[发明专利]微机保护装置抗干扰开关量检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关量检测电路，具体地说是一种微机保护装置抗干扰开关量检测电路。

背景技术

微机继电保护器目前已逐步取代传统老式继电器，广泛应用于电力系统二次保护系统，微机保护装置采用嵌入式的微处理器为核心，实现电压电流模拟量，及开关量信息的采集，进数据处理，保护判断，且通过装置中的继电器出口回路，驱动断路器的分合闸线圈，实现一次线路故障切除保护；因此微机保护装置的本质是一台具有电压电流信息采集，开关量监测，数据处理保护控制等功能的嵌入式计算机。

对于微机保护装置来说，开关量的检测是非常重要的，开关量检测是指微处理器通过检测电路获得微机保护装置所在开关柜内一次设备的分合状态，以及高温瓦斯等变压器电动机设备的异常状态，因此开关量的特点是二值信息，即开或合，零或一，并最终转换成微处理器I.O引脚可读取的高低电平输入量。

开关量检测电路与一次设备的开关同步节点连接，将该节点分合状态反映成微处理器能识别的电平信号，是强电信息到弱电信息变送的过程。因此开关量一般采用光耦来实现开关信息转换，并实现隔离。典型的一次侧开关量检测电路由开关量驱动电源、开关量节点、限流电阻、光耦发射二极管输入端构成。经过光电转化，光耦接收端通过上拉电阻或下拉电阻转换成微处理器可识别的电平信号。

现有技术有一些检测开关量的电路，如中国专利文献CN203056577U、名称为《通用型开关量采集电路》中公布了一种通用型开关量采集电路，在电压正极和电压负极之间依次串联有外部开关量K、电阻R1和光电耦合器，所述光电耦合器的两端并联设置有电阻R2，输入电源经光电耦合器的光敏二极管与微处理器MCU连接，所述光电耦合器为双极性光电耦合器，在所述双极性光电耦合器和微处理器MCU之间设置有滤波电路。解决了现有技术中的中间继电器采集开关量的实时性较差、返回值大且线圈易损坏，普通光电耦合器采集电路易损坏、去抖动能力差、不适用于交流电源和采集距离短等技术问题，提供了一种去抖动能力强、交直流通用且采集距离远的通用型开关量采集电路。

该专利中的开关量检测电路，当在实际应用中，使用外部交流驱动电源时，存在如下问题：

1）     使用交流220V/110V电源做开关量检测的驱动电源带来的问题。由于普通光耦是单向工作的即只有过电流从光耦二极管正极流向负极，才能工作。因此使用普通光耦在交流开关量驱动电源下，只有交流电源供电的正半周具有开关量检测的能力，无法实现交流电源全周期时间内的开关量检测，时间上存在开关量检测的盲区，因此出现开关量检测不及时或漏检的情况。

2）     远距离开关量检测问题：配电系统中存在一些直接作用于信号出口和跳闸的开关量，如一次配电变压器设备的温度、瓦斯等非电量传感器输出的节点。这些节点分布在变压器本体中，与配电柜距离较远（可达几百米），且电磁环境恶劣，易受干扰。同时这些节点一旦闭合，就要启动微机保护中的非电量保护元件，实现跳闸，因此要求可靠性高，否则引起误动。在实际应用中，使用长导线对远距离的开关量进行连接。由于导线存在分布电容，交流驱动电源（交流220V，50Hz）电压通过分布电容耦合感应到开关量检测输入端，产生可达几十伏到上百伏的感应电压，驱动光耦电路，造成开关量误判，引起误动。

发明内容

为此，本发明要解决现有技术中无法实现电源全周期时间内的开关量检测，并且对在判断非电量保护开关量时，存在因为干扰电压而出现误判的情况，从而提出一种在长线路开关量检测回路中抑制干扰电压的开关量检测电路。

为解决上述技术问题，本发明的采用以下技术方案实现：

一种微机保护装置抗干扰开关量检测电路，包括至少一个开关量检测单元，与外部电源和开关量节点连接，检测开关量节点的开关量，并输出开关量检测信号；

还包括电源同步使能电路，其与所述开关量检测单元并联到所述外部电源上，其输出外部电源的同步使能信号，对所述开关量检测信号进行同步，将与其同频同相的检测信号使能输出，将不同步的信号屏蔽；

电平转换电路，分别与所述开关量检测单元的输出和所述电源同步使能电路的输出连接，将两者输出的信号转换为高低电平信号；

滤波电路，与所述电平转换电路的输出连接，过滤所述检测信号中与所述同步使能信号不同步的检测信号，过滤后的信号发送给微处理器。

优选地，多个所述开关量检测单元之间并联的与外部电源连接，每个所述开关量检测单元连接有对应的所述电平转换电路和所述滤波电路。

优选地，所述滤波电路为低通滤波电路。