CN104865481A - 用于负荷管理终端外接ct二次侧回路状态的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于负荷管理终端外接CT二次侧回路状态的检测方法。信号处理CPU发出激励信号，通过信号发射电路发射到终端外接CT二次侧回路，通过信号接收电路接收终端外接CT二次侧回路的信号并传递给信号处理CPU，CPU进行对信号处理并分析，进而实现对终端外接CT二次侧状态检测。本发明能够实时检测出CT二次侧接线完全开路、带载正常、空载正常、完全短路及部分短路五种状态，实现了全状态检测，其中部分短路精准度可达3%以内，克服了常规的检测法不能检测部分短路的问题，便于管理，能够实时监测，实用性高，可靠性高，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于负荷管理终端外接CT二次侧状态的检测方法。
背景技术
电流互感器二次侧回路发生故障时，不但会影响电量的正常计量，还有可能产生严重的安全隐患，甚至影响人体安全及公共财产安全。电流互感器二次侧故障主要体现为开路、完全短路及部分短路三种状态。因此，为了有效打击窃电行为，保护人身安全及公共财产安全，
对电流互感器二次回路转台进行实时、准确地检测是非常必要的。
利用现有技术的检测方法，仅能够检测出带载正常及开路状态，这对部分短路、空载正常也有一定的措施，但普遍存在设备成本偏高，操作繁琐和部分短路检测精度低等缺陷，并且不能够实时检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于负荷管理终端外接CT二次侧回路状态的检测方法，实现终端外接CT二次侧回路完全开路、完全短路、空载正常、带载正常及部分短路五种状态的实时、高精度、高效率检测。
本发明的技术方案如下。
用于负荷管理终端外接CT二次侧回路状态的检测方法，包括信号处理CPU和被测CT，其特征在于：在负荷管理终端内部内置信号发射电路和信号接收电路；其中信号发射电路包含功率放大电路和信号发射耦合器，信号接收电路包含信号接收耦合器、限幅保护电路及滤波器；信号处理CPU与功率放大电路连接，功率放大电路与信号发射耦合器连接，信号发射耦合器与被测CT连接，被测CT与信号接收耦合器连接，信号接收耦合器与限幅保护电路连接，限幅保护电路与滤波器连接，滤波器与信号处理CPU连接；所述信号处理CPU用于发射作为检测信号的高频激励信号，对信号接收电路回传的信号进行分析、对CT二次侧回路状态进行检测；并按照以下步骤对负荷管理终端外接CT二次侧回路状态实施检测：
（1）、信号处理CPU通过信号发射电路将激励信号发送到被测CT二次侧回路；
（2）、被测CT二次侧回路状态不同，对应的阻抗不同，因此发射到该回路的激励信号发生畸变，畸变体现为幅值变化；
（3）、信号接收电路接收发生畸变的激励信号并发送至信号处理CPU；
（4）、信号处理CPU判断有无电流，当有电流时，根据幅值变化判断是带载正常还是部分短路；当无电流时，根据幅值变化判断是完全开路、完全短路还是空载正常。
所述高频激励信号为频率16KHz的方波。
信号发射耦合器及信号接收耦合器各自包含由线圈及磁芯材料，并均设置有屏蔽滤除干扰装置，其中磁芯材料为铁粉芯；信号发射耦合器的线圈电感量为0.3±10%mH，信号接收耦合器的线圈电感量为3.0±10%mH。
所述限幅保护电路幅值限制在±0.7V内。
与现有检测方法相比较，本发明的积极效果在于：本发明能够实时检测出CT二次侧接线完全开路、带载正常、空载正常、完全短路及部分短路五种状态，实现了全状态检测。其中部分短路精准度可达3%以内，克服了常规的检测法不能检测部分短路的问题，操作便捷，能够实时、高精度、高效率检测。还具有实用性号，可靠性号和成本低的特点。
附图说明
图1是本发明的硬件结构示意图；图2是本发明实施例的信号发射耦合器所发射的信号波形图；图3是本发明实施例在完全开路状态下信号接收耦合器接收到的信号波形图；图4是本发明实施例在空载正常状态下信号接收耦合器接收到的信号波形图；图5是本发明实施例在完全短路状态下信号接收耦合器接收到的信号波形图；图6是本发明实施例在带载正常状态下信号接收耦合器接收到的信号波形图；图7是本发明实施例在部分短路状态下信号接收耦合器接收到的信号波形图；图8是本发明的软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
如图1，本发明信号处理CPU与功率放大电路连接，功率放大电路与信号发射耦合器连接，信号发射耦合器与被测CT连接，被测CT与信号接收耦合器连接，信号接收耦合器与限幅保护电路连接，限幅保护电路与滤波器连接，滤波器与信号处理CPU连接。
所述信号处理CPU，用于发射高频激励信号即检测信号、信号接收电路回传的信号进行分析、CT二次侧回路状态的检测。所述高频激励信号频率为16KHz的方波。
所述功率放大电路，包括限流电阻、功率放大三极管和信号处理CPU。高频激励信号发射管脚与所述限流电阻连接，限流电阻与功率放大三极管的基极连接，功率放大三极管的集电极与电源VCC连接，功率放大三极管的发射极与限流电阻连接。
所述信号发射耦合器包括由电容器与线圈组成的LC谐振电路，激励信号经过功率放大电路后接信号耦合器，通过线圈耦合到被测CT。
所述信号接收耦合器包括由电容与线圈组成的LC谐振电路，激励信号通过信号发射耦合器发射到被测CT二次侧回路后，由于CT二次侧回路状态不同，导致回路阻抗不同，导致激励信号发生幅值变化，信号接收耦合器将发生幅值变化的波形耦合接收。
所述限幅保护电路包括两只二极管，将信号接收耦合器接收到的信号幅值限制在±0.7V内，以保护信号处理CPU管脚。
所述滤波器包括耦合电容及RC抗混叠网络，耦合电容用于滤除低频干扰，RC抗混叠网络用于滤除高频干扰。
本发明具体的实施方法是在终端内部内置测试线圈，一个作为信号发射耦合器，要求线圈电感量为0.3±10%mH，其一次侧与功率放大电路连接，二次侧与被测CT连接，将信号处理CPU所产生的激励信号发射到被测CT二次侧回路，其发射信号波形如图2所示；另一个作为信号接收耦合器，要求电感量为3.0±10%mH，其一次侧与被测CT连接，二次侧与限幅保护电路连接，接收被测CT二次侧回路测试信号并经滤波器发送给信号处理CPU进行分析处理，最终反映CT二次侧回路状态，该方法可以检测出CT二次侧完全开路、完全短路、空载正常、带载正常及部分短路5中状态，其原理是：CT二次侧回路在不同状态下会导致回路阻抗不同，发射到二次侧回路的信号就会发生幅值变化，通过检测幅值的变化，即可判断CT二次侧回路的状态。
各状态下具体判断方法如下：
负荷管理终端首先判断是否有基波电流，如果没有基波电流，则CT二次侧回路状态为完全开路或者完全短路或者空载正常。
所述完全开路，即负荷管理终端未接外接CT或者外接CT被断开，此时激励信号虽然可以通过信号发射耦合器发射出去，但是由于终端实际并未接外接CT，所以信号接收耦合器将不能收到信号，或者信号幅值非常低，其检测波形如图3所示。
所述空载正常，即负荷管理终端外接CT接入，但是无电流，所以CT二次侧回路阻抗为一定值或在一段范围内波动，当激励信号发射到CT二次侧回路后，其信号接收耦合器接收到的波形就会如图4所示。
所述完全短路，即负荷管理终端内置计量CT被完全短路，不能计量到电流，其实这种状态在现场很少见，但是也是外接CT二次侧回路的一种状态，在这种状态下，由于短路后CT二次侧回路阻抗发生明显变化，导致幅值也随之发生变化，接收到的信号也会发生变化，即如图5所示。
当负荷管理终端检测到有基波电流时，外接CT二次侧回路的状态为带载正常或者部分短路。
所述带载正常，即终端正常工作状态下，此时由于CT二次侧回路有电流，所以其线路阻抗与空载正常时是有区别的，但是这种状态下的回路阻抗也是一定值或者是一定范围值，这样到这接收到的信号的幅值也是有别于空载正常时的波形，其波形如图6所示。
所述部分短路，即终端在正常工作状态下，被非法分子以非法手段进行短路，比如正常工作电流为4A，非法分子将CT二次侧进行短路，导致终端正常计量值仅为2A，实际上，从4A短路到2A和实际2A，其线路阻抗是不一样的，所以此时检测到的波形会发生明显变化，其波形如图7所示。
综上所述，软件判定时，可以分为两个大步骤：（1）、首先判断有无电流；（2）、根据有无电流情况判断具体的CT二次侧回路状态，根据检测CT二次侧回路阻抗即检测信号波形的变化，当无电流时，对CT二次侧回路进行具体判断为完全开路或者空载正常或者完全短路；当有电流时，对CT二次侧回路进行具体判断为带载正常或者部分短路，软件的具体判断流程如图8所示。
Claims (4)
1.用于负荷管理终端外接CT二次侧回路状态的检测方法，包括信号处理CPU和被测CT，其特征在于：在负荷管理终端内部内置信号发射电路和信号接收电路；其中信号发射电路包含功率放大电路和信号发射耦合器，信号接收电路包含信号接收耦合器、限幅保护电路及滤波器；信号处理CPU与功率放大电路连接，功率放大电路与信号发射耦合器连接，信号发射耦合器与被测CT连接，被测CT与信号接收耦合器连接，信号接收耦合器与限幅保护电路连接，限幅保护电路与滤波器连接，滤波器与信号处理CPU连接；所述信号处理CPU用于发射作为检测信号的高频激励信号，对信号接收电路回传的信号进行分析、对CT二次侧回路状态进行检测；并按照以下步骤对负荷管理终端外接CT二次侧回路状态实施检测：
（1）、信号处理CPU通过信号发射电路将激励信号发送到被测CT二次侧回路；
（2）、被测CT二次侧回路状态不同，对应的阻抗不同，因此发射到该回路的激励信号发生畸变，畸变体现为幅值变化；
（3）、信号接收电路接收发生畸变的激励信号并发送至信号处理CPU；
（4）、信号处理CPU判断有无电流，当有电流时，根据幅值变化判断是带载正常还是部分短路；当无电流时，根据幅值变化判断是完全开路、完全短路还是空载正常。
2.根据权利要求1所述的用于负荷管理终端外接CT二次侧回路状态的检测方法，其特征在于：所述高频激励信号为频率16KHz的方波。
3.根据权利要求1或2所述的用于负荷管理终端外接CT二次侧回路状态的检测方法，其特征在于：信号发射耦合器及信号接收耦合器各自包含由线圈及磁芯材料，并均设置有屏蔽滤除干扰装置，其中磁芯材料为铁粉芯；信号发射耦合器的线圈电感量为0.3±10%mH，信号接收耦合器的线圈电感量为3.0±10%mH。
4.根据权利要求1或2所述的用于负荷管理终端外接CT二次侧回路状态的检测方法，其特征在于：所述限幅保护电路幅值限制在±0.7V内。
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