CN104332951B - 电流互感器二次侧开路保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电流互感器二次侧开路保护系统，至少包括用于检测电流互感器状态参数的检测单元、与所述检测单元的输出端连接的用于接收状态参数并输出控制指令的控制单元以及与控制单元的指令输出端连接的保护执行单元，所述保护执行单元设置于电流互感器的二次侧并控制电流互感器的二次侧的两端短接；本发明的电流互感器二次侧开路保护系统，不仅能够在二次侧的电流及电压出现跳变的状态立即作出保护动作，并且能够在非开路引起的二次侧电流及电压跳变的情况下及时复位，保证供电持续稳定。

Description

电流互感器二次侧开路保护系统

技术领域

本发明涉及电力设备领域，尤其涉及一种电流互感器二次侧开路保护系统。

背景技术

电流互感器是电力供应中常用到的设备之一，在供电过程中起到至关重要的作用，其主要用途主要是用于保护以及测量。电流互感器在使用过程中使严禁二次侧开路，二次侧开路存在如下的危害：电流互感器的二次侧开路，那么电流互感器的一次侧的电流全部用于励磁，使得电流互感器的铁芯严重饱和，交变的磁通在二次侧的线圈上感应出极高的电压，其峰值可高达几千伏甚至上万伏，因此将带来严重的危害，比如：触点事故、电流互感器烧坏、差动保护或者零序电流保护因不平衡电流误动等，因此，需要对电流互感器的二次侧开路进行监控并进行有效地保护。

然而，现有技术中，对于电流互感器的二次侧开路的保护一般为人工方式，有工作人员通过检测仪表进行检查，根据电流互感器的运行过程中所表现出来的状况来判断是否开路，比如：检测二次侧的电流大小，判断二次侧电压是否有剧烈跳变，观察电流互感器是否有放电火花或者冒烟出现等，这种方式进行检测后再执行保护动作(一般讲电流互感器二次侧短接)，大大延误了处理时间，从而造成电流互感器大量损坏或者电流互感器的负载损坏；另一方面，当电流互感器一次侧出现意外因素，比如雷击电流，同样会在二次侧感应出高电压以及大电流，虽然短暂，如处理不及时，仍然会导致负载设备损毁，并且容易造成现有的保护设备误动，现有的保护设备动作之后并不会立即复位需要人参与，从而造成供电故障。

因此，需要提出一种新的电流互感器的二次侧的保护设备，不仅能够在二次侧的电流及电压出现跳变的状态立即作出保护动作，并且能够在非开路引起的二次侧电流及电压跳变的情况下及时复位，保证供电持续稳定；而且还能够全天候的对电流互感器的二次侧是否开路及工作状态进行监测，而且整个过程无需人工干预，节省人力成本及资源。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电流互感器二次侧开路保护系统，不仅能够在二次侧的电流及电压出现跳变的状态立即作出保护动作，并且能够在非开路引起的二次侧电流及电压跳变的情况下及时复位，保证供电持续稳定；而且还能够全天候的对电流互感器的二次侧是否开路及工作状态进行监测，而且整个过程无需人工干预，节省人力成本及资源。

本发明提供的一种电流互感器二次侧开路保护系统，至少包括用于检测电流互感器状态参数的检测单元、与所述检测单元的输出端连接的用于接收状态参数并输出控制指令的控制单元以及与控制单元的指令输出端连接的保护执行单元，所述保护执行单元设置于电流互感器的二次侧并控制电流互感器的二次侧的两端短接；

所述检测单元至少包括电压检测电路和两组电流检测电路，其中一组电流检测电路连接于电流互感器的一次侧，另一组电流检测电路连接连接于电流互感器的二次侧；

所述保护执行单元至少包括连接于电流互感器二次侧两端的继电器、与继电器连接的用于控制继电器动作的继电器驱动电路、保护指示电路以及复位触发开关，所述保护指示电路与控制单元连接，所述继电器驱动电路与所述控制单元连接，所述复位触发开关与所述控制单元连接。

进一步，所述控制单元包括与所述检测单元的输出端连接的放大电路、与所述放大电路的输出端连接的滤波电路、与所述滤波电路输出端连接的信号采集电路、与所述信号采集电路的输出端连接的一次电流比较电路、与所述信号采集电路的输出端连接的二次电流比较电路以及与所述一次电流比较电路和二次电流比较电路的输出端连接的中央处理电路，所述中央处理电路的输入端还与所述信号采集电路的输出端连接。

进一步，所述保护指示单元包括至少两个指示灯以及用于控制指示灯的供电通路的开关电路，所述开关电路的命令输入端与所述中央处理电路连接。

进一步，所述检测单元还包括设置于电流互感器的振动传感器、至少两个温度传感器、至少一个摄像头以及图像处理电路；所述振动传感器和温度传感器组的输出端均与所述放大电路的输入端连接，所述图像处理电路的输出端与所述中央处理电路的输入端连接，其中一个温度传感器设置于电流互感器，另一个温度传感器设置于电流互感器所处环境中。

进一步，所述保护系统还包括调度中心，所述调度中心与所述中央处理电路通过无线通讯模块连接并进行数据交互。

进一步，所述控制单元还包括编码电路，所述编码电路与中央处理电路连接。

本发明的有益效果：本发明的电流互感器二次侧开路保护系统，不仅能够在二次侧的电流及电压出现跳变的状态立即作出保护动作，并且能够在非开路引起的二次侧电流及电压跳变的情况下及时复位，保证供电持续稳定；而且还能够全天候的对电流互感器的二次侧是否开路及工作状态进行监测，而且整个过程无需人工干预，节省人力成本及资源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

图1为本发明的原理框图，如图所示，本发明提供的一种电流互感器二次侧开路保护系统，至少包括用于检测电流互感器状态参数的检测单元、与所述检测单元的输出端连接的用于接收状态参数并输出控制指令的控制单元以及与控制单元的指令输出端连接的保护执行单元，所述保护执行单元设置于电流互感器的二次侧并控制电流互感器的二次侧的两端短接；

所述检测单元至少包括电压检测电路和两组电流检测电路，其中一组电流检测电路连接于电流互感器的一次侧，另一组电流检测电路连接连接于电流互感器的二次侧，每一组电流检测电路只设置一个电路即可，如需进行多次校正，每组可以设置两个及两个以上，但是成本较高，图1中，电流检测电路A表示设置于电流互感器一次侧的电流检测电路，电流检测电路B表示设置于电流互感器二次侧的电流检测电路；

所述保护执行单元至少包括连接于电流互感器二次侧两端的继电器、与继电器连接的用于控制继电器动作的继电器驱动电路、保护指示电路以及复位触发开关，所述保护指示电路与控制单元连接，所述继电器驱动电路与所述控制单元连接，所述复位触发开关与所述控制单元连接；

其中，控制单元以及保护执行单元均由独立的电源进行供电，所述继电器采用电磁继电器，其驱动电路可以采用现有的电路实现；本发明的电流互感器二次侧开路保护系统，不仅能够在二次侧的电流及电压出现跳变的状态立即作出保护动作，并且能够在非开路引起的二次侧电流及电压跳变的情况下及时复位，保证供电持续稳定；而且还能够全天候的对电流互感器的二次侧是否开路及工作状态进行监测，而且整个过程无需人工干预，节省人力成本及资源。

本实施例中，所述控制单元包括与所述检测单元的输出端连接的放大电路、与所述放大电路的输出端连接的滤波电路、与所述滤波电路输出端连接的信号采集电路、与所述信号采集电路的输出端连接的一次电流比较电路、与所述信号采集电路的输出端连接的二次电流比较电路以及与所述一次电流比较电路和二次电流比较电路的输出端连接的中央处理电路，所述中央处理电路的输入端还与所述信号采集电路的输出端连接；

其中，中央处理电路可以采用现有的单片机并搭载现有的软件，比如AVR单片机、89C51单片机等；

一次电流比较电路以及二次电流比较电路均采用现有的比较电路，比如LM339等比较电路；

所述放大电路、滤波电路以及信号采集电路均采用现有的多通道电路，信号采集电路具有信号采样以及模数转换的功能。

本实施例中，所述保护指示单元包括至少两个指示灯以及用于控制指示灯的供电通路的开关电路，所述开关电路的命令输入端与所述中央处理电路连接；其中一个指示灯用于指示电流互感器二次侧具有高电压及大电流，可以通过该灯的知识判断二次侧的高电压及大电流为其他诱因引起，比如雷击电流；另一指示灯用于指示电流互感器的二次侧存在开路故障，并处于短接保护中，需要工作人员排除故障后复位，即该指示灯处于熄灭状态；当然，指示灯还可以设置更多，并且每个指示灯的颜色不同，比如电流互感器的一次侧或者二次侧的电流均正常，且二次侧的电压也正常，但是电流互感器的接线端子积尘，覆冰等现象引起的剧烈放电出现火花的情况下，可以通过其他指示灯进行指示，其中，指示灯采用单独的电源供电，其他元件，比如中央处理电路，需要对单独电源进行变压等处理后使输出到中央处理电路的电压与其额定电压相等。

本实施例中，所述检测单元还包括设置于电流互感器的振动传感器、至少两个温度传感器、至少一个摄像头以及图像处理电路；所述振动传感器和温度传感器组的输出端均与所述放大电路的输入端连接，所述图像处理电路的输出端与所述中央处理电路的输入端连接，其中一个温度传感器设置于电流互感器，在图1中用温度传感器A表示，另一个温度传感器设置于电流互感器所处环境中，用温度传感器B表示，通过振动传感器、温度传感器以及摄像头的作用，能够对电流互感器的运行状态进行全天候监控，避免其他因素对电流互感器的工作造成影响，更为重要的是，能够根据上述各传感器以及图像采集与电流检测和电压检测共同作用，对电流互感器的二次侧是否开路进行准确的判断，这是由于电流互感器二次侧开路状态下或者二次侧接线松动情况下，电流互感器的温度会升高、振动异常以及会出现电火花等状况，能够根据这些状态的检测能够对二次侧是否开路进行准确的判断，以确保本发明以及其他的设备准确动作，不会出现误动现象。

本实施例中，所述保护系统还包括调度中心，所述调度中心与所述中央处理电路通过无线通讯模块连接并进行数据交互，当二次侧出现开路状况，需要将电流互感器的状态信息发送到调度中心，并且利于调度中心作出正确的应对策略，并且反馈到中央处理器并指示工作人员进行故障排出处理，其中无线通讯模块可以采用以太网模块或移动数据传输模块，移动数据传输模块如3G模块或者4G模块，可以保证数据的实时性，并且降低线路成本。

本实施例中，所述控制单元还包括编码电路，所述编码电路与中央处理电路连接，通过编码电路的作用，能够使调度中心明确具体是哪个变电站和具体哪一个变电设备的电流互感器出现故障，以便调度中心做出准确的维修指令，以最快的方式排出故障。

本实施例中，所述控制单元还包括均与中央处理电路连接的显示器、输出接口以及报警器，能够方便地使工作人员观察数据，而且便于中央处理电路与外协设备连接，报警器能够通知工作人员迅速到达现场，起到指示作用。

本发明的工作原理：

当电流互感器的二次侧的电流检测电路及电压检测电路输出的信号均正常的情况下，中央处理电路不做任何动作，但是重要处理电路需要参考其他信号，比如振动信号、温度信号以及图像信号，如果振动信号、温度信号以及图像信号异常(其中图像信号异常包括接线端子积尘过多、户外电流互感器的覆冰或者接线端子出现电火花)，则中央处理电路输出报警信号给报警器，通知工作人员进行维护，中央处理电路向调度中心输出监测数据，但是并作出故障汇报指令(该指令指二次侧开路)；

当电流互感器的二次侧的电流检测电路以及电压检测电路输出的信号出现跳变，且电流互感器的一次侧的电流检测电路的电流检测电路同样出现电流值跳变，并且一次侧的电流检测电路与二次侧的电流检测电路输出的电流值成比例，那么则可证明电流互感器的二次侧并不处于开路状态，而是一次侧的其他因素导致的跳变，比如雷击电流，中央处理电路输出控制命令使保护执行单元动作，使电流互感器的二次侧短接，并且中央处理电路输出相应的指示灯亮起，从而对二次侧的负载以及电流互感器进行保护，且中央处理电路向调度中心反馈监测数据，但并不做出故障回报指令(该指令指二次侧开路)，当中央处理电路检测到一次侧的电流检测电路输出的电流值回复到正常值(该正常值为正常值范围，存储于一次电流比较电路中)，且二次侧的电流检测电路输出的电流值回复到正常值(该正常值存储于二次电流比较电路中，为一范围值)，则中央处理电路输出控制命令，使继电器断开，电路互感器恢复到正常工作状态，并且相应的指示灯熄灭；如果一次侧电流互感器和二次侧电流互感器输出的电流信号持续大电流，相应的指示灯亮，并且中央处理电路输出故障控制命令，并输出报警信号，通知工作人员及时处理；并且汇报故障到调度中心(该故障汇报指令为电流互感器二次侧未开路，但一次侧的输入故障)。

当电流互感器的一次侧的电流检测电路输出的电流值正常，但是二次侧电流检测电路输出无电流信号，且电压检测电路输出的电压明显增大，中央处理电路立即输出控制命令，控制保护执行单元动作，从而使电流互感器的二次侧短接，如果此时设置于电流互感器的温度传感器、振动传感器的输出信号均处于异常状态且该异常状态持续，则中央处理电路将上述的各监测信号传输到调度中心，请求故障排除的指示指令，并且中央处理电路锁定并控制保护执行单元一直处于工作状态使电流互感器的二次测短接，只有当故障排除后，工作人员通过复位触发开关向中央处理电路输出指令，中央处理电路解除锁定并控制保护执行单元断开从而使电流互感器恢复到正常工作状态。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种电流互感器二次侧开路保护系统，其特征在于：至少包括用于检测电流互感器状态参数的检测单元、与所述检测单元的输出端连接的用于接收状态参数并输出控制指令的控制单元以及与控制单元的指令输出端连接的保护执行单元，所述保护执行单元设置于电流互感器的二次侧并控制电流互感器的二次侧的两端短接；

所述检测单元至少包括电压检测电路和两组电流检测电路，其中一组电流检测电路连接于电流互感器的一次侧，另一组电流检测电路连接于电流互感器的二次侧；

所述保护执行单元至少包括连接于电流互感器二次侧两端的继电器、与继电器连接的用于控制继电器动作的继电器驱动电路、保护指示电路以及复位触发开关，所述保护指示电路与控制单元连接，所述继电器驱动电路与所述控制单元连接，所述复位触发开关与所述控制单元连接；

所述控制单元包括与所述检测单元的输出端连接的放大电路、与所述放大电路的输出端连接的滤波电路、与所述滤波电路输出端连接的信号采集电路、与所述信号采集电路的输出端连接的一次电流比较电路、与所述信号采集电路的输出端连接的二次电流比较电路以及与所述一次电流比较电路和二次电流比较电路的输出端连接的中央处理电路，所述中央处理电路的输入端还与所述信号采集电路的输出端连接，所述中央处理电路为89C51单片机，所述一次电流比较电路和二次电流比较电路均为LM339比较电路。

2.根据权利要求1所述电流互感器二次侧开路保护系统，其特征在于：所述保护指示电路包括至少两个指示灯以及用于控制指示灯的供电通路的开关电路，所述开关电路的命令输入端与所述中央处理电路连接。

3.根据权利要求2所述电流互感器二次侧开路保护系统，其特征在于：所述检测单元还包括振动传感器、至少两个温度传感器、至少一个摄像头以及图像处理电路；振动传感器设置于电流互感器；所述振动传感器和至少两个温度传感器的输出端均与所述放大电路的输入端连接，所述图像处理电路的输出端与所述中央处理电路的输入端连接，其中一个温度传感器设置于电流互感器，另一个温度传感器设置于电流互感器所处环境中。

4.根据权利要求3所述电流互感器二次侧开路保护系统，其特征在于：所述保护系统还包括调度中心，所述调度中心与所述中央处理电路通过无线通讯模块连接并进行数据交互。

5.根据权利要求4所述电流互感器二次侧开路保护系统，其特征在于：所述控制单元还包括编码电路，所述编码电路与中央处理电路连接。