專利名稱：雙音多頻遠方跳閘信號傳輸接口裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型電力系統(tǒng)繼電保護技術領域，特別是涉及一種遠方跳閘信號傳輸接口裝置。
目前我國傳輸遠方跳閘信號通常是利用40－－500KHZ的電力線高頻通道，由高頻遠方跳閘裝置來實現(xiàn)。如南京自動化研究所的JYT－81型遠方跳閘裝置和揚州電訊儀器廠YTX－1型遠方跳閘裝置。這些跳閘裝置利用高頻信號的有無或頻率的變化來傳輸跳閘信號，存在抗干擾能力較差，可靠性較低等問題。當傳輸高頻信號的電力線發(fā)生故障時，高頻信號可能被阻斷，造成保護裝置拒動事故。加之近年來電力線高頻通道頻率日益擁擠，干擾越來越大，使得電力線高頻遠方跳閘裝置的應用受到一定程度的影響。
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有的電力線高頻遠方跳閘裝置的不足之處，提供一種不使用電力線傳輸高頻信號且抗干擾能力強、可靠性高的跳閘信號傳輸接口裝置。
本實用新型分為發(fā)端接口裝置和收端接口裝置。發(fā)端接口裝置和收端接口裝置外部結構分別由外殼、電路板、標準插頭、復位開關和各種信號指示燈組成。發(fā)端接口裝置的電路部分包括信號切換電路、輸入命令指示電路、雙音多頻信號發(fā)生器、放大匹配電路和電平監(jiān)視電路。為了保護裝置免受強電干擾或損壞，在發(fā)端接口裝置的輸入端設有光電耦合器進行隔離。雙音多頻信號發(fā)生器由集成塊IC和石英晶體組成，可得到f1－－f8的8個信號頻率，頻率范圍在300HZ－－2400HZ。這8個信號頻率兩兩組合可以組成跳閘信號1、信號2、信號3和監(jiān)視信號。信號切換電路由集成塊IC1、IC2、和IC3組成，這部分電路負責跳閘信號切換并決定跳閘信號的優(yōu)先級，信號指示電路由集成塊IC8、IC9和3個D觸發(fā)器以及發(fā)光二極管等元件構成，用以對電源和輸入的跳閘信號進行指示。放大／匹配電路由集成塊IC和變壓器B等元件組成，用來對信號進行放大，得到所需的輸出電平，并完成不平衡／平衡變換。電平監(jiān)視電路由集成塊IC7和二級管D等元件組成，它對輸出信號的電平進行檢測，當輸出電平比額定值降低了dB時，自動發(fā)出告警指示信號。
收端接口裝置電路部分包括雙音多頻信號接收電路，監(jiān)視信號接收電路、數(shù)字邏輯電路、信號指示／異常告警電路、放大匹配電路、與門電路和出口繼電器。匹配／放大電路由音頻變壓器B1和集成塊IC1等元件構成，用以完成平衡／不平衡變換，并對接收的信號進行放大。雙音多頻信號接收電路由集成塊IC5和單頻信號接收電路IC3、IC4、組成。IC5內部含有DTMF高、低頻帶通濾波器，過零檢測器，頻率數(shù)字檢測器，碼變換與鎖存器，晶體振蕩器和控制與監(jiān)測邏輯等功能單元。當IC5接收到f1和f5組成的監(jiān)視信號時，它的四位數(shù)據輸出端輸出0001碼組；當它接收到跳閘信號1、2、或信號3時，它的數(shù)據輸出端分別輸出0101、1001或0000碼組，把這些數(shù)據送到后面的數(shù)字邏輯電路中進行處理，就可以恢復成各種跳閘命令信號。當雙音多頻信號的頻率較高時，它的解調速度也較快，當通信電路的傳輸質量比較高時，可以通過提高發(fā)端接口裝置和收端接口裝置和石英晶體頻率，提高對信號的解調速度。數(shù)字邏輯電路由集成塊IC6、IC7、IC8、IC10、IC11、IC12、IC13和二極管、電阻等元件組成，這部分電路的主要作用是把集成塊IC3、IC4和IC5解調出的信號進行綜合判別和譯碼，恢復成各種跳閘命令信號。
收端接口裝置的工作過程如下當發(fā)端不發(fā)跳閘信號時，收端接口裝置接收到的是由f1和f5組成的監(jiān)視信號，此時IC3和IC4均輸出低電平，IC5的Q4Q3Q2Q1端輸出0001碼，經過IC6和IC7進行電平提升，送到IC8，使IC8的9腳輸出高電平。這些電平信號均可使IC11輸出低電平信號，從而閉鎖IC12和IC13的輸入端，裝置不會動作。當發(fā)端發(fā)來跳閘命令信號時，IC3和IC4均輸出高電平信號，IC5輸出0101碼，使IC8的9腳變?yōu)榈碗娖剑?腳變?yōu)楦唠娖?。這時，IC11的輸出立即變?yōu)楦唠娖?，解除對IC12和IC13輸入端的閉鎖，使IC8的6腳輸出的高電平通過IC12，經過R16和C13組成的3mg延時電路，再通過IC13，驅動三極管T6，使出口繼電器J1動作，完成跳閘信號的解調，譯碼和輸出。
本實用新型具有如下優(yōu)點1.本實用新型的收、發(fā)端接口裝置可以把跳閘信號調制成抗干擾能力強的雙音多頻移頻式音頻信號，可以利用各種音頻通道進行傳輸。
2.本實用新型抗干擾能力強、解調速度快，性能優(yōu)于普通的單頻移頻式命令信號方式。
3.發(fā)端接口裝置采用通信專用的雙音多頻信號發(fā)生器與石英晶體振蕩器相配合，輸出的信號頻率非常穩(wěn)定；收端接口裝置采用雙音多頻信號集成電路和高穩(wěn)定性的鎖相環(huán)對信號進行解調，工作穩(wěn)定可靠。
4.本裝置可以傳輸三個跳閘信號，在發(fā)端接口裝置，采用電子開關對輸出的信號進行切換，使信號的移頻速度很快。
5.監(jiān)視信號對收端接口裝置的出口具有單頻閉鎖功能，進一步提高了裝置的安全和可靠性。
本實用新型的實施例結合附圖加以說明。


圖1是本實用新型和其它設備連接示意圖(摘要附圖)。
圖2是本實用新型外形結構圖。
圖3是本實用新型發(fā)端接口裝置電路方框圖。
圖4是本實用新型發(fā)端接口裝置電路原理圖。
圖5是本實用新型收端接口裝置電路方框圖。
圖6是本實用新型收端接口裝置電路原理圖。
如圖1所示，方框(1)為發(fā)送接口裝置，端口2－3、4－5、6－7、為三個跳閘命令信號輸入端；16－17為音頻信號輸出端；j1、j2、j3、為本地繼電器保護設備跳閘信號繼電器接點，與端口15相接的V是電源供電端，端口18為接地端。方框(2)、(3)為通信設備，(8)為音頻電纜，(9)為傳輸通道。方框(4)為收端接口裝置，J1、J2、J3為出口繼電器接點；端口2－3、4－5、6－7為三個跳閘命令信號的輸出端；16－17為音頻信號輸入端；與端口8、10、12相接的K、K和K為充許跳閘信號輸入端；9、11、13端口為接地點。方框(5)、(6)、(7)為遠方繼電保護設備或高壓開關。
如圖2所示，1——電路板，2——外殼，3——標準插頭，4、5、6為跳閘命令指示燈，當為發(fā)端接口裝置時，是輸入指示燈；當為收端接口裝置時，是輸出指示燈。7——信號自保持電路的復位開關，8——告警指示燈，9——電源指示燈。發(fā)端接口裝置和收端接口裝置外形結構相同。
如圖3所示，發(fā)端接口裝置包括光電耦合器［4］、［5］、［6］、［7］為信號切換電路，［8］為輸入命令信號指示電路，［9］為雙音多頻信號發(fā)生器，該信號發(fā)生器與大18MHZ石英晶體相連接。［10］為放大／匹配電路，［11］為電平監(jiān)視電路。發(fā)端接口裝置與本地繼電保護設備［1］、［2］、［3］和通信設備［12］相連接。
如圖4所示，光電耦合器電路主要由集成塊IC10、IC11、IC12和D1、D2、D3構成。三個光電耦合器分別與信號切換電路集成塊IC1、IC2和IC3相接，IC3內含K1、K2、K3和K4四個電子開關，這部分電路負責跳閘信號的切換并決定跳閘信號的優(yōu)先級。雙音多頻信號發(fā)生器由IC4和5.18MHZ石英晶體組成，本發(fā)端接口裝置的IC4采用集成塊MK5087，它的內部由晶體振蕩器、行與列計數(shù)器、正弦波發(fā)生器、D／A變換器、分頻器、相加器等組成，外部接有5.18MHZ的石英晶體，可得到8個信號頻率。f1～f8的范圍在1000HZ至2400HZ之間。f1～f8可組成如下四組信號監(jiān)視信號1015HZ、1760HZ；跳閘信號(1)1116HZ、1927HZ；跳閘信號(2)1240HZ、2130HZ；跳閘信號(3)1353HZ、2380HZ。穩(wěn)壓電源由集成塊IC5和電容構成，將電壓穩(wěn)定在5V。放大匹配電路主要由運算放大器IC6和變壓器B1構成，用來對信號進行放大，得到所需的輸出電平，并完成不平衡／平衡變換，D4、D5、D6構成輸出保護電路，用以防止從音頻輸出口竄入的強干擾可能對裝置造成的損壞。電平監(jiān)視電話由二個運算放大器IC7－1和IC7－2以及二極管D7、D8組成，當輸出電平的比額定值降低3分貝時，自動發(fā)出告警信號。信號指示電路由三個D觸發(fā)器IC8－1、IC8－2和IC9以及四個發(fā)光二極管D9、D10、D11、D12
構成，用來對電源和輸入的跳閘命令信號進行指示。
如圖5所示，收端接口裝置包括匹配放大電路［2］、雙音多頻信號接收電路［3］、監(jiān)放信號接收電路［4］和［5］、數(shù)字邏輯電路［6］、信號指示／異常告警電路［7］、與門電路［8］［9］［10］、出口繼電器［11］［12］［13］。匹配放大電路［2］與通信設備［1］相連接，出口繼電器［11］［12］［13］分別與遠方繼電器設備［14］［15］［16］相連接。與門電路［8］［9］［10］上分別接有充許跳閘信號輸入端K1、K2和K3。
如圖6所示，匹配放大電路由音頻變壓器B1、運算放大器IC1以及二極管D1、D2、D3和電阻等元件構成，用以完成平衡／不平衡變換，并對接收到的信號進行放大。D1、D2和D3用來防止從音頻輸入端口竄入的強干擾可能對裝置造成的損壞。監(jiān)視信號f1和f5的接收電路由集成塊IC3和IC4部分構成，實施例給出的集成塊型號是NE567，它是具有高度穩(wěn)定性的鎖相環(huán)單音信號解調電路，當它收到一個給定頻率的信號時，會輸出低電平。IC3對f1進行單獨接收，IC4對f5進行單獨接收，以實現(xiàn)f1和f5對裝置出口的單頻閉鎖功能，增強裝置的抗干擾能力。集成塊IC2部分為一穩(wěn)壓電源。雙音多頻信號接收電路重要由集成塊IC5和5.18MHZ石英晶體構成。IC5可選用多種集成塊，若以MT8870為例，它內部含有DTMF高、低頻帶通濾波器、過零檢測器、頻率數(shù)字檢測器、碼變換與鎖存器、晶體振蕩器和控制與監(jiān)測邏輯等功能單元。當MT8870接收到由f1和f5組成的監(jiān)視信號時，它的四位數(shù)據輸出端Q4、Q3、Q2、Q1輸出0001碼組；當它接收到跳閘信號1、2或信號3時，它的數(shù)據輸出分別為0101、1001或0000碼組。把這些數(shù)據送到數(shù)字邏輯電路中進行處理，就可以恢復成各種跳閘命令信號。減少MT8870外接電容C11可提高對信號的解調速度，解調時間由標準的40ms減少到12ms以下，滿足了裝置對信號解調速度的需要。數(shù)字邏輯電路由集成塊IC6、IC7、IC8、IC10、IC11、IC12、IC13和電容、電阻等其它元件構成，主要作用是把IC3、IC4和IC5解調出的信號進行綜合判斷和譯碼，恢復成各種跳閘命令信號。IC6和IC7采用CD40109集成塊，用來把IC5輸出的低電平信號(5V)提升為高電平信號(13.5V)，以提高信號的抗干擾能力。IC8采用四——十六譯碼器CD4514，用來對IC5輸出的信號進行譯碼，可分別輸出監(jiān)視信號、跳閘信號1、跳閘信號2、跳閘信號3高電平信號。集成塊IC9部分為一穩(wěn)壓電源。IC10－1、IC11－1和IC11－2構成監(jiān)視信號閉鎖電路，閉鎖IC12－1、IC12－2和IC12－3的輸入端。IC10－2、IC11－3和R13、C12等元件組成100ms定時電路，使在監(jiān)視信號消失100ms后，IC11－3輸出低電平，使裝置的出口閉鎖。IC13－1、IC13－2和IC13－3構成與門電路。R16、R17、R18和C13、C14、C15構成3ms延時電路，用以消除脈沖干擾。信號指示／異常告警電路由IC14、IC15以及D5、D6、D15、D16、D17等元件構成。其中，D5為電源指示燈；D15、D16、
分別是輸出跳閘命令信號1、2、3的指示燈；D6為異常告警指示燈，當發(fā)生通道故障使信號中斷或干擾過大、裝置故障等異常情況時，此燈會立即發(fā)出告警指示。電路中的J1、J2和J3為出口繼電器。
權利要求1.一種雙音多頻遠方跳閘信號傳輸接口裝置，包括發(fā)端接口裝置和收端口裝置，二個配套的接口裝置分別由外殼、電路板、標準插頭、復位開關和各種信號指示燈組成，其特征在于發(fā)端接口裝置的電路包括信號切換電路、輸入命令信號指示電路、雙音多頻信號發(fā)生器、放大匹配電路、電平監(jiān)視電路；收端接口裝置包括雙音多頻信號接收電路、監(jiān)視信號接收電路、數(shù)字邏輯電路、信號指示/異常告警電路、放大匹配電路和出口繼電器。
2.根據權利要求1所述的雙音多頻遠方跳閘信號傳輸接口裝置，其特征在于發(fā)端接口裝置的雙音多頻信號發(fā)生器包括內部由晶體振蕩器、行與列計數(shù)器、下弦波發(fā)生器、D／A變換器、分頻器、相加器組成的雙音多頻信號發(fā)生器IC4(MK5087)和石英晶體，可得到頻率范圍在300Hz－2400Hz的8個信號頻率(f1－f8)的信號切換電路包括六反相器IC1(CD4069)、三3輸入與門IC2(CD4073)和四雙向開關IC3(CD4066)，IC3內含有4個電子開關K1、K2、K3和K4。
3.根據權利要求1所述的雙音多頻遠方跳閘信號傳輸接口裝置，其特征在于收端接口裝置的雙音多頻信號接收電路包括雙音多頻信號接收器IC5(MT8870)和石英晶體構成，該電路外接可提高信號解調速度的電容C11，監(jiān)視信號f1和f5的接收電路包括對f1頻率單獨接收的鎖相環(huán)電路IC3(NE567)和IC4(NE567)，IC5解調出的信號進行綜合判別和譯碼的數(shù)字邏輯電路包括四電平轉換器IC6(CD40109)和IC7(CD40109)、4線－16線譯碼器IC8(CD4514)、六反相器IC10(CD4069)、四2輸入與門IC11(CD4081)和IC12(CD4081)、三3輸入與門IC13(CD4073)和電容、電阻等元件。
專利摘要本實用新型屬于電力系統(tǒng)繼電保護技術領域，它包括發(fā)端接口裝置和收端接口裝置。其特征在于發(fā)端接口裝置的電路包括信號切換電路、輸入命令信號指示電路、雙音多頻信號發(fā)生器、放大匹配電路、電平監(jiān)視電路；收端接口裝置包括雙音多頻信號接收電路、監(jiān)視信號接收電路、數(shù)字邏輯電路、信號指示/異常告警電路、放大匹配電路和出口繼電器。本實用新型克服了現(xiàn)有電力線高頻遠方跳閘裝置的不足之處，具有抗干擾能力強、可靠性高的特點。
文檔編號H02J13/00GK2153171SQ9320288
公開日1994年1月12日 申請日期1993年1月28日 優(yōu)先權日1993年1月28日
發(fā)明者張志宏 申請人:張志宏