一種漏電互感器二次線圈斷路和短路的檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種漏電互感器二次線圈斷路和短路的檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]漏電互感器是電力系統(tǒng)中的重要部件。當(dāng)漏電互感器發(fā)生斷線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓而對(duì)設(shè)備和人身都造成傷害。因此，往往需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電互感器斷線以便繼電保護(hù)設(shè)備采取保護(hù)措施。針對(duì)漏電互感器二次線圈斷線檢測(cè)，目前常用的斷線檢測(cè)方法有兩種:一種是通過(guò)在漏電互感器一次回路中額外增加一個(gè)檢測(cè)回路，該回路穿過(guò)漏電互感器的感應(yīng)線圈，人為施加一個(gè)電流變化量，會(huì)引起二次回路一個(gè)感應(yīng)電流，通過(guò)檢測(cè)二次感應(yīng)電流有無(wú)來(lái)判斷二次是否斷線；另一種是在電路中增加加載斷線檢測(cè)電流模塊，在二次線圈中施加微小電流，通過(guò)檢測(cè)此電流來(lái)判斷漏電互感器二次線圈是否斷線。前一種方法雖然能夠檢測(cè)斷線，但當(dāng)漏電互感器額定電流很大的時(shí)候，想要在二次檢測(cè)到可靠的電流時(shí)，人為施加的電流就非常大，增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性；后一種方法則需要在二次線圈回路增加加載斷線檢測(cè)電流模塊，雖然一定程度上降低了系統(tǒng)的成本，但是并沒(méi)有降低整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，額外的加載斷線檢測(cè)電流模塊也意味著降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和易生產(chǎn)性。而且以上兩種方法都只能檢測(cè)漏電互感器是否處于斷線狀態(tài)，對(duì)于漏電互感器是否處于短路狀態(tài)則無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)，也沒(méi)有辦法在檢測(cè)漏電互感器當(dāng)前狀態(tài)的同時(shí)測(cè)量外部剩余電流值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種漏電互感器二次線圈斷路和短路的檢測(cè)裝置，該裝置無(wú)需在漏電互感器的一次線圈或二次線圈回路中增加額外的檢測(cè)電流模塊，即可檢測(cè)漏電互感器二次線圈當(dāng)前處于“正常、斷線、短路”中的哪一種狀態(tài)，同時(shí)可以計(jì)算外部剩余電流值。
[0004]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的具體技術(shù)方案是:
[0005]一種漏電互感器二次線圈斷路和短路的檢測(cè)裝置，特點(diǎn)是該裝置包括剩余電流信號(hào)檢測(cè)模塊、運(yùn)放模塊及主控模塊，剩余電流信號(hào)檢測(cè)模塊連接運(yùn)放模塊，運(yùn)放模塊連接主控模塊；
[0006]所述剩余電流信號(hào)檢測(cè)模塊中的采樣電阻Rl根據(jù)歐姆定律采樣直流電壓分量當(dāng)前值，運(yùn)放模塊放大此直流電壓分量，主控模塊通過(guò)計(jì)算放大后的直流電壓分量值判斷漏電互感器二次線圈的當(dāng)前狀態(tài)；所述剩余電流信號(hào)檢測(cè)模塊中的采樣電阻Rl將漏電互感器當(dāng)前交流電流轉(zhuǎn)換為交流電壓分量，運(yùn)放模塊放大此交流電壓分量，主控模塊通過(guò)此交流電壓分量和采樣電阻Rl阻值計(jì)算出外部剩余電流值。其中:
[0007]所述剩余電流信號(hào)檢測(cè)模塊包括采樣電阻Rl及上拉電阻R2，采樣電阻Rl與漏電互感器CT的兩個(gè)信號(hào)輸出端并聯(lián)，采樣電阻Rl —端連接直流基準(zhǔn)電壓VREF、另一端連接上拉電阻R2的一端和R3的一端，上拉電阻R2的另一端連接直流電源VCC ；
[0008]所述運(yùn)放模塊包括輸入電阻R3、放大電阻R4、濾波電阻R5、差模電容Cl、濾波電容C2及運(yùn)算放大器U1，輸入電阻R3—端與采樣電阻Rl的A端相連、另一端連接放大電阻R4、差模電容Cl和運(yùn)算放大器Ul負(fù)輸入端2 ;放大電阻R4的另一端連接濾波電阻R5和運(yùn)算放大器Ul輸出端3 ;差模電容Cl的另一端連接運(yùn)算放大器Ul正輸入端I和直流基準(zhǔn)電壓VREF ;濾波電阻R5的另一端連接濾波電容C2的一端和主控模塊的ADC測(cè)量通道，濾波電容C2的另一端接地；
[0009]所述主控模塊為帶ADC測(cè)量通道的單片機(jī)U2。
[0010]本實(shí)用新型無(wú)需在漏電互感器的一次線圈或二次線圈回路中增加額外的檢測(cè)電流模塊，即可檢測(cè)漏電互感器二次線圈當(dāng)前處于“正常、斷線、短路”中的哪一種狀態(tài)，同時(shí)可以計(jì)算外部剩余電流值。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型主控模塊工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參閱圖1，本實(shí)用新型包括剩余電流信號(hào)檢測(cè)模塊、運(yùn)放模塊和主控模塊，所述剩余電流信號(hào)檢測(cè)模塊由采樣電阻R1、上拉電阻R2組成，采樣電阻Rl與漏電互感器CT的兩個(gè)信號(hào)輸出端并聯(lián)，％為漏電互感器CT的內(nèi)阻，采樣電阻Rl的B端連接直流基準(zhǔn)電壓VREF, Rl的A端連接上拉電阻R2的一端和運(yùn)放模塊的輸入電阻R3的一端，上拉電阻R2的另一端連接直流電源VCC ;所述運(yùn)放模塊由輸入電阻R3、放大電阻R4、濾波電阻R5、差模電容Cl、濾波電容C2及運(yùn)算放大器Ul組成，輸入電阻R3 —端與采樣電阻Rl的A端相連，R3另一端連接放大電阻R4、差模電容Cl和運(yùn)算放大器Ul負(fù)輸入端2，放大電阻R4的另一端連接濾波電阻R5和運(yùn)算放大器Ul輸出端3，差模電容Cl的另一端和運(yùn)算放大器Ul正輸入端I都連接直流基準(zhǔn)電壓VREF，濾波電阻R5的另一端和濾波電容C2的一端連接主控模塊的ADC測(cè)量通道，濾波電容C2的另一端接地；所述主控模塊為帶ADC測(cè)量通道的單片機(jī)U2o
[0014]上述檢測(cè)裝置中，漏電互感器CT和采樣電阻Rl構(gòu)成回路，采樣電阻Rl的A端通過(guò)上拉電阻R2連接到VCC，采樣電阻Rl的B端連接到基準(zhǔn)直流電壓VREF，采樣電阻Rl的A、B兩端電壓經(jīng)反向運(yùn)算放大電路放大，再經(jīng)過(guò)濾波電阻R5和濾波電容C2構(gòu)成的濾波電路輸入到主控模塊U2的ADC測(cè)量通道，主控模塊U2根據(jù)ADC測(cè)量通道所測(cè)量到的AD采樣值計(jì)算直流電壓值和交流電壓值。
[0015]本實(shí)用新型可檢測(cè)漏電互感器二次線圈當(dāng)前處于“正常、斷線、短路”中的哪一種狀態(tài)，同時(shí)可以計(jì)算外部剩余電流值，計(jì)算方法如下:漏電互感器CT對(duì)外部交流剩余電流信號(hào)進(jìn)行采樣，所獲得的交流剩余電流流經(jīng)漏電互感器CT和采樣電阻Rl構(gòu)成的回路，根據(jù)歐姆定律Rl兩端的交流電壓即為該交流剩余電流對(duì)應(yīng)的交流電壓分量；直流電源VCC、直流基準(zhǔn)電壓VREF、上拉電阻R2、采樣電阻R1、漏電互感器CT的內(nèi)阻Rq構(gòu)成的電路，根據(jù)歐姆定律測(cè)量Rl兩端可獲得直流電壓分量；前述直流電壓分量和交流電壓分量經(jīng)運(yùn)放模塊放大以模擬量形式傳送至主控模塊，經(jīng)由主控模塊中的ADC測(cè)量通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后計(jì)算出直流偏置值和交流有效值。當(dāng)互感器二次線圈發(fā)生斷路時(shí)，測(cè)量的直流電壓值介于O和VREF之間，交流電壓值為O ;當(dāng)互感器二次線圈發(fā)生短路時(shí)，測(cè)量的直流電壓值為VREF，交流電壓值為O;當(dāng)互感器二次線圈未發(fā)生斷路或短路時(shí)，測(cè)量的直流電壓值較大但小于VERF，交流電壓值與外部剩余電流值線性相關(guān)。
[0016]參閱圖2，本實(shí)用新型主控模塊的工作過(guò)程:主控模塊獲取電壓采樣值后，對(duì)直流電壓分量進(jìn)行計(jì)算，并與漏電互感器二次線圈斷路、短路、正常三種狀態(tài)時(shí)的直流電壓分量理論值進(jìn)行比較，由此判斷出漏電互感器二次線圈的當(dāng)前狀態(tài)；如漏電互感器二次線圈處于短路或斷路狀態(tài)，則主控模塊標(biāo)記漏電互感器當(dāng)前狀態(tài)；如漏電互感器二次線圈處于正常狀態(tài)，主控模塊可對(duì)漏電互感器所測(cè)量的外部剩余電流進(jìn)行正常計(jì)算。
[0017]直流電壓分量和交流電壓分量的計(jì)算公式和比較方法如下:
[0018]當(dāng)漏電互感器二次線圈斷路時(shí)，主控模塊計(jì)算直流電壓的公式為:
[0019]直流電壓Vdcl = VREF - (VCC-VREF) *R1/(R1+R2) * (R4/R3)；
[0020]當(dāng)漏電互感器二次線圈短路時(shí)，主控模塊計(jì)算直流電壓的公式為:
[0021]直流電壓Vdc2 = VREF ；
[0022]當(dāng)漏電互感器二次線圈處于正常狀態(tài)時(shí)，主控模塊計(jì)算直流電壓的公式為:
[0023]直流電壓Vdc3 = VREF - (VCC-VREF)*R1’ /(Rl，+R2)*(R4/R3);(公式中的 Rl’為漏電互感器CT內(nèi)阻Rq與Rl電阻的并聯(lián)電阻值)，以上公式中，VREF、VCC、R1、R2、R3、R4、Rl’的取值滿足一