而另一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖輸入引腳連接可編程器件的IO引腳。脈寬寬度調(diào)整用的電阻和電容接在這兩個單穩(wěn)態(tài)態(tài)觸發(fā)器的R和C引腳上，用來調(diào)整對應(yīng)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈寬。與門器件的輸入端與兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的Q引腳連接，輸出端接在光電耦合器原邊的正端。光電耦合器原邊的正端與門電路的輸出端，光電耦合器原邊的負(fù)端與信號地連接。光電耦合器副邊的光敏三極管的集電極通過啟動繼電器的線圈QDJA接24V電源正端，光電耦合器副邊的光敏三極管的發(fā)射極接24V電源的負(fù)端。啟動繼電器的動合觸點端DQJB與24V電源正端連接，另一端接開關(guān)量輸出回路繼電器電源的正端。
[0014]本電路的工作方法是，調(diào)整與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器R引腳和C引腳的電阻、電容使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈寬~大于微處理器和可編程器件正常工作時持續(xù)輸出的脈沖波形的寬度。當(dāng)微處理器和可編程器件均正常工作后，它們輸出的持續(xù)脈沖使得與之對應(yīng)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的Q引腳能夠持續(xù)的輸出高電平，然后與門輸出高電平給光電耦合器使光電耦合器導(dǎo)通。光電耦合器導(dǎo)通使得與之相連的啟動繼電器啟動，啟動繼電器啟動之后24V電源正端通過啟動繼電器的動合觸點將24V電源送給開關(guān)量輸出回路的繼電器。開關(guān)量輸出回路獲得電源之后才能正常地發(fā)出開出命令。當(dāng)微處理器或者可編程器件出現(xiàn)任何故障，它們都不能發(fā)出持續(xù)的脈沖，這樣啟動繼電器將不能啟動，開關(guān)量輸出回路將由于失去電源而無法發(fā)出開出命令。
[0015]上述的光電耦合器也可以用其他的隔離器件來替代，上述的繼電器也不僅僅限于電磁式繼電器，可以是各種類型的繼電器來實現(xiàn)。只要不超出本專利公開的方法與思想，對本電路在具體實現(xiàn)的器件以及具體的電路連接方式做一些改動均應(yīng)該是本專利保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動電路，其特征在于:其包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電平觸發(fā)輸入引腳連接微處理器以及可編程器件、與門器件、光電隔離器件和繼電器，微處理器的GPIO引腳和可編程器件的IO引腳接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖觸發(fā)輸入引腳，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通過與門實現(xiàn)與邏輯然后輸出控制光耦的通斷，利用光耦的通斷控制啟動繼電器，啟動繼電器控制開出繼電器的電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動電路，其特征在于:所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖寬度可調(diào)，通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器外接的電容和電阻調(diào)節(jié)其脈沖寬度tw，并且保證該脈沖寬度大于微處理器的GPIO引腳和可編程邏輯器件正常運行時輸出的脈沖寬度，以此來保證只有在微處理器和可編程器件均正常工作的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出引腳能輸出持續(xù)的高電平或者低電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動電路，其特征在于:當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出持續(xù)的高點評或者低電平時才能使光電耦合器導(dǎo)通，通過光電耦合器使啟動繼電器啟動，進而連通關(guān)量輸出回路的電源，使開關(guān)量輸出回路能夠正常輸出開關(guān)量。
4.一種繼電保護開關(guān)量輸出回路啟動方法，其特征在于:首先調(diào)整與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器R引腳和C引腳的電阻、電容使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈寬tw大于微處理器和可編程器件正常工作時持續(xù)輸出的脈沖波形的寬度；當(dāng)微處理器和可編程器件均正常工作后，它們輸出的持續(xù)脈沖使得與之對應(yīng)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的Q引腳能夠持續(xù)的輸出高電平，然后與門輸出高電平給光電耦合器使光電耦合器導(dǎo)通；光電耦合器導(dǎo)通使得與之相連的啟動繼電器啟動，啟動繼電器啟動之后24V電源正端通過啟動繼電器的動合觸點將24V電源送給開關(guān)量輸出回路的繼電器。
【文檔編號】H01H47/02GK103560050SQ201310525010
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】馬世璽, 李曉, 劉長虎, 邵宇平, 朱寶, 崔新友 申請人:武漢烽火富華電氣有限責(zé)任公司