1        引言

在电力及工业自动化控制系统中，常用各种类型的继电器应用于需要进行状态监控的场合，作为保护的闭锁动作元件或启动元件。目前，大部分用于此类场合的继电器都为静态继电器，xx采用模拟电路设计，参数设置、整定值设定都采用旋钮调节，采用此方式设置精度低、误差大、保护功能单一、不带有显示装置，用户无法从继电器上得知当前状态，只能在继电器动作后得知线路的状态，且无法组网实现智能化网络化。

另有一类为多功能综合性保护型继电器，如南京因泰莱的PA100系列综合数字继电器、ABB的615系列继电器，此类型继电器名称上为继电器，其实为多功能继电保护装置，此类型的继电器功能强大，集保护、测量、控制、监测、通讯等多种功能于一体，是xx的电力系统自动化硬件装置，但在许多要求简单的应用场合使用此类继电器则存在使用成本高，功能浪费等缺点。

本文将要介绍的是一款数字式量度继电器（AS系列数字式量度继电器）的设计和应用，该继电器功能上除了具有传统静态继电器具有的特点外，还兼具了方便灵活和智能的特点，具有保护功能较多，灵敏度高，动作时间整定灵活，过欠模式同机整定，实时测量并显示当前测量值，使用成本较低等特点。

2 电路设计原理

该数字式量度继电器的硬件电路包括主CPU芯片、电源、信号采集电路、人机交互单元、RS485通讯接口及继电器输出接口（图1）。

2.1 主控CPU

本量度继电器的CPU采用ST公司的基于ARM{zx1}Cortex-M3架构内核的32位处理器STM32F103R8T6，时钟频率{zg}可达72MHz，内置64K的Flash、20K的RAM、12位AD、4个16位定时器、3路USART通讯口等多种资源，具有极高的xxx。

2.2 电源   

    电源是一台设备能否正常、稳定、可靠工作的关键部分，该继电器采用本公司常用的通用开关电源模块。该电源模块输入电压为AC85V～265V，输入频率45Hz～60Hz，具有多路隔离电压输出，满足多种功能对不同供电电压的要求。输出电压稳定、故障率小，输出纹波 <1％。具有过压、过流保护。该模块经实际现场使用，具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。

2.3 信号采集电路

    信号采集电路采用互感器隔离输入，将电流、电压等信号进行隔离，提高系统的安全性和可靠性。采样信号经放大电路放大后进行A/D转换。图2。

2.4 人机交互单元

    人机交互单元采用LED显示和按键输入，系统采用单排四位LED数码管显示各种信息。用户可根据实际需要进行设置。在编程状态下显示菜单及参数。数码管显示采用动态扫描方式，其驱动电路使用一片74HC595加三极管构成。

2.5 RS485通讯接口

   通讯接口模块采用通用的RS-485、Modbus RTU通讯规约，能实现遥测、遥控、遥信等功能，见图3。

2.6 继电器输出接口

    继电器输出接口（图4）是动作的执行机构，当出现故障时，继电器便会产生动作，发出报警或脱扣信号。

3 软件设计

   5 应用案例

AS系列量度继电器因其具有很宽的频率测量范围，较高的测量精度及多种保护功能集于一体的特点，已经广泛应用于多种场合。

    图7为本产品应用于某柴油发电机上用于对柴油发电机的欠、过压进行保护的图。由于柴油发电机的输出电压与其转速有关，因此要求测量柴油发电机输出电压的装置具有较宽的频率测量范围，在本应用案例中，柴油发电机的欠压点为230VAC（对应23Hz），额定460VAC（对应50Hz），过压点530VAC（对应55Hz），而采用的ASY-1J2电压型量度继电器的测量频率范围为20Hz～70Hz，在此频率范围内，能够准确测量出电压值，xx能够满足此场合的使用要求。其工作流程为：ASY-1J2测量柴油发电机组的输出电压，并将此电压与预先设定的欠压、过压值进行比较，一旦出现测量值超出限值，则进入故障延时，延时时间到但故障状态未解除则报警或脱扣继电器动作，发出告警信号或直接停掉柴油发电机，从而起到保护柴油发电机稳定运行的作用。

图7 ASY应用图

    图8为本产品应用于电动机上用于对电动机运行过程中出现的各种故障进行保护的图。在电动机运行中，常出现的故障主要有过载和断相，而对过载的保护又分为定时限、反时限、速断等多种。在本应用案例中，ASL-1J2能够提供欠载、过载（定时限、反时限、速断）、不平衡、断相等多种保护功能。其工作流程为：ASL-1J2测量电动机供电电路中的电流值，并将此电流值与预先设定的值进行比较，一旦出现测量值超出限值，则进入故障延时，延时时间到但故障状态未解除则报警或脱扣继电器动作，发出告警信号或断开接触器KM使电动机停止运行，从而起到保护电动机的作用。

6结语

AS系列数字式量度继电器采用先进的设计方案，能够针对不同的使用场合提供多种保护方式，产品稳定可靠，是静态模拟继电器的理想替代产品。

参考文献

[1]上海安科瑞电气有限公司，AS系列量度继电器选型手册，2009。

[2]中国电力出版社，电工与电子技术，1999。

[3]任志程，周中，电力电测数字仪表原理与应用指南，中国电力出版社，2007

作者基本情况

姓名：姚波

性别：男

出生年月：81年3月

技术职务：助理工程师

工作单位：上海安科瑞电气股份有限公司

研究方向：低压电测仪表

联系电话：13701630945

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