中壓配電網中一種殘壓檢測電路的設計和Multisim仿真

幸玲　王大燕　王佳

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

關鍵詞：殘壓;Multisim;仿真;中壓;配電網

一、中壓配電網殘壓檢測需求和分析

配電終端控制器在失電狀態下的情況下，應能實現時間長度不大于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，配電終端設備需要檢測并鎖存一個寬度不大于40ms的AC220V電壓。初步設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換成直流信號，并觸發磁保持繼電器，從而完成殘壓信號的識別和鎖存。

二、殘壓檢測電路設計

2.1殘壓電路設計分析

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導電性能的整流元件，將正負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，利用二極管的單向導通這一特性，使變壓器副邊的交流電壓轉換成為負載兩端的單向脈動電壓，從而達到整流的目的。由于這種電路只在交流電壓的半個周期內才有電流流過負載，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.穩壓電路

穩壓電路是采取一些措施，當電壓或負載電流變化時，使輸出的直流電壓保持穩定。

4.電路設計整體架構

2.1.2磁保持繼電器

磁保持繼電器是近幾年發展起來的一種新型繼電器，也是一種自動開關。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完全是依賴永久磁鋼的作用，其開關狀態的轉換是靠一定寬度的脈沖電信號觸發而完成的。磁保持繼電器其觸點開、合狀態平時由永久磁鐵所產生的磁力所保持。當繼電器的觸點需要開或合狀態時，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轉換。通常觸點處于保持狀態時，線圈不需要繼續通電，僅靠永久磁鐵的磁力就能維持繼電器的狀態不變。

2.2設計的殘壓檢測電路

設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為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。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、結論

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

參考文獻：

[1].王兆安，電力電子技術。

[2].松下雙線圈磁保持繼電器說明書。

[3].Multisim12.0電路仿真教程。