專利名稱：一種基于晶閘管投切電容器的光電觸發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制器領(lǐng)域，具體涉及一種基于高壓晶閘管投切電容器TSC 的光電觸發(fā)裝置。
背景技術(shù)：
目前，電力系統(tǒng)和工業(yè)系統(tǒng)中，投切電容器普遍采用的機(jī)械式的斷路器或其他機(jī) 械式設(shè)備完成，例如申請(qǐng)?zhí)枮?1276142. 7的中國(guó)實(shí)用新型專利，其公開了一種高壓電容器 用多組循環(huán)投切開關(guān)，其雖然可以實(shí)現(xiàn)投切電容器補(bǔ)償無功功率的目的，但存在著斷路器 使用壽命低，電容投切時(shí)沖擊電流大等缺點(diǎn)。而電力電子設(shè)備普遍采用的的晶閘管閥基電 子(VBE)裝置主要應(yīng)用于晶閘管控制電抗器裝置中，例如申請(qǐng)?zhí)枮?00510102659. 9的中國(guó) 發(fā)明專利，其公開了一種分層分布式結(jié)構(gòu)的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺(tái)，該監(jiān)控平臺(tái)可以很 好的適用于電抗器的投切控制，但是當(dāng)投切對(duì)象為電容時(shí)，由于負(fù)載特性的不同，其不能滿 足電容可靠投切的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種層次清晰、邏輯簡(jiǎn)單 明了、便于維護(hù)和升級(jí)開發(fā)的基于高壓晶閘管投切電容器TSC的光電觸發(fā)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于高壓晶閘管投切電容器的光電觸發(fā)裝置，該觸發(fā)裝置分別與高壓晶閘管 投切電容器(TSC)和晶閘管閥串的觸發(fā)板(TE板)相連接，其特征在于該觸發(fā)裝置包括觸 發(fā)邏輯板、光發(fā)射板和電容殘壓檢測(cè)裝置，所述觸發(fā)邏輯板分別與光發(fā)射板和電容殘壓檢 測(cè)裝置相連接。其中，所述觸發(fā)邏輯板包括輸入電路、邏輯處理單元和驅(qū)動(dòng)電路，所述輸入電路將 接收到的信號(hào)傳給邏輯處理單元，所述邏輯處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算后再發(fā)送給驅(qū)動(dòng) 電路進(jìn)行緩沖驅(qū)動(dòng)。其中，所述輸入電路包括TSC投退命令輸入電路、電壓同步信號(hào)輸入電路、跳閘命 令輸入電路、閉鎖命令輸入電路和電容殘壓信號(hào)輸入電路。其中，所述邏輯處理單元采用三片復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD。其中，所述光發(fā)射板包括電光轉(zhuǎn)換電路。其中，所述觸發(fā)邏輯板和光發(fā)射板均插接于機(jī)箱的背板上并通過背板上的印制線 實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。其中，所述電容殘壓檢測(cè)裝置采用電壓比較電路實(shí)時(shí)檢測(cè)并聯(lián)于電容兩端的電阻 電壓。本發(fā)明的有益效果在于該光電觸發(fā)裝置以觸發(fā)邏輯板上的邏輯處理單元(三片 CPLD)作為邏輯運(yùn)算核心，接收各種控制命令和角度信號(hào)，通過檢測(cè)電容殘壓作為首次投入 時(shí)刻的相位角度和閥串方向的判據(jù)，完成A、B、C三相各自的邏輯運(yùn)算，層次清晰，邏輯簡(jiǎn)單明了，便于維護(hù)和后續(xù)的升級(jí)開發(fā)。


圖1是本發(fā)明所述光電觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述光電觸發(fā)裝置首次投切的邏輯示意圖；圖3是電容殘壓檢測(cè)裝置的邏輯示意圖；圖4是電容殘壓信號(hào)輸入電路原理圖；圖5是跳閘命令、閉鎖、TSC投退命令輸入電路原理圖；圖6是三相電壓同步信號(hào)輸入電路原理圖；圖7是CPLD的電路原理圖；圖8是驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖9是電光轉(zhuǎn)換電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的光電觸發(fā)裝置做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示，該光電觸發(fā)裝置包括觸發(fā)邏輯板、光發(fā)射板和電容殘壓檢測(cè)裝置，分 別插接于機(jī)箱背板上的觸發(fā)邏輯板和光發(fā)射板通過背板上的印制線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞，觸發(fā) 邏輯板與電容殘壓檢測(cè)裝置通過線纜連接。在使用時(shí)，需將該光電觸發(fā)裝置的光發(fā)射板與 晶閘管閥串的觸發(fā)板(TE板)通過光纖連接，將觸發(fā)邏輯板與高壓晶閘管投切電容通過光 纖和線纜相連接。觸發(fā)邏輯板包括輸入電路、邏輯處理單元和驅(qū)動(dòng)電路，邏輯處理單元以采用三片 CPLD為佳，輸入電路包括處理同步電壓角度信號(hào)的TSC投退命令輸入電路、電壓同步信號(hào) 輸入電路、跳間命令輸入電路、閉鎖命令輸入電路和電容殘壓信號(hào)輸入電路。輸入電路接收 高壓晶閘管投切電容器TSC發(fā)送的TSC投退命令、同步電壓角度信號(hào)、跳閘命令、閉鎖命令 以及由電容殘壓檢測(cè)裝置發(fā)送的電容殘壓信號(hào)，然后將上述命令及信號(hào)發(fā)送至邏輯處理單 元進(jìn)行邏輯計(jì)算，再發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行緩沖驅(qū)動(dòng)后，驅(qū)動(dòng)電路輸出電脈沖信號(hào)到光發(fā)射 板，通過光發(fā)射板上的電光轉(zhuǎn)換電路完成電光轉(zhuǎn)換，輸出光脈沖信號(hào)。本發(fā)明采用觸發(fā)邏輯板和光發(fā)射板作為高壓晶閘管投切電容裝置的光電觸發(fā)裝 置的主體，利用電容殘壓檢測(cè)裝置采集到的電容殘壓作為電容首次投切時(shí)刻的判據(jù)，光發(fā) 射板與晶閘管閥串的觸發(fā)板(TE板)采用光纖進(jìn)行連接，完成在TE板上晶閘管閥的觸發(fā)和 閥電源閥狀態(tài)的回報(bào)判斷。觸發(fā)邏輯板接收高壓晶閘管投切電容調(diào)節(jié)單元發(fā)送的同步電壓 角度信號(hào)、TSC投退命令、跳間命令、閉鎖命令以及電容殘壓檢測(cè)裝置發(fā)送的電容殘壓信號(hào)， 由三片CPLD組成的邏輯處理單元完成邏輯運(yùn)算輸出電脈沖到光發(fā)射板完成電光轉(zhuǎn)換，通 過光纖發(fā)送光脈沖信號(hào)到晶閘管閥的觸發(fā)板(TE板)實(shí)現(xiàn)包括觸發(fā)、閥電源召喚、閥狀態(tài)召 喚在內(nèi)的不同邏輯功能。如圖2所示，邏輯處理單元接收經(jīng)輸入電路傳來的TSC投退命令、同步電壓角度信 號(hào)、跳閘命令、閉鎖命令以及電容殘壓檢測(cè)裝置發(fā)送的電容殘壓信號(hào)，完成A、B、C三相各自 的邏輯運(yùn)算，在所在相的不同角度輸出脈沖群，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。高壓晶閘管投切電容光電觸 發(fā)裝置的具體邏輯實(shí)現(xiàn)如下光電觸發(fā)單元發(fā)送TE板三脈沖表示觸發(fā)，雙脈沖表示閥電源
4召喚，單脈沖表示閥狀態(tài)召喚，其中母線電壓正向90°向正向閥發(fā)送雙脈沖，負(fù)向90°向 負(fù)向閥發(fā)送雙脈沖，正向165°向正向閥發(fā)送單脈沖，負(fù)向165°向負(fù)向閥發(fā)送單脈沖，而 三脈沖觸發(fā)信號(hào)的角度位置首次與其后的則不同，首次三脈沖出現(xiàn)位置依據(jù)殘壓監(jiān)測(cè)箱實(shí) 時(shí)檢測(cè)TSC所投切電容的電壓而定，當(dāng)電容電壓大于2500V時(shí)，電容殘壓檢測(cè)裝置輸出24V 傳給觸發(fā)邏輯板，否則輸出0V。觸發(fā)邏輯板通過比較電路判斷電容殘壓狀態(tài)，當(dāng)殘壓檢測(cè)輸 入為高時(shí)，認(rèn)定電容為正向殘壓狀態(tài)，則首次三脈沖發(fā)送為負(fù)向閥母線電壓180°，否則，認(rèn) 定電容為負(fù)向殘壓狀態(tài)，則首次三脈沖發(fā)送為正向閥母線電壓0°。其后的三脈沖觸發(fā)命 令，則遵循正向閥負(fù)相90°觸發(fā)，負(fù)相閥正向90°觸發(fā)的原則。觸發(fā)邏輯板同時(shí)接收高壓 晶閘管投切電容器TSC中的調(diào)節(jié)單元發(fā)送的TSC投退命令、跳閘命令、閉鎖命令，其中跳閘 命令、閉鎖命令具有最高的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)至少其一有效(高電平)時(shí)，觸發(fā)邏輯板只發(fā)送單脈 沖、雙脈沖，沒有三脈沖觸發(fā)信號(hào)，而當(dāng)其均為低電平時(shí)，觸發(fā)邏輯板發(fā)送脈沖參照TSC投 退命令，當(dāng)TSC投退命令有效時(shí)(高電平)，觸發(fā)邏輯板發(fā)送單脈沖雙脈沖三脈沖，且在TSC 投退命令有效的首個(gè)母線電壓周期內(nèi)，區(qū)分三脈沖觸發(fā)位置。如圖3所示，電容殘壓檢測(cè)裝置采用電壓比較電路實(shí)時(shí)檢測(cè)并聯(lián)于電容兩端的電 阻電壓，比例后即為電容電壓，作為電容首次投切時(shí)刻的判定依據(jù)。當(dāng)電容電壓大于2500V 時(shí)，電容殘壓檢測(cè)裝置輸出24V，否則輸出0V。如圖4所示為電容殘壓信號(hào)輸入電路原理圖，采用電壓比較器芯片LM393完成 電壓比較的功能，設(shè)置門檻電壓為3V，遲滯0. IV，防治波動(dòng)。比較結(jié)果經(jīng)光耦隔離及非門 74LS04緩沖后形成三相電容殘壓信號(hào)VA、VB、VC傳給圖6中CPLD的引腳19，圖4中只列出 了 A相電壓的比較電路，B相、C相電路與此相同。電容殘壓檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)電容殘壓，電 容殘壓高于2500V時(shí)，輸出信號(hào)24V，否則，輸出信號(hào)0V。如圖5所示，跳閘信號(hào)TZ和閉鎖信號(hào)BS經(jīng)光耦隔離后，采用阻容進(jìn)行濾波，然后 通過非門74LS04驅(qū)動(dòng)整形后傳給圖6中CPLD的引腳9 (TZR)和引腳8 (BSR)。TSC投退信 號(hào)(即TSC觸發(fā)信號(hào))通過光纖輸入，經(jīng)光纖接收器HFBR-2412將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈 沖信號(hào)后，通過非門74LS04驅(qū)動(dòng)整形后輸出信號(hào)Triggerl、Trigger2傳給圖6中CPLD的 引腳 4(Triggerl)和引腳 6 (Trigger2)。如圖6所示為三相電壓0°信號(hào)的同步方波信號(hào)輸入電路原理圖，0°信號(hào)經(jīng)過 光耦隔離和非門74LS04緩沖后傳給圖6中CPLD的引腳15(UAFR)、引腳17(UAHR)和引腳 2(UAMR)。三相電壓90°信號(hào)和165°信號(hào)的同步方波信號(hào)輸入電路圖與圖6所示相同。如圖7所示為邏輯處理單元的電路原理圖，邏輯處理單元采用三片CPLD實(shí)現(xiàn)A、 B、C三相各自的邏輯運(yùn)算，該圖僅列出了 A相的電路圖，其余B、C兩相的電路原理與A相的 電路原理相同。CPLD根據(jù)采集到的各種信號(hào)包括跳閘信號(hào)、閉鎖信號(hào)、TSC投退信號(hào)、三相 電壓0°信號(hào)、三相電壓90°信號(hào)、三相電壓165°信號(hào)、三相電容殘壓信號(hào)，完成觸發(fā)和狀 態(tài)召喚的邏輯運(yùn)算。如圖8所示為邏輯處理單元完成邏輯運(yùn)算后輸出的電脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，由于 信號(hào)通過背板上的印制線進(jìn)行連接，采用了三態(tài)緩沖器74LS126進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并通過阻容進(jìn) 行濾波處理。如圖9所示為電脈沖信號(hào)的電光轉(zhuǎn)換電路，電脈沖信號(hào)先經(jīng)與非門HCF40107驅(qū) 動(dòng)，再通過光纖發(fā)送器HFBR-1414進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換后形成光脈沖信號(hào)。HFBR-1414與HCF40107的個(gè)數(shù)決定了光脈沖信號(hào)的輸出路數(shù)。 最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然 可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種基于高壓晶閘管投切電容器的光電觸發(fā)裝置，該觸發(fā)裝置分別與高壓晶閘管投切電容器和晶閘管閥串的觸發(fā)板相連接，其特征在于該觸發(fā)裝置包括觸發(fā)邏輯板、光發(fā)射板和電容殘壓檢測(cè)裝置，所述觸發(fā)邏輯板分別與光發(fā)射板和電容殘壓檢測(cè)裝置相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述觸發(fā)邏輯板包括輸入電路、邏 輯處理單元和驅(qū)動(dòng)電路，所述輸入電路將接收到的信號(hào)傳給邏輯處理單元，所述邏輯處理 單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算后再發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行緩沖驅(qū)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述輸入電路包括TSC投退命令 輸入電路、電壓同步信號(hào)輸入電路、跳間命令輸入電路、閉鎖命令輸入電路和電容殘壓信號(hào) 輸入電路。
4.如權(quán)利要求2所述的光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述邏輯處理單元采用三片復(fù)雜 可編程邏輯器件CPLD。
5.如權(quán)利要求1所述的光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述光發(fā)射板包括電光轉(zhuǎn)換電路。
6.如權(quán)利要求1所述的光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述觸發(fā)邏輯板和光發(fā)射板均插 接于機(jī)箱的背板上并通過背板上的印制線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。
7.如權(quán)利要求1所述的光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述電容殘壓檢測(cè)裝置采用電壓 比較電路實(shí)時(shí)檢測(cè)并聯(lián)于電容兩端的電阻電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于高壓晶閘管投切電容器TSC的光電觸發(fā)裝置，該觸發(fā)裝置分別與高壓晶閘管投切電容器和晶閘管閥串的觸發(fā)板相連接實(shí)現(xiàn)，該觸發(fā)裝置包括觸發(fā)邏輯板、光發(fā)射板和電容殘壓檢測(cè)裝置，觸發(fā)邏輯板分別與光發(fā)射板和電容殘壓檢測(cè)裝置相連接。該光電觸發(fā)裝置以觸發(fā)邏輯板上的邏輯處理單元作為邏輯運(yùn)算核心，接收各種控制命令和角度信號(hào)，通過檢測(cè)電容殘壓作為首次投入時(shí)刻的相位角度和閥串方向的判據(jù)，完成A、B、C三相各自的邏輯運(yùn)算，層次清晰，邏輯簡(jiǎn)單明了，便于維護(hù)和后續(xù)的升級(jí)開發(fā)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK101860033SQ20101014643
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者劉宏, 吳文宣, 李衛(wèi)國(guó), 林韓, 趙剛, 陳金祥 申請(qǐng)人:中電普瑞科技有限公司;福建省電力試驗(yàn)研究院;福建省電力有限公司;中國(guó)電力科學(xué)研究院