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CN103560050B - 一种继电保护开关量输出回路启动电路及方法 - Google Patents

一种继电保护开关量输出回路启动电路及方法 Download PDF

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CN103560050B CN201310525010.2A CN201310525010A CN103560050B CN 103560050 B CN103560050 B CN 103560050B CN 201310525010 A CN201310525010 A CN 201310525010A CN 103560050 B CN103560050 B CN 103560050B
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WUHAN FIBERHOME ELECTRIC CO Ltd
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Abstract

本发明提供了一种继电保护开关量输出回路启动电路，能够可靠的防止继电保护装置误发出口命令。本发明的技术方案是：处理器的GPIO引脚和可编程器件的IO引脚接单稳态多谐振荡器的输入引脚，多谐振荡器的输出引脚控制光耦的通断，利用光耦的通断控制启动和闭锁继电器，启动和闭锁继电器控制开出继电器的电源。在这种情况下，只有在处理器完全初始化完成操作，可编程器件完全配置完成，系统正常运行起来，装置才开放开出回路的电源，才能够正常发出开出命令；如果出现处理故障，操作系统异常，可编程器件故障等情况的任意一种，开出回路的电源将被关断，保护装置将不能发出开出命令，从而降低了因继电保护装置故障而误发出开出命令的风险。

Description

一种继电保护开关量输出回路启动电路及方法
技术领域
本发明涉及一种继电保护开关量输出回路的启动电路与方法，属于工业自动化领域，尤其是电力继电保护领域。
背景技术
在继电保护领域，自动化装置通过对继电器的驱动来实现开关量的输出，并以此来控制受控系统的的运行。尤其是继电保护进入微机保护时代后，继电器输出的开关量输出基本上是由保护装置的微处理器的IO引脚，通过光耦隔离后驱动开关量输出继电器来实现的。然而一般的微处理器的可用IO资源比较有限，为了能够实现更多路的开关量的输入输出控制，通常方法是用可编程器件（如FPGA，CPLD等）来实现IO以及其它接口的扩展，可编程器件和微处理器通过某种总线连接。微处理器和可编程器件等芯片存在着上电初始化以及器件故障等各种不可控的IO引脚状态，可能导致自动化装置误发开出命令，导致受控设备误动作。这对于安全性和可靠性要求相对较高的电力行业而言是不能接受的。
为了防止装置误动作，自动化装置一般都设计有启动回路。通常情况下启动回路由处理器的IO引脚经光耦隔离后控制启动继电器，启动继电器控制开关量输出继电器的电源。只有当启动继电器启动之后，开关量输出继电器才会获得电源，才能发出开出命令。然而在实际应用中，由于自动化装置的微处理器一般都要运行操作系统还要处理各种复杂的算法。若微处理器对上述时间节拍和各种引脚控制处理不好，或者上电初期微处理器正处于初始化状态，控制启动继电器的引脚状态处于不确定状态，很有可能造成启动继电器启动，进而导致自动化装置误发开出命令。因此这种常用的启动电路存在着一定的风险和弊端。
发明内容
本发明提供了一种应用于继电保护领域的开关量输出启动与闭锁的电路，能够可靠的的防止继电保护装置误发出口命令，提高了自动化装置的可靠性。
为实现以上发明目的，本发明提出一种继电保护开关量输出回路启动电路，其不同之处在于：其包括单稳态触发器、与单稳态触发器电平触发输入引脚连接微处理器以及可编程器件、与门器件、光电隔离器件和继电器，微处理器的GPIO引脚和可编程器件的IO引脚接单稳态触发器的脉冲触发输入引脚，单稳态触发器通过与门实现与逻辑然后输出控制光耦的通断，利用光耦的通断控制启动继电器，启动继电器控制开出继电器的电源。
按以上方案，所述单稳态触发器的脉冲宽度可调，通过单稳态触发器外接的电容和电阻调节其脉冲宽度tW，并且保证该脉冲宽度大于微处理器的GPIO引脚和可编程逻辑器件正常运行时输出的脉冲宽度，以此来保证只有在微处理器和可编程器件均正常工作的情况下，单稳态触发器的输出引脚能输出持续的高电平或者低电平。
按以上方案，当单稳态触发器输出持续的高点评或者低电平时才能使光电耦合器导通，通过光电耦合器使启动继电器启动，进而连通关量输出回路的电源，使开关量输出回路能够正常输出开关量。
按以上方案，首先调整与单稳态触发器R引脚和C引脚的电阻、电容使得单稳态触发器的脉宽tW大于微处理器和可编程器件正常工作时持续输出的脉冲波形的宽度；当微处理器和可编程器件均正常工作后，它们输出的持续脉冲使得与之对应的单稳态触发器的Q引脚能够持续的输出高电平，然后与门输出高电平给光电耦合器使光电耦合器导通；光电耦合器导通使得与之相连的启动继电器启动，启动继电器启动之后24V电源正端通过启动继电器的动合触点将24V电源送给开关量输出回路的继电器。
对比现有技术，本发明的有益效果为：本发明微处理器的GPIO引脚和可编程器件的IO引脚接单稳态触发器的脉冲触发输入引脚，单稳态触发器的输出引脚控制光耦的通断，利用光耦的通断控制启动继电器，启动继电器控制开出继电器的电源。在这种情况下，只有在处理器完全初始化完成，且可编程器件完全配置完成，系统正常运行的情况下装置才开放开量输出回路的电源，使装置能够正常发出开出命令。如果自动化装置出现微处理器未完成初始化、微处理器出现故障故障、操作系统异常、可编程器件故障等情况中的任意一种，开关量输出回路的电源将被关断，保护装置将不能发出开出命令，从而大大降低了由继电保护装置故障而误发出的开出命令的概率，提高了自动化装置的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的原理框图。
具体实施方式
如附图1所示，一种继电保护开关量输出回路启动电路，其包括单稳态触发器、与单稳态触发器电平触发输入引脚连接微处理器以及可编程器件、与门器件、光电隔离器件和继电器，微处理器的GPIO引脚和可编程器件的IO引脚接单稳态触发器的脉冲触发输入引脚，单稳态触发器通过与门实现与逻辑然后输出控制光耦的通断，利用光耦的通断控制启动继电器，启动继电器控制开出继电器的电源。
本发明是应用于继电保护领域的开关量输出启动与闭锁的电路，能够可靠的的防止继电保护装置误发出口命令。处理器的GPIO引脚和可编程器件的IO引脚接单稳态多谐振荡器的输入引脚，多谐振荡器的输出引脚控制光耦的通断，利用光耦的通断控制启动和闭锁继电器，启动和闭锁继电器控制开出继电器的电源。在这种情况下，只有在处理器完全初始化完成操作，可编程器件完全配置完成，系统正常运行起来，装置才开放开出回路的电源，才能够正常发出开出命令；如果出现处理故障，操作系统异常，可编程器件故障等情况的任意一种，开出回路的电源将被关断，保护装置将不能发出开出命令，从而降低了因继电保护装置故障而误发出开出命令的风险。
具体的，如附图1所示，本发明包括两个单稳态触发器U1和U2以及与之连接的脉宽调整电阻和电容，一个与门器件U3，一个光电耦合器U4，一个启动继电器QDJ。两个单稳态触发器处于对等的位置，其中的一个单稳态触发器的脉冲输入引脚连接微处理器的GPIO引脚，而另一个单稳态触发器的脉冲输入引脚连接可编程器件的IO引脚。脉宽宽度调整用的电阻和电容接在这两个单稳态态触发器的R和C引脚上，用来调整对应的单稳态触发器的脉宽。与门器件的输入端与两个单稳态触发器的Q引脚连接，输出端接在光电耦合器原边的正端。光电耦合器原边的正端与门电路的输出端，光电耦合器原边的负端与信号地连接。光电耦合器副边的光敏三极管的集电极通过启动继电器的线圈QDJA接24V电源正端，光电耦合器副边的光敏三极管的发射极接24V电源的负端。启动继电器的动合触点端DQJB与24V电源正端连接，另一端接开关量输出回路继电器电源的正端。
本电路的工作方法是，调整与单稳态触发器R引脚和C引脚的电阻、电容使得单稳态触发器的脉宽tW大于微处理器和可编程器件正常工作时持续输出的脉冲波形的宽度。当微处理器和可编程器件均正常工作后，它们输出的持续脉冲使得与之对应的单稳态触发器的Q引脚能够持续的输出高电平，然后与门输出高电平给光电耦合器使光电耦合器导通。光电耦合器导通使得与之相连的启动继电器启动，启动继电器启动之后24V电源正端通过启动继电器的动合触点将24V电源送给开关量输出回路的继电器。开关量输出回路获得电源之后才能正常地发出开出命令。当微处理器或者可编程器件出现任何故障，它们都不能发出持续的脉冲，这样启动继电器将不能启动，开关量输出回路将由于失去电源而无法发出开出命令。
上述的光电耦合器也可以用其他的隔离器件来替代，上述的继电器也不仅仅限于电磁式继电器，可以是各种类型的继电器来实现。只要不超出本专利公开的方法与思想，对本电路在具体实现的器件以及具体的电路连接方式做一些改动均应该是本专利保护的范围。

Claims (3)

1.一种继电保护开关量输出回路启动电路，其特征在于：其包括单稳态触发器、与单稳态触发器电平触发输入引脚连接的微处理器以及可编程器件、与门器件、光电隔离器件和继电器，微处理器的GPIO引脚和可编程器件的IO引脚接单稳态触发器的脉冲触发输入引脚，单稳态触发器通过与门实现与逻辑然后输出控制光耦的通断，利用光耦的通断控制启动继电器，启动继电器控制开关输出量回路的电源；所述单稳态触发器的脉冲宽度可调，通过单稳态触发器外接的电容和电阻调节其脉冲宽度tW，并且保证该脉冲宽度大于微处理器的GPIO引脚和可编程逻辑器件正常运行时输出的脉冲宽度，以此来保证只有在微处理器和可编程器件均正常工作的情况下，单稳态触发器的输出引脚能输出持续的高电平或者低电平。
2.根据权利要求1所述的继电保护开关量输出回路启动电路，其特征在于：当单稳态触发器输出持续的高电平或者低电平时才能使光电耦合器导通，通过光电耦合器使启动继电器启动，进而连通开关量输出回路的电源，使开关量输出回路能够正常输出开关量。
3.一种继电保护开关量输出回路启动方法，其特征在于：首先调整与单稳态触发器R引脚和C引脚连接的电阻、电容使得单稳态触发器的脉宽tW大于微处理器和可编程器件正常工作时持续输出的脉冲波形的宽度；当微处理器和可编程器件均正常工作后，它们输出的持续脉冲使得与之对应的单稳态触发器的Q引脚能够持续的输出高电平，然后与门输出高电平给光电耦合器使光电耦合器导通；光电耦合器导通使得与之相连的启动继电器启动，启动继电器启动之后24V电源正端通过启动继电器的动合触点将24V电源送给开关量输出回路的继电器。
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