中壓配電網(wǎng)中一種殘壓檢測電路的設(shè)計和Multisim仿真

幸玲　王大燕　王佳

摘要：本文分析了中壓配電網(wǎng)對殘壓檢測的需求，根據(jù)需求進(jìn)行了殘壓檢測電路的設(shè)計。用Multisim搭建了仿真電路進(jìn)行了仿真，并與實際電路進(jìn)行了測試比較，測試結(jié)果表明本文設(shè)計的殘壓檢測電路能夠準(zhǔn)確診斷并鎖存殘壓信號。

關(guān)鍵詞：殘壓;Multisim;仿真;中壓;配電網(wǎng)

一、中壓配電網(wǎng)殘壓檢測需求和分析

配電終端控制器在失電狀態(tài)下的情況下，應(yīng)能實現(xiàn)時間長度不大于40ms殘壓脈沖的識別與記憶，在控制器上電后，能將識別的殘壓脈沖參與邏輯運算。從上述需求可知，配電終端設(shè)備需要檢測并鎖存一個寬度不大于40ms的AC220V電壓。初步設(shè)計用磁保持繼電器來鎖存信號，用單相整流濾波電路將交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，并觸發(fā)磁保持繼電器，從而完成殘壓信號的識別和鎖存。

二、殘壓檢測電路設(shè)計

2.1殘壓電路設(shè)計分析

2.1.1 單相整流濾波電路

1.整流電路

整流電路是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟瑢⒄?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動電壓。這種單方向的脈動電壓有很大的脈動成分。

由圖1可知，利用二極管的單向?qū)ㄟ@一特性，使變壓器副邊的交流電壓轉(zhuǎn)換成為負(fù)載兩端的單向脈動電壓，從而達(dá)到整流的目的。由于這種電路只在交流電壓的半個周期內(nèi)才有電流流過負(fù)載，因此稱為單相半波整流電路。

2.濾波電電路

濾波電路是將整流后的單向脈動電壓中的脈動成分盡可能地濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。它由電容、電感等儲能元件組成。

3.穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路是采取一些措施，當(dāng)電壓或負(fù)載電流變化時，使輸出的直流電壓保持穩(wěn)定。

4.電路設(shè)計整體架構(gòu)

2.1.2磁保持繼電器

磁保持繼電器是近幾年發(fā)展起來的一種新型繼電器，也是一種自動開關(guān)。和其他電磁繼電器一樣，對電路起著自動接通和切斷作用。所不同的是，磁保持繼電器的常閉或常開狀態(tài)完全是依賴永久磁鋼的作用，其開關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是靠一定寬度的脈沖電信號觸發(fā)而完成的。磁保持繼電器其觸點開、合狀態(tài)平時由永久磁鐵所產(chǎn)生的磁力所保持。當(dāng)繼電器的觸點需要開或合狀態(tài)時，只需要用正（反）直流脈沖電壓激勵線圈，繼電器在瞬間就完成了開與合的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。通常觸點處于保持狀態(tài)時，線圈不需要繼續(xù)通電，僅靠永久磁鐵的磁力就能維持繼電器的狀態(tài)不變。

2.2設(shè)計的殘壓檢測電路

設(shè)計的殘壓電路如下圖3所示，其中AC1-1，AC1-2為殘壓輸入端子;Bridge1為4個整流二極管組成的整流橋芯片;R，C為濾波電路;C1，D3為穩(wěn)壓電路;Relay為磁保持繼電器。

三、殘壓檢測電路的Multisim仿真及測試

3.1Multisim仿真

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。

3.2殘壓電路仿真

用Multisim搭建的仿真電路如下圖4。

通過仿真，由XSC3 示波器可以觀察到A通道充電電容C2的電壓（紅色），B通道穩(wěn)壓管D3的電壓，也即是磁保持繼電器動作線圈上的電壓（紫色），從圖5中可以看出，磁保持繼電器動作線圈能夠正確動作。

3.3實際搭建的電路測試

由實際搭建的電路進(jìn)行殘壓檢測測試。殘壓通過繼保測試儀模擬輸出，磁保持繼電器能夠正確動作。用示波器觀察充電電容上的電壓和磁保持繼電器動作線圈上的電壓，波形如圖6所示，其中藍(lán)色線充電電容電壓，黃色線為線圈電壓。比較圖5與圖6，可以看出，Multisim仿真波形與電路實測波形一致。

四、結(jié)論

本文設(shè)計的殘壓檢測電路已廣泛應(yīng)用在10kV配電終端設(shè)備中，通過試驗和掛網(wǎng)運行表明，該電路能夠正確診斷線路殘壓，且運行穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1].王兆安，電力電子技術(shù)。

[2].松下雙線圈磁保持繼電器說明書。

[3].Multisim12.0電路仿真教程。