电力系统直流电源硅链开路保护系统的制作方法

本发明涉及一种保护系统，尤其涉及一种电力系统直流电源硅链开路保护系统。

背景技术：

直流电源系统能满足正常运行和事故状态下的继电保护、自动化装置、断路器分合闸、控制、信号、事故照明、不间断电源ups等需要；硅链是直流电源系统中极为重要的部件，用于调节充电母线hm和控制母线km之间的电压，确保断路器不会勿动，硅链在工作过程中不允许开路，如果出现开路，则容易引起严重的安全事故，现有技术中，还没有一种有效的手段对硅链的开路进行准确检测以及及时执行开路保护。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电力系统直流电源硅链开路保护系统，能够准确检测硅链的开路状态，并在开路出现时及时执行相应的开路保护，从而有效确保直流电源系统的稳定运行，避免安全事故的发生。

本发明提供的一种电力系统直流电源硅链开路保护系统，所述硅链由多个硅链单元串联形成，包括控制器、开路检测控制电路、继电器以及继电器控制电路；

所述继电器的个数与硅链单元的个数相同，所述继电器的开关与对应的硅链单元并联，所述继电器控制电路用于控制继电器的开关的闭合与断开，所述继电器控制电路的第一控制端与控制器的控制输出端连接，继电器控制电路的第二控制端与开路检测控制电路的控制输出端连接，所述继电器控制的第三控制端与控制器的控制输出端连接，所述开路检测控制电路的控制输出端还与控制器的输入端连接。

进一步，所述继电器控制电路包括三极管q1、电阻r1、二极管d2、二极管d1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、三极管q2、三极管q3以及可控硅scr1；

所述电阻r1的一端连接于直流电源系统的充电母线，电阻r1的另一端与通过继电器的线圈与三极管q1的集电极连接，三极管q1的发射极接地，三极管q1的基极与二极管d2的负极连接，二极管d2的正极作为继电器控制电路的第一控制端与控制器的控制输出端连接，三极管q1的基极还与可控硅scr1的负极连接，可控硅scr1的正极通过电阻r5与三极管q2的集电极连接，可控硅scr1的控制极作为继电器控制电路的第二控制端；

三极管q2的发射极通过电阻r2接电源vcc，电阻r3的一端连接于电源vcc，电阻r3的另一端通过电阻r4与三极管q3的集电极连接，电阻r3和电阻r4之间的公共连接点与三极管q2的基极连接，三极管q3的发射极接地，三极管q3的基极与二极管d1的负极连接，二极管d1的正极作为继电器控制电路的第三控制端；

其中，三极管q2为p型三极管。

进一步，所述开路检测控制电路包括直流电流互感器zct、电流采集电路、第一比较电路、电压采集电路、第二比较电路以及输出控制电路；

所述直流电流互感器zct设置于硅链的输入侧，电流采集电路的输入端与直流电流互感器zct的输出端连接，电流采集电路的输出端与第一比较电路的输入端连接，电压采集电路的输入端设置于硅链的输出端，电压采集电路的输出端与第二比较电路的输入端连接，第一比较电路和第二比较电路的输出端分别与输出控制电路的第一控制输入端和第二控制输入端连接，输出控制电路的输出端分别与可控硅scr1的控制极以及控制器的输入端连接。

进一步，所述电流采集电路包括电阻r6和电阻r7，电阻r6的一端与直流电流互感器zct的输出端连接，电阻r6的另一端通过电阻r7接地，电阻r6和电阻r7的公共连接点作为电流采集电路的输出端与第一比较电路的输入端连接。

进一步，所述第一比较电路包括运放u1、电阻r8和可调电阻r9；

运放u1的反相端作为第一比较电路的输入端，运放u1的同相端通过电阻r8接地，运放u1的同相端通过可调电阻r9与电源vcc连接，运放u1的输出端与输出控制电路的第一控制输入端连接。

进一步，所述电压采集电路包括电阻r16和电阻r17，电阻r16的一端与硅链的输出端连接，电阻r16的另一端通过电阻r17接地，电阻r16和电阻r17的公共连接点作为电压采集电路的输出端与第二比较电路的输入端连接。

进一步，所述第二比较电路包括运放u2、电阻r14和可调电阻r15；

运放u2的反相端作为第二比较电路的输入端，运放u2的同相端通过电阻r14接地，运放u2的同相端通过可调电阻r15与电源vcc连接，运放u2的输出端与输出控制电路的第二控制输入端连接。

进一步，所述输出控制电路包括三极管q4、三极管q5、三极管q6、电阻r10、电阻r11、电阻r12以及电阻r13；

三极管q4的基极作为输出控制电路的第一控制输入端与第一比较电路的输出端连接，三极管q4的发射极接地，三极管q4的集电极通过电阻r10与电源vcc连接，三极管q5的基极与三极管q4的集电极连接，三极管q5的发射极通过电阻r11与电源vcc连接，三极管q5的集电极与三极管q6的集电极连接，三极管q6的发射极与电阻r13的一端连接，电阻r13的另一端作为输出控制电路的输出端，三极管q6的基极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端作为输出控制电路的第二控制输入端。

进一步，所述控制器为单片机。

进一步，还包括无线通信模块和远程监控中心，所述远程监控中心包括监控服务器、显示器以及报警器；

所述监控服务器通过无线通信模块与控制器通信连接，所述监控服务器与显示器和报警器连接。

本发明的有益效果：能够准确检测硅链的开路状态，并在开路出现时及时执行相应的开路保护，从而有效确保直流电源系统的稳定运行，避免安全事故的发生。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的继电器控制电路原理图。

图3为本发明的开路检测控制电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种电力系统直流电源硅链开路保护系统，所述硅链由多个硅链单元串联形成，包括控制器、开路检测控制电路、继电器以及继电器控制电路；

所述继电器的个数与硅链单元的个数相同，所述继电器的开关与对应的硅链单元并联，所述继电器控制电路用于控制继电器的开关的闭合与断开，所述继电器控制电路的第一控制端与控制器的控制输出端连接，继电器控制电路的第二控制端与开路检测控制电路的控制输出端连接，所述继电器控制的第三控制端与控制器的控制输出端连接，所述开路检测控制电路的控制输出端还与控制器的输入端连接，通过本发明，能够准确检测硅链的开路状态，并在开路出现时及时执行相应的开路保护，从而有效确保直流电源系统的稳定运行，避免安全事故的发生；其中，控制器采用现有的单片机实现，比如stm32系列单片机，89s51系列单片机，这些单片机都具有相应的产品规格书，对单片机的性能、引脚功能以及外围电路均具有相应的说明，因此，用户只需要根据自身的成本需要、工况需要等选用相应的单片机，然后根据厂家提供的产品规格书进行相应的线路搭建即可，在此不进行详细赘述。

本实施例中，所述继电器控制电路包括三极管q1、电阻r1、二极管d2、二极管d1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、三极管q2、三极管q3以及可控硅scr1；

所述电阻r1的一端连接于直流电源系统的充电母线，电阻r1的另一端与通过继电器的线圈与三极管q1的集电极连接，三极管q1的发射极接地，三极管q1的基极与二极管d2的负极连接，二极管d2的正极作为继电器控制电路的第一控制端与控制器的控制输出端连接，三极管q1的基极还与可控硅scr1的负极连接，可控硅scr1的正极通过电阻r5与三极管q2的集电极连接，可控硅scr1的控制极作为继电器控制电路的第二控制端；

三极管q2的发射极通过电阻r2接电源vcc，电阻r3的一端连接于电源vcc，电阻r3的另一端通过电阻r4与三极管q3的集电极连接，电阻r3和电阻r4之间的公共连接点与三极管q2的基极连接，三极管q3的发射极接地，三极管q3的基极与二极管d1的负极连接，二极管d1的正极作为继电器控制电路的第三控制端；

其中，三极管q2为p型三极管；在本实施例中，仅仅给出了其中一个继电器的继电器控制电路的原理图，本申请的每一个继电器的继电器控制电路的原理均相同，如图2所示，在图2中，dt1、dt2、dtk以及dtn分别表示一个硅链单元，即n各硅链单元，硅链由这些硅链单元串联组成，继电器的开关以k表示，k1表示与第一硅链单元dt1对应的继电器开关，继电器的线圈用j表示，j1表示与第一硅链单元dt1对应的继电器的线圈，图2中，hm表示充电母线，km表示控制母线，继电器控制电路的第一控制端和第三控制端分别连接于控制器的不同的引脚，通过第一控制端用于控制三极管q1的导通与截止，第二控制端用于控制三极管q3的导通与截止，通过上述结构，能够对继电器进行良好的控制，并且能够实现不同的功能。

本实施例中，所述开路检测控制电路包括直流电流互感器zct、电流采集电路、第一比较电路、电压采集电路、第二比较电路以及输出控制电路；

所述直流电流互感器zct设置于硅链的输入侧，电流采集电路的输入端与直流电流互感器zct的输出端连接，电流采集电路的输出端与第一比较电路的输入端连接，电压采集电路的输入端设置于硅链的输出端，电压采集电路的输出端与第二比较电路的输入端连接，第一比较电路和第二比较电路的输出端分别与输出控制电路的第一控制输入端和第二控制输入端连接，输出控制电路的输出端分别与可控硅scr1的控制极以及控制器的输入端连接。

具体地：所述电流采集电路包括电阻r6和电阻r7，电阻r6的一端与直流电流互感器zct的输出端连接，电阻r6的另一端通过电阻r7接地，电阻r6和电阻r7的公共连接点作为电流采集电路的输出端与第一比较电路的输入端连接。

所述第一比较电路包括运放u1、电阻r8和可调电阻r9；

运放u1的反相端作为第一比较电路的输入端，运放u1的同相端通过电阻r8接地，运放u1的同相端通过可调电阻r9与电源vcc连接，运放u1的输出端与输出控制电路的第一控制输入端连接。

所述电压采集电路包括电阻r16和电阻r17，电阻r16的一端与硅链的输出端连接，电阻r16的另一端通过电阻r17接地，电阻r16和电阻r17的公共连接点作为电压采集电路的输出端与第二比较电路的输入端连接。

所述第二比较电路包括运放u2、电阻r14和可调电阻r15；

运放u2的反相端作为第二比较电路的输入端，运放u2的同相端通过电阻r14接地，运放u2的同相端通过可调电阻r15与电源vcc连接，运放u2的输出端与输出控制电路的第二控制输入端连接。

所述输出控制电路包括三极管q4、三极管q5、三极管q6、电阻r10、电阻r11、电阻r12以及电阻r13；其中，q5为p型三极管；

三极管q4的基极作为输出控制电路的第一控制输入端与第一比较电路的输出端连接，三极管q4的发射极接地，三极管q4的集电极通过电阻r10与电源vcc连接，三极管q5的基极与三极管q4的集电极连接，三极管q5的发射极通过电阻r11与电源vcc连接，三极管q5的集电极与三极管q6的集电极连接，三极管q6的发射极与电阻r13的一端连接，电阻r13的另一端作为输出控制电路的输出端，三极管q6的基极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端作为输出控制电路的第二控制输入端。其中，开路检测控制电路的输出端不仅仅与控制器的输入端连接，而且，还与各个继电器控制电路的第二控制端(即可控硅scr1的控制极)连接，当需要检测各硅链单元是否存在开路时，比如，检测硅链单元dt1是否存在开路，此时，控制器控制各继电器的继电器控制电路中的三极管q3处于导通状态，并第2-第n个继电器的继电器控制电路中的三极管q1导通，从而使得各继电器的开关闭合，而且控制器控制第一继电器j1的控制电路的三极管q1截止，此时，直流电流互感器采集由充电母线、dt1至控制母线km的电流，并且采集控制母线km侧的输出电压值，第一电流采集电路用于将电流信号转换成电压信号，当采集的电流值大于或者等于设定电流值时，第一比较电路输出低电平，且采集的输出电压大于设定值时，第二比较电路同样输出低电平，则表示此时硅链单元处于正常状态，如果采集的电流值小于设定电流值时，第一比较电路输出高电平，且采集的输出电压等于设定值时，第二比较电路同样输出高电平，此时，表示硅链单元dt1开路，当第一比较电路和第二比较电路均输出高电平时，输出控制电路才具有输出，并控制可控硅scr1处于导通状态，控制三极管q1(与继电器j1对应的继电器控制电路的三极管)，且同时，由于输出控制电路具有输出，控制器也将得到信号，并且控制其他继电器控制电路的继电器关断，同时，控制器并生成相应的告警信号并发送至远程监控中心，如果硅链单元dt1正常，并且按照上述方法对其他硅链单元进行开路检测，当存在开路故障的硅链单元的故障排除后，通过控制器控制相对应的三极管q3截止，从而使得可控硅scr1截止，从而可以实现下一次的开路检测。

本实施例中，还包括无线通信模块和远程监控中心，所述远程监控中心包括监控服务器、显示器以及报警器；

所述监控服务器通过无线通信模块与控制器通信连接，所述监控服务器与显示器和报警器连接，其中，无线通信模块采用现有的通信模块，比如uwb通信模块、4g通信模块、远程蓝牙模块等，属于现有技术，监控服务器可以采用现有的pc机，报警器采用现有的声光报警器。

当然，为了方便使用，可以设置红外、蓝牙接收器并与控制器连接，通过红外遥控器或者蓝牙遥控器向控制器输入相应的命令，属于现有技术，在此不加以赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。