關(guān)鍵詞：磁保持繼電器；智能配電裝置；分時(shí)操作
Application of Magnetic Latching Relay to Intelligent Power Distribution Installation XD．240
CHEN Xiao—ying，REN Guo—chen，QU Dan
（Information Science＆ Engineering College,Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001。China）
Abstract：The principle was stated on independent driving control circuit and multiloop groupeddriving control circuit in single coil magnetic latching relay based on intelligent power distributioninstallation JXD一240，which solved the problems on high—capacity driving supply an d numerous lines incontrol：Th e real controlling circuit and soft control flow in response were proposed hereby．
Key words：magnetic latching relay；intelligent power distribution installation；time division operation
隨著我國電網(wǎng)的不斷發(fā)展及運(yùn)行管理方式逐漸向商業(yè)化管理方式的轉(zhuǎn)換，依靠人工抄表，然后結(jié)算電費(fèi)的傳統(tǒng)方法已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展的需求。一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)參數(shù)遙測(cè)的智能計(jì)費(fèi)限電控制系統(tǒng)正在逐步取代以往的人工抄表的計(jì)費(fèi)方法。
智能配電裝置JXD-240的主要特點(diǎn)是在傳統(tǒng)開關(guān)柜和元器件基礎(chǔ)上充分應(yīng)用了微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及通信技術(shù)，可以在線實(shí)時(shí)檢測(cè)電流、電壓、惡性負(fù)載、功率因數(shù)等多項(xiàng)參數(shù)，其控制回路容量最大為240路。智能配電裝置通過聯(lián)網(wǎng)還可以形成智能型低壓配電系統(tǒng)，完成遙測(cè)、遙控、遙信、智能管理等功能，從而改善低壓配電系統(tǒng)的管理。
1 智能配電裝置控制模型框圖
智能配電裝置JXD-240控制模型如圖1所示。裝置主要由CPU主板、調(diào)理電路、電流電壓檢測(cè)通道、輸出接口控制回路、通信接口電路、鍵盤顯示接口電路等部分組成，其中在CPU主板上采用具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算功能和控制功能的80Cl96KB單片機(jī)芯片，完成系統(tǒng)參數(shù)采樣、計(jì)算、控制。對(duì)配電柜而言，防止電磁干擾造成裝置的誤動(dòng)作是首要解決的問題，而執(zhí)行元件抗干擾性至關(guān)重要。采用普通繼電器， 由于其銜鐵質(zhì)量小，電磁干擾信號(hào)很容易使繼電器動(dòng)作，而磁保持繼電器的銜鐵與普通繼電器銜鐵相比質(zhì)量大，動(dòng)作慣性大，對(duì)電磁沖擊不敏感，電磁干擾信號(hào)不會(huì)造成磁保持繼電器動(dòng)作，配電裝置頻繁進(jìn)行關(guān)、合操作時(shí)所產(chǎn)生的強(qiáng)干擾信號(hào)也不會(huì)造成裝置誤動(dòng)作，可以提高裝置穩(wěn)定性、可靠性。
智能配電裝置JXD-240控制回路容量最大為240路，如果采用普通繼電器，當(dāng)240路同時(shí)供電時(shí)240個(gè)繼電器同時(shí)閉合，需要近l0A電流維持，運(yùn)行成本非常高；如果采用磁保持繼電器，在同樣情況下只需要80 mA即可。因?yàn)榇疟３掷^電器具有雙穩(wěn)態(tài)，其內(nèi)部裝有永久磁鋼，觸點(diǎn)的開、合狀態(tài)由永久磁鋼所產(chǎn)生的磁力所保持，觸點(diǎn)狀態(tài)切換靠一定量脈沖電信號(hào)的觸發(fā)而完成，一旦切換動(dòng)作完成后就不需要加電維持。即當(dāng)磁保持繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)需要改變時(shí)（即接通或切斷負(fù)載時(shí)），只需用正向（或反向）直流脈沖電壓激勵(lì)線圈，磁保持繼電器即可在瞬間完成觸點(diǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，觸點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換完畢，線圈不需繼續(xù)通電，僅依靠永久磁鋼的磁力就能維持繼電器的狀態(tài)不變。磁保持繼電器應(yīng)用大大降低了裝置運(yùn)行成本。
2 磁保持繼電器控制電路應(yīng)用研究
磁保持繼電器分為單線圈磁保持繼電器和雙線圈磁保持繼電器，雙線圈磁保持繼電器常用于低壓小負(fù)載控制，單線圈磁保持繼電器常用于大負(fù)荷控制。智能配電裝置JXD-240采用單線圈磁保持繼電器。本文以單線圈磁保持繼電器為研究對(duì)象。
2．1 獨(dú)立式驅(qū)動(dòng)電路
當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)只用幾個(gè)磁保持繼電器時(shí)，可采用BL8023實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)。BL8023是雙向繼電器驅(qū)動(dòng)集成電路，用于控制磁保持繼電器的工作，具有輸出電流大，靜態(tài)功耗小的特點(diǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。BL8023的輸入端A、B源于I／O口脈沖信號(hào)控制，該脈沖信號(hào)的寬度及脈沖間隔保持100 ms左右，BL8023的輸出端OA和OB接磁保持繼電器線圈，BL8023的控制時(shí)序如圖3所示。控制1只磁保持繼電器至少需要4條接線，電源線、地線、輸入線A～ 正向驅(qū)動(dòng)、輸入線B一反向驅(qū)動(dòng)（如圖2所示）。如果控制Ⅳ只磁保持繼電器至少需2Ⅳ條線，其中電源和地線公用，如果控制系統(tǒng)磁保持繼電器數(shù)量較多時(shí)，會(huì)有引線數(shù)量較大、控制電路體積較大的弊端。
2．2 多回路群控優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路
2．2．1 電路原理
如果控制系統(tǒng)有大量的磁保持繼電器需要控制時(shí)，需要注意結(jié)構(gòu)組裝等條件限制，為了實(shí)現(xiàn)接線簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、控制板模塊化，需對(duì)控制電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在JXD-240型限電計(jì)費(fèi)裝置中，采用了如圖4所示的控制原理：當(dāng)某個(gè)磁保持繼電器需要?jiǎng)幼鲿r(shí)（接通或斷開），首先將對(duì)應(yīng)的開關(guān)K接通。這時(shí)磁保持繼電器的一端與電源地線相連，而另一端與浮動(dòng)的電源總線相連。如果浮動(dòng)的電源總線與+12 V相連，則繼電器實(shí)現(xiàn)接通動(dòng)作；如果浮動(dòng)的電源總線與-12 V相連，則繼電器實(shí)現(xiàn)斷開動(dòng)作。脈沖寬度和脈沖之間最小間隔，仍然保持100 ms以上。采用這種結(jié)構(gòu)，幟繼電器只需Ⅳ+1條連線。
為了實(shí)現(xiàn)控制電路優(yōu)化，JXD一240型限電計(jì)費(fèi)裝置中采用如下具體方法：
?。?）每條YON線控制一只繼電器，每個(gè)I／Olaf可控制8只繼電器。
?。?）采用公共電源為所有繼電器供電。
（3）為實(shí)現(xiàn)線圈中電流可以沿著正負(fù)兩個(gè)方向流動(dòng)，采用雙向可控硅。
2．2．2 電路分析
為了實(shí)現(xiàn)圖4所示的控制，采用了如圖5所示的具體電路。8D觸發(fā)器74LS273輸出的每bit位可控制一只繼電器。當(dāng)273某一輸出腳為高電平時(shí)，其輸出短路驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到60mA．磁保持繼電器采用BST一902型，其額定電流為80mA，而可控硅MAC97A6是電流控制型，實(shí)際的觸發(fā)電流應(yīng)是負(fù)載電流的1／10至1／3之間。由于器件一致性較差，為了保證批量生產(chǎn)的成品率，應(yīng)取最低指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣I／O口高電平可使雙向可控硅可靠導(dǎo)通，由于雙向可控硅導(dǎo)通后等效成一只無觸點(diǎn)開關(guān)，使繼電器的一端與地接通，這時(shí)電源輸出端只要加上相應(yīng)電壓就會(huì)使繼電器產(chǎn)生相應(yīng)的閉合、斷開動(dòng)作。
電源輸出控制需要2條I／O口線，但在設(shè)計(jì)時(shí)沒有直接利用I，0線分別控制輸出正或負(fù)電源輸出，而是采用狀態(tài)組合方式，以防止在開機(jī)操作時(shí)正負(fù)開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，造成正負(fù)電源短路?？刂品绞饺鐖D5所示。I／O線DY負(fù)責(zé)控制電源是否有輸出，I／O線DYP負(fù)責(zé)控制電源的正負(fù)方向，這樣即使開機(jī)瞬間，I／O線DY和DYP同時(shí)有相同的信號(hào)電平，而正負(fù)開關(guān)也只有一個(gè)導(dǎo)通，這樣避免發(fā)生電源短路。在JXD-240型限電計(jì)費(fèi)裝置中8D鎖存器有上電復(fù)位電路，在開機(jī)時(shí)，所有的MAC97A6雙向可控硅都處于關(guān)閉狀態(tài)，磁保持繼電器都保持原狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。
3 軟件控制子程序及流程控制子程序
需要傳遞2個(gè)參數(shù)，一個(gè)是被控磁保持繼電器序號(hào)，即回路序號(hào)k，另一個(gè)是磁保持繼電器狀態(tài)，即要求輸出狀態(tài)sta，流程圖如圖6所示。系統(tǒng)采用HSO0控制電壓方向，HSO1控制電壓加載，并開辟30字節(jié)緩沖區(qū)以輸出240個(gè)回路狀態(tài)。
unsigned char jc_onof（unsigned char k，unsignedchar sta）#sta=1 on
?。鹵nsigned char ij，nl，ram[30]； //240個(gè)回路的緩沖區(qū)
for（i=0；i<30；i++）｛ram[i]=0｝；//緩沖區(qū)清零
i=k／8；
j_k％8；
m=1：
if（j!=O）｛m<<=j｝；l
ram [i]l=m； //號(hào)碼位為1
for（i=0；i<6；i++） //out
?。鹀cl=ram [i]；
cc2=i+4；
cc3=5；｝ //觸發(fā)可控硅
if（sta=1） //確定電壓方向
?。╤so_command=0x20； //dyp=l
hso time=timer1+4； //dyp=l
｝ //正電壓方向
else
（hso_command=0x00； //dyp=0
hso_ time=timerl+4： //dyp=0
｝ //負(fù)電壓方向
hso_ command=0x01； //dyp=0
hso_ time=timerl+4： //電壓輸出
countl00ms=l；
while（count100ms!=0）｛｝ //0.1s|
for（i=0；i<6；i++）｛ram[i]=O；｝ //關(guān)閉可控硅
for（i=0；i<6；i++） //clr
?。╟cl=ram[i]；
cc2=i+4；
cc3=5；
?。?
hso_ command-0x21； //dy=l
hso_ time=timerl+4： //電壓關(guān)閉
pl0ms（10）； //0.1s|
4 結(jié)束語
目前微機(jī)控制的智能化配電裝置越來越多地采用磁保持繼電器，而其激磁線圈電流換向的方法各有不同，關(guān)鍵要保持加電脈沖的寬度和脈沖的間隔，多回路有控制要求時(shí)，應(yīng)采用分時(shí)操作方式，這樣可減輕電源負(fù)擔(dān)，提高設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。電路中繼電器控制元件造成電壓降過大時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高正負(fù)電壓范圍，可將±9 V增加到±l2 V．或?qū)ⅰ纋2V增加到±15V 遼寧工學(xué)院維森電子電子有限公司的JXD 系列智能配電裝置采用以上方法，產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性得到明顯改善，產(chǎn)品銷往全國各地，設(shè)備運(yùn)行情況良好。
參考文獻(xiàn)：
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（轉(zhuǎn)載）
