一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 204154887 U(45)授权公告日 2015.02.11

(21)申请号 201420344925.3(22)申请日 2014.06.26

(73)专利权人镇江瑞清电子科技有限公司

地址212006 江苏省镇江市京口工业园区谏

辛路(72)发明人童清化

(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限

公司 32224

代理人董建林(51)Int.Cl.

G01R 35/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(54)实用新型名称

一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路(57)摘要

一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，包括主处理器CPU、信号放大电路、电流互感器CT1、返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路，其特征在于：所述电流互感器CT1为双信号输出电流互感器，包括计量线圈和信号线圈；所述信号放大电路与电流互感器CT1的信号线圈连接；所述电流互感器CT1与被检测的外部电流互感器CT0连接；所述交直流转换电路由运算放大器U6A、U6B及其连接电路组成。本实用新型可以实时监测电路中电流互感器的运行状态；交直流转换电路电路结构简单，运行可靠。CN 204154887 U CN 204154887 U

权 利 要 求 书

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1.一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，包括主处理器CPU、信号放大电路、电流互感器CT1、返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路，所述AD/DA电路内含交直流转换电路，所述信号放大电路内含信号变换电路，所述返回信号放大电路内含低通滤波电路，所述AD/DA电路内含交直流转换电路，其特征在于：所述电流互感器CT1为双信号输出电流互感器，包括计量线圈和信号线圈，计量线圈作计量用，信号线圈作信号检测用；所述信号放大电路与电流互感器CT1的信号线圈连接；所述电流互感器CT1与被检测的外部电流互感器CT0连接；所述交直流转换电路由运算放大器U6A、运算放大器U6B及其连接电路组成，运算放大器U6A的V+连接电阻R45后接地，运算放大器U6A的V-端连接电阻R44、电容C29作为信号输入端，运算放大器U6A的V-端与二极管D3负极连接，运算放大器U6A输出端与二极管D3正极连接，电阻R42与二极管D4正极串联后，正极与U6A的V-连接，负极与U6A的输出端连接；运算放大器U6B的V+与电阻R51连接后接地，运算放大器U6B的V-连接电阻R41后连接电容C29、电阻R44之间电路，在电阻R42、二极管D4之间引出电路与电阻R43连接后连接于运算放大器U6B的V-，有极电容C28与电阻R50并联后，负极连接于运算放大器U6B的V-端，正极连接于运算放大器U2B的输出端。

2.如权利要求1所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于：所述主处理器CPU发出PWM方波信号给信号放大电路。

3.如权利要求2所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其带通滤波电路，其特征在于：所述PWM方波信号的频率为20KHz。

4.如权利要求1所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于：所述信号放大电路输送给电流互感器CT1信号线圈的信号为正弦波信号。

5.如权利要求1所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于：所述返回信号放大电路的放大倍数为50倍。

6.如权利要求1所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于：所述带通滤波电路虑除20KHz以外的杂波信号，将20KHz的正弦波信号传输给AD/DA电路。

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说 明 书

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一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电

路

技术领域

本设计涉及电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，属于电器检

测技术领域。

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背景技术

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运行中的电流互感器(CT)发生故障，会产生严重隐患，并且影响电能计量，电流

互感器(CT) 故障主要表现为开路和短路两种状态。如何实时监测电流互感器的情况并及时处理是非常必要的。在电学理论中，被测电流互感器的状态变化最终可以反映到电流互感器的导纳值(阻抗值)的变化，这种方法叫导纳法。根据这一理论，可以实时监测线路中电流互感器的运行状态。而现有的检测方法中，检测设备复杂，并且现行的交直流转换电路线路结构复杂，运行不稳定。

发明内容

[0003] 针对上述要求，本设计根据导纳法的原理，将现有的信号放大电路、电流返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路与双信号输出电流互感器CT1组合，提供一种电流互感器二次回路故障检测装置，及时检测反应电流互感器CT0的运行情况；并且提供一种简单、可靠的交直流转换电路。[0004] 为实现上述目的，本设计是通过以下技术手段来实现的：

[0005] 一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，包括主处理器CPU、信号放大电路、电流互感器CT1、返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路，所述AD/DA电路内含交直流转换电路，所述信号放大电路内含信号变换电路，所述返回信号放大电路内含低通滤波电路，所述AD/DA电路内含交直流转换电路，其特征在于：所述电流互感器CT1为双信号输出电流互感器，包括计量线圈和信号线圈，计量线圈作计量用，信号线圈作信号检测用；所述信号放大电路与电流互感器CT1的信号线圈连接；所述电流互感器CT1与被检测的外部电流互感器CT0连接；所述交直流转换电路由运算放大器U6A、运算放大器U6B及其连接电路组成，运算放大器U6A的V+连接电阻R45后接地，运算放大器U6A的V-端连接电阻R44、电容C29作为信号输入端，运算放大器U6A的V-端与二极管D3负极连接，运算放大器U6A输出端与二极管D3正极连接，电阻R42与二极管D4正极串联后，正极与U6A的V-连接，负极与U6A的输出端连接；运算放大器U6B的V+与电阻R51连接后接地，运算放大器U6B的V-连接电阻R41后连接电容C29、电阻R44之间电路，在电阻R42、二极管D4之间引出电路与电阻R43连接后连接于运算放大器U6B的V-，有极电容C28与电阻R50并联后，负极连接于运算放大器U6B的V-端，正极连接于运算放大器U2B的输出端。

优选的：

[0007] 所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在

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说 明 书

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于：所述主处理器CPU发出PWM方波信号给信号放大电路。

[0008] 所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其带通滤波电路，其特征在于：所述PWM方波信号的频率为20KHz。

[0009] 所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于：所述信号放大电路输送给电流互感器CT1信号线圈的信号为正弦波信号。[0010] 所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于：所述返回信号放大电路的放大倍数为50倍。

[0011] 所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于：所述带通滤波电路虑除20KHz以外的杂波信号，将20KHz的正弦波信号传输给AD/DA电路。

[0012] 本发明的有益效果是：本实用新型运用导纳检测法，可以实时监测电路中电流互感器的运行状态，减少电能损失和安全事故的发生；交直流转换电路，组成器件简单，运行可靠。

附图说明

[0013] 图1为电流互感器二次回路故障检测装置组成示意图，图2交直流转换电路线路图。

具体实施方式

[0014] 下面将结合说明书附图，对设计作进一步的说明。

本设计是将现有的信号放大电路、电流返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路与双信号输出电流互感器CT1组合，用以检测反应电流互感器CT0的运行情况，并且，对交直流转换电路进行了设计。[0016] 如图1、2所示，当终端设备正常运行时，其电流回路由终端产品外部的电流互感器CT0与终端内部电流互感器CTl组成，设计中要求终端选用的电流互感器元件为双信号输出电流互感器，一路输出作计量用(称之为计量线圈)，～路输出作信号检测用(称之为信号线圈)。电流互感器CT0二次回路正常、开路、短路三种状态变化最终可以反映到电流互感器示电路(CT1)的导纳值(阻抗值)的变化。检测导纳值可采用在CTl的次级信号线圈上叠加一个外部信号的方法，通过计量线圈反映出CT0的变化，经过电路转换成直流电压后再通过AD采样值来判断电流回路的二次侧状态。[0017] 信号变换电路，其中PWM波为主处理器CPU输出的频率20 kHz的方波信号。电流互感器在线性工作区域可以被看作一个恒流源，其内阻无穷大，二次间的输出不受二次负载阻抗变化的影响。当二次阻抗继续增大，使得二次励磁电压达到电流互感器饱和点，互感器工作将进入非线性区域，励磁电流增大，次负荷端的电流逐渐被励磁回路分流。

[0018] 影响二次回路阻抗(导纳)大小的因素主要由负载阻抗和励磁特性决定。在正常情况下，负载阻抗基本保持不变，励磁阻抗(导纳)随二次励磁电压的变化而变化。[0019] 正弦波信号叠加到电流互感器CTl的信号线圈上，随着电流回路二次侧CT0[0020] 正常、开路、短路等状态的改变，反馈到CTl上的导纳值也发生了变化，即阻抗值改变，正弦波信号也会发生改变。

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当PWM方波信号经过变换电路给信号线圈叠加一个正弦波信号(sin)，此信号经过初级线圈再反馈到计量线圈上，计量线圈感应出的信号幅度非常小，并带有杂波(其中含有50 Hz工频信号)，因此需先经过放大电路把信号放大50倍，然后进行低通滤波电路进行滤波。经过放大后的信号经过低通滤波后输出电流波形，其表现在正常、开路和短路状态波形频率均为20 kHz。[0022] 带通滤波电路，接收返回信号放大电路的信号Iout后，滤除20 kHz左右以外的杂波信号。由CPU产生的20 kHz方波经电流互感器CTl反馈放大滤波后得到相应的信号，最后由带通滤波器隔离出较好的正弦波信号I0输出。[0023] 经带通滤波器后的波形是标准的正弦波，在电流回路各种状态下正弦波的幅值将不同，再经过交流信号转直流信号通过CPU的A／D采样信号即可诊断出电流回路二次侧开短路故障。

[0024] 以上显示和描述了本设计的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本设计不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本设计的原理，在不脱离本设计精神和范围的前提下，本设计还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本设计范围内。本设计要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

[0025] 以上显示和描述了本设计的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本设计不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本设计的原理，在不脱离本设计精神和范围的前提下，本设计还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本设计范围内。本设计要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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