CN108572275B - 一种涌流检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涌流检测系统，包括：检测电路、电源电路、存储器、显示器、通讯模块以及中央处理器，所述检测电路、存储器、显示器以及通讯模块均与中央处理器电性连接；其中，所述检测电路用于检测投入电力电容的待测试线路的电流；所述中央处理器接收所述电流信息并将所述电流信息通过显示器进行显示，通过存储器进行存储，通过通讯模块发送至远端服务器或终端设备。本发明解决了现有涌流检测设备在接线、采样、计算、分析等方面繁琐复杂的处理方式，更好的提高效率，降低成本，并且使用方便，易于携带。

Description

一种涌流检测系统和检测方法

技术领域

本发明涉及电力电容投入涌流的检测技术领域，尤其涉及一种适用于电力电容投入过程中产生涌流的检测。

背景技术

众所周知，电力电容在接入电网时会对电网产生一个冲击电流，该冲击电流会根据电力电容投入时刻与该时刻电压波形的位置有关，(即在电压波形零点投入的电流冲击最小，在电压波形峰值点投入的电流冲击最大)其中冲击电流的值可能会达到电容补偿电流的几十倍甚至上百倍。该冲击电流会对设备、电网、开关、接触器等器件造成很大的影响，因此需要相关的检测设备来检测并且监测该冲击电流，来查看并且检测设备的可靠性。

目前现有电力电容冲击电流的检测方式，都是通过示波器来进行检测，该方法不管是从接线的简易程度，还是从操作的便捷性，还是从携带的便利性都是不具备优势的；同时示波器的价格往往也是非常高的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种涌流检测系统，使用方便，易于携带。

本发明的目的之二在于提供一种涌流检测方法，使用方便，易于携带。

为实现上述目的之一，本发明提供如下技术方案：

一种涌流检测系统，包括：检测电路、电源电路、存储器、显示器、通讯模块以及中央处理器，所述检测电路、存储器、显示器以及通讯模块均与中央处理器电性连接；其中，

所述检测电路用于检测投入电力电容的待测试线路的电流；

所述中央处理器接收所述电流信息并将所述电流信息通过显示器进行显示，通过存储器进行存储，通过通讯模块发送至远端服务器或终端设备，所述远端服务器或终端设备还可以通过通讯模块经由中央处理器读取存储器内存储的数据；

所述电源电路为检测电路、存储器、显示器、通讯模块以及中央处理器提供能量。

进一步地，所述检测电路包括电流检测电路和采样电路，所述电流检测电路采集投入电力电容的待测试线路的电流并将所述电流通过采样电路传送给中央处理器。

进一步地，所述电流检测电路包括电流互感器以及瞬态二极管D29、滤波电容C20、采样电阻R76和上拉电阻R75，所述电流互感器的一次侧连接至所述待测试线路上，所述电流互感器的二次侧通过上拉电阻R75连接至采样电路的输入端，所述瞬态二极管D29的负极、电容C20的一端以及采样电阻R76的一端均连接至电流互感器的二次侧和上拉电阻R75之间，所述瞬态二极管D29的正极、电容C20的另一端以及采样电阻R76的另一端均接地。

进一步地，所述采样电路包括片选芯片U6、放大器U7B、放大器U7A以及电阻R19和电阻R22，所述片选芯片U6的输入端通过上拉电阻R75连接至电流互感器的二次侧，所述片选芯片U6的输出端连接至放大器U7B的同相输入端，所述放大器U7B的反相输入端和放大器U7B的输出端连接，所述放大器U7B的输出端通过电阻R19连接至放大器U7A的同相输入端，所述电阻R22的一端连接至放大器U7A的同相输入端和电阻R19之间，所述电阻R22的另一端连接至外部的基准电压源，所述放大器U7A的输出端连接至中央处理器的ADC端口。

进一步地，所述电源电路包括电池、双刀双掷开关S1、电解电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D2、二极管D1以及比较器A1、NPN三极管Q1和NPN三极管Q2，所述双刀双掷开关S1包括第一动触点、第二动触点、与第一动触点配合的第一静触点和第二静触点、与第二动触点配合的第三静触点和第四静触点，所述电池的正极连接至第一动触点，所述第一静触点和第三静触点相连接，所述电解电容C1的正极连接至第二动触点，所述电池的负极和电解电容C1的负极均接地；所述第四静触点通过二极管D2连接至NPN三极管Q2的集电极，所述NPN三极管Q2的发射极连接至第二静触点；所述电阻R5和电阻R2串联后的一端接地，另一端连接至NPN三极管Q2的发射极和第二静触点之间；所述电阻R1的一端接地，另一端连接至第四静触点和二极管D2之间；所述比较器A1的同相输入端连接至第四静触点和二极管D2之间，所述比较器A1的反相输入端连接至电阻R5和电阻R2之间，所述比较器A1的输出端通过电阻R3连接至NPN三极管Q1的基极；所述NPN三极管Q1的集电极通过电阻R4连接至NPN三极管Q2的基极，所述NPN三极管Q1的发射极通过二极管D1接地。

为实现上述目的之二，本发明提供如下技术方案：

一种应用上述目的之一所述的涌流检测系统进行检测的方法，其包括以下步骤：

将检测电路的输入端连接到待测试的线路上，开启电源电路；

中央处理器接收检测电路采集的电流信息，并将所述电流信息在显示器进行显示，同时，中央处理器对所述电流信息进行分析，获取采集过程中电流最大值、最小值、平均值以及有效值；

当出现涌流时，中央处理器确定最大涌流值和最小涌流值，以及涌流数据波形，并在显示器进行显示，同时记录于存储器中；所述出现涌流的情况为以下的任一种：

所述电流信息连续超过最大阈值的次数达到预设次数；

所述电流信息连续低于最小阈值的次数达到预设次数。

进一步地，所述最大阈值的获取方法是：

根据投入的电力电容容量，计算出电力电容的电流值；

将所述电流最大值加上参考电流值，得到最大阈值，所述参考电流值为所述电力电容的电流值乘上一预设系数得到的电流值。

进一步地，所述最小阈值的获取方法是：

根据投入的电力电容容量，计算出电力电容的电流值；

将所述最小值减去参考电流值，得到最小阈值，所述参考电流值为所述电力电容的电流值乘上一预设系数得到的电流值。

进一步地，所述预设系数为5％。

进一步地，所述确定最大涌流值的方法是：通过检测电路采集的电流最大值和最小值来计算正涌流和负涌流，再根据所述正涌流和负涌流的比较结果，确定最大涌流值。

与现有技术相比，本发明涌流检测系统和检测方法，其有益效果在于：

本发明很好的解决了现有涌流检测设备在接线、采样、计算、分析等方面繁琐复杂的处理方式，更好的提高效率，降低成本，并且使用方便，易于携带。

附图说明

图1是本发明涌流检测系统的框架图；

图2是本发明涌流检测系统电流检测电路的原理图；

图3是本发明涌流检测系统采样模块的原理图；

图4是本发明涌流检测系统电源电路的原理图；

图5是本发明涌流检测系统通讯框架图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参照图1和5所示，一种涌流检测系统，其包括中央处理器、检测电路、电源电路、显示器和存储器以及安装上述部件用的壳体，其中通讯模块是可以选择配置的。

检测电路与中央处理器的ADC接口相连接，检测电路包括电流互感器和处理机制，中央处理器通过ADC采样接口实施获取检测电路采集的数据信息；电源电路主要是为中央处理器、显示器、存储器、通讯模块提供能量的，电源电路能够使用电池供电，也可以通过交流电压例如380V交流源进行供电方面长时间的数据检测；显示器与中央处理器的显示端口相连，用于显示该系统的当前数据、历史数据以及涌流采样波形等，其能够人性化的将数据表现并且展示出来，便于测试者对数据的分析及判断，显示器使用现有的点阵式液晶，通过中央处理器直接控制，实现人性化的人机界面；存储器主要是外部存储，它通过SPI接口从中央处理器那获取需要存储的数据，然后根据需要进行存储，同时中央处理器能够读取该存储芯片的数据，并且在显示器上显示出来。所述的通讯模块可以是4G、wifi等无线网络，将所采集到的数据发送到远程服务器或终端，并且能够通过远程控制，即远程服务器或终端可以调取存储器的存储数据；所述壳体为更适合携带和使用，其外形设计成手握式，接近于钳形表，将该手握式壳体钳到待测试线路上时，即可采集该待测试线路上的电流，同时具备示波器的显示器便于数据的查看和分析。

检测电路包括电流检测电路和采样电路，所述电流检测电路采集投入电力电容的待测试线路的电流并将所述电流通过采样电路传送给中央处理器。

请参照图2所示，电流检测电路包括电流互感器以及瞬态二极管D29、滤波电容C20、采样电阻R76和上拉电阻R75，所述电流互感器的一次侧连接至所述待测试线路上，所述电流互感器的二次侧通过上拉电阻R75连接至采样电路的输入端，所述瞬态二极管D29的负极、电容C20的一端以及采样电阻R76的一端均连接至电流互感器的二次侧和上拉电阻R75之间，所述瞬态二极管D29的正极、电容C20的另一端以及采样电阻R76的另一端均接地。电流互感器设置于手握式壳体的钳形位置，即将该手握式壳体钳到待测试线路上时，电流互感器即可获取其电流信息，电流互感器采集的电流信息经过瞬态二极管D29来抑制交流电压，瞬态二极管D29用于防止有反相信号将精密器件损毁，保护其他器件、中央处理器等不被突然的干扰所损坏，经过滤波电容C20将其中的干扰信号滤除，通过采样电阻R76来将电流信号转换成电压信号，便于中央处理器来进行获取与识别。上拉电阻R75用于保护转换后的电压信号不会损坏中央处理器。

请参照图3所示，所述采样电路包括片选芯片U6、放大器U7B、放大器U7A以及电阻R19和电阻R22，所述片选芯片U6的输入端通过上拉电阻R75连接至电流互感器的二次侧，所述片选芯片U6的输出端连接至放大器U7B的同相输入端，所述放大器U7B的反相输入端和放大器U7B的输出端连接，所述放大器U7B的输出端通过电阻R19连接至放大器U7A的同相输入端，所述电阻R22的一端连接至放大器U7A的同相输入端和电阻R19之间，所述电阻R22的另一端连接至外部的基准电压源，所述放大器U7A的输出端连接至中央处理器的ADC端口。

所述的采样模块通过片选芯片U6进行采样信号的选择，然后通过运放U7放大信号并与2.5V基准电压进行比较，采样电路便可以通过片选芯片U6进行采样信号的选择(可通过显示界面进行选择采样信号)，选择的采样信号首先通过作为电压跟随器的放大器U7B跟随信号的输入，因为输入信号为交流信号，因此，其输入信息有正负，跟随之后的输入信号与基准电压进行叠加，这里基准电压设置为2.5V，再通过电阻R19和电阻R22两个相等的电阻，将叠加后的信号电压除以2；随后通过放大器U7A再放大两倍得到叠加2.5V的信号，将采样信号和基准电压进行叠加，可以得到采样信号的正负值，方便在显示器显示上描绘出波形图。

之所以将基准电压设定为2.5V，是因为采样信号电压的范围是-2.5V～2.5V，叠加一个2.5V的电压后，能够降低中央处理器的计算复杂度，从而提高中央处理器的性能，降低成本；通过叠加后均分信号电压，再放大信号，能够减少干扰信号。

电源电路为通过电池来给系统提供电源，同时在不启用系统时，能够自动断电；同时系统未操作时，显示会自动降低亮度达到节省电源的效果。

请参照图4所示，所述电源电路包括电池、双刀双掷开关S1、电解电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D2、二极管D1以及比较器A1、NPN三极管Q1和NPN三极管Q2，所述双刀双掷开关S1包括第一动触点、第二动触点、与第一动触点配合的第一静触点和第二静触点、与第二动触点配合的第三静触点和第四静触点，所述电池的正极连接至第一动触点，所述第一静触点和第三静触点相连接，所述电解电容C1的正极连接至第二动触点，所述电池的负极和电解电容C1的负极均接地；所述第四静触点通过二极管D2连接至NPN三极管Q2的集电极，所述NPN三极管Q2的发射极连接至第二静触点；所述电阻R5和电阻R2串联后的一端接地，另一端连接至NPN三极管Q2的发射极和第二静触点之间；所述电阻R1的一端接地，另一端连接至第四静触点和二极管D2之间；所述比较器A1的同相输入端连接至第四静触点和二极管D2之间，所述比较器A1的反相输入端连接至电阻R5和电阻R2之间，所述比较器A1的输出端通过电阻R3连接至NPN三极管Q1的基极；所述NPN三极管Q1的集电极通过电阻R4连接至NPN三极管Q2的基极，所述NPN三极管Q1的发射极通过二极管D1接地。

其中电阻R1和电解电容C1组成了一个类似的定时器的功能；NPN三极管Q1和NPN三极管Q2组成了一个类似电子开关的功能；其主要是通过充放电的方式，再使用比较器A1来比较电容放电的程度，来控制NPN三极管Q1和NPN三极管Q2的导通与否，从而达到系统自动关闭的效果。

具体的，当双刀双掷开关S1置于“关”时(第一动触点连接至第一静触点，第二动触点连接至第三静触点)，电池对电解电容C1进行充电，使电解电容C1两端的电压等于电池电压。当双刀双掷开关S1置于“开”时(第一动触点连接至第二静触点，第二动触点连接至第四静触点)，电解电容C1接至比较器A1的同相输入端(A)，同时也通过电阻R1放电。电阻R2和电阻R5分压至约1.5V的电压加到运放的反相输入端(B)，刚开机时同相输入端(A)的电压大于反相输入端(B)的电压，比较器A1输出高电平，使NPN三极管Q1和NPN三极管Q2都导通，NPN三极管Q2的集电极输出电压给其他部件供电。

随着电解电容C1不断放电，同相输入端(A)的电压不断下降，当同相输入端(A)电压小于反相输入端(B)的电压时，比较器A1输出低电平，NPN三极管Q2输出低电平，然后使系统自动关闭，从而增加电源的使用时间。

上述涌流检测系统实现涌流检测方法，包括以下步骤：

a)当需要采样涌流的时候，将系统连接到所需要测试的线路上，接线方式非常简单，由于外形与钳形表类似，因此只需要将电流钳钳即安装有电流互感器的钳形位置)在待测试的线路上即可。

b)将电源电路开启，然后按下启动涌流检测按键。

c)检测电路会根据电流钳采集到的电流进行转换，然后将转换后的电压信号通过ADC接口，并且以2.5V为基准信号，通过比较器来输入到中央处理器中，中央处理器获取到电流钳采集的数据后，会根据当前数据进行分析，获取过程中最大值、最小值、平均值及有效值；其中实施数据会通过数据传输的方式，将其显示在液晶显示屏上。可以计算出当前的电流是多少以及采样过程中，单点最大最小值；此过程中，如果出现一个超过最大值一定倍数(倍数根据电流钳的变比、投入电容的容量、以及参考系数：超过5％的电流值来计算得到)的值时，认为这段时间为出现涌流的时候，并且能够捕获到涌流的值；否则认为无涌流出现。

在步骤c)过程中，中央处理器一直采样电流钳所获取的电流值，并且记录当前的电流大小及其最大值、最小值；电流幅值及其最大值、最小值。

d)如果出现涌流，则系统能够将该段电流数据通过显示器显示出来，并且中央处理器能够计算最大涌流值和最小涌流值，以及涌流数据波形，并在显示器进行显示，同时记录于存储器中。计算最大涌流值的方法是：通过检测电路采集的电流最大值和最小值来计算正涌流和负涌流，再根据所述正涌流和负涌流的比较结果，得到最大涌流值。

出现涌流的情况为以下的任一种：

所述电流信息连续超过最大阈值的次数达到预设次数；

所述电流信息连续低于最小阈值的次数达到预设次数。

其中，预设次数设定为3次。

最大阈值和最小阈值的获取方法是：

根据投入的电力电容容量，计算出电力电容的电流值；将所述电流最大值加上参考电流值，得到最大阈值，将所述最小值减去参考电流值，得到最小阈值。参考电流值为所述电力电容的电流值乘以一个预设系数(例如5％)得到的电流值。

e)如果没有出现涌流，则系统的显示器会显示当前的电流波形，直到系统自动关闭或者到使用者按下停止检测涌流按键，从而结束采样。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种涌流检测系统，其特征在于包括：检测电路、电源电路、存储器、显示器、通讯模块以及中央处理器，所述检测电路、存储器、显示器以及通讯模块均与中央处理器电性连接；其中，

所述检测电路用于检测投入电力电容的待测试线路的电流；

所述中央处理器接收电流信息并将电流信息通过显示器进行显示，通过存储器进行存储，通过通讯模块发送至远端服务器或终端设备，所述远端服务器或终端设备还可以通过通讯模块经由中央处理器读取存储器内存储的数据；

所述电源电路为检测电路、存储器、显示器、通讯模块以及中央处理器提供能量；

所述检测电路包括电流检测电路和采样电路，所述电流检测电路采集投入电力电容的待测试线路的电流并将所述电流通过采样电路传送给中央处理器；

所述电流检测电路包括电流互感器以及瞬态二极管D29、滤波电容C20、采样电阻R76和上拉电阻R75，所述电流互感器的一次侧连接至所述待测试线路上，所述电流互感器的二次侧通过上拉电阻R75连接至采样电路的输入端，所述瞬态二极管D29的负极、电容C20的一端以及采样电阻R76的一端均连接至电流互感器的二次侧和上拉电阻R75之间，所述瞬态二极管D29的正极、电容C20的另一端以及采样电阻R76的另一端均接地；

所述采样电路包括片选芯片U6、放大器U7B、放大器U7A以及电阻R19和电阻R22，所述片选芯片U6的输入端通过上拉电阻R75连接至电流互感器的二次侧，所述片选芯片U6的输出端连接至放大器U7B的同相输入端，所述放大器U7B的反相输入端和放大器U7B的输出端连接，所述放大器U7B的输出端通过电阻R19连接至放大器U7A的同相输入端，所述电阻R22的一端连接至放大器U7A的同相输入端和电阻R19之间，所述电阻R22的另一端连接至外部的基准电压源，所述放大器U7A的输出端连接至中央处理器的ADC端口；

所述电源电路包括电池、双刀双掷开关S1、电解电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D2、二极管D1以及比较器A1、NPN三极管Q1和NPN三极管Q2，所述双刀双掷开关S1包括第一动触点、第二动触点、与第一动触点配合的第一静触点和第二静触点、与第二动触点配合的第三静触点和第四静触点，所述电池的正极连接至第一动触点，所述第一静触点和第三静触点相连接，所述电解电容C1的正极连接至第二动触点，所述电池的负极和电解电容C1的负极均接地；所述第四静触点通过二极管D2连接至NPN三极管Q2的集电极，所述NPN三极管Q2的发射极连接至第二静触点；所述电阻R5和电阻R2串联后的一端接地，另一端连接至NPN三极管Q2的发射极和第二静触点之间；所述电阻R1的一端接地，另一端连接至第四静触点和二极管D2之间；所述比较器A1的同相输入端连接至第四静触点和二极管D2之间，所述比较器A1的反相输入端连接至电阻R5和电阻R2之间，所述比较器A1的输出端通过电阻R3连接至NPN三极管Q1的基极；所述NPN三极管Q1的集电极通过电阻R4连接至NPN三极管Q2的基极，所述NPN三极管Q1的发射极通过二极管D1接地。

2.一种应用权利要求1所述的涌流检测系统进行检测的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将检测电路的输入端连接到待测试的线路上，开启电源电路；

中央处理器接收检测电路采集的电流信息，并将所述电流信息在显示器进行显示，同时，中央处理器对所述电流信息进行分析，获取采集过程中电流最大值、最小值、平均值以及有效值；

当出现涌流时，中央处理器确定最大涌流值和最小涌流值，以及涌流数据波形，并在显示器进行显示，同时记录于存储器中；所述出现涌流的情况为以下的任一种：

所述电流信息连续超过最大阈值的次数达到预设次数；

所述电流信息连续低于最小阈值的次数达到预设次数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述最大阈值的获取方法是：

根据投入的电力电容容量，计算出电力电容的电流值；

将所述电流最大值加上参考电流值，得到最大阈值，所述参考电流值为所述电力电容的电流值乘上一预设系数得到的电流值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述最小阈值的获取方法是：

根据投入的电力电容容量，计算出电力电容的电流值；

将所述最小值减去参考电流值，得到最小阈值，所述参考电流值为所述电力电容的电流值乘上一预设系数得到的电流值。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述预设系数为5％。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定最大涌流值的方法是：

通过检测电路采集的电流最大值和最小值来计算正涌流和负涌流，再根据所述正涌流和负涌流的比较结果，确定最大涌流值。