CN113625202B - 一种电流互感器的极性检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流互感器的极性检测装置，包括直流供电模块、一次侧加载控制模块、二次侧同步控制模块和二次侧检测监测模块，所述直流供电模块用于给一次侧、二次侧各模块供电，及向一次侧加载控制模块提供放电加载电压；所述一次侧加载控制模块用于无线接收二次侧同步控制模块的控制指令，并根据控制指令执行控制电流互感器一次侧的加压加载；所述二次侧同步控制模块用于向一次侧加载控制模块无线发送控制指令，并同步启动二次侧检测监测模块；所述二次侧检测监测模块用于电池电量的监测、被测电流互感器二次测的极性检测和显示，实现了安全、准确的进行电流互感性极性功能的校验，克服当前进行电流互感性极性校验的困难问题。

Description

一种电流互感器的极性检测装置

技术领域

本发明涉及互感器检测技术领域，具体为一种电流互感器的极性检测装置。

背景技术

电流互感器是电力系统的重要设备之一，广泛应用在测控、继电保护、电能计量、故障录波等二次设备应用方面，电流互感器两个重要特性是变比和极性，其正确与否直接影响着电力二次设备的准确性及电力系统安全可靠运行，所以在电力系统相关规程中，电流互感器在交接验收、定检检修前后投运前都需做极性试验，且都是重要试验项目。

目前，对于电流互感器极性快速检测方法及仪器，一般采用的直流指针法，直接将220V交流市电接入直流系统内，其存在的问题有：其一，操作风险大——需要人工驳接市电电源，存在人身触电风险；其二，测试不可靠——人工驳接市电，临时接线不可靠；其三，测试结果不准确——交流窜入门槛值为10V，与所加220V具有很大偏差，不能准确校验门槛值。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电流互感器的极性检测装置，可提高电流互感器的极性检测时的安全性。

为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：

一种电流互感器的极性检测装置，包括直流供电模块、一次侧加载控制模块、二次侧同步控制模块和二次侧检测监测模块，所述一次侧加载控制模块和二次侧检测监测模块均具有与被测电流互感器连接的接口；所述直流供电模块用于给一次侧加载控制模块、二次侧同步控制模块和二次侧检测监测模块供电，及向一次侧加载控制模块提供放电加载电压；所述一次侧加载控制模块用于无线接收二次侧同步控制模块的控制指令，并根据控制指令执行控制电流互感器一次侧的加压加载；所述二次侧同步控制模块用于向一次侧加载控制模块无线发送控制指令，并同步启动二次侧检测监测模块；所述二次侧检测监测模块用于电池电量的监测、被测电流互感器二次测的极性检测和显示；

所述一次侧加载控制模块包括信号接收单元和继电器控制单元，所述信号接收单元接收到控制指令时，所述继电器控制单元控制继电器的一无源输出接点的合与断，实现对被测电流互感器的一次侧是否瞬间加压，并通过被测电流互感器的二次侧反馈至二次侧检测监测模块，以被二次侧同步控制模块同步检测被测电流互感器的二次侧的电流流向以判断极性；

所述二次侧同步控制模块包括信号发射单元和同步检测启动单元，由所述信号发射单元将二次侧同步控制模块的控制信号发送给信号接收单元，所述同步检测启动单元同步控制二次侧检测监测模块同步启动；

所述继电器控制单元包括第一控制芯片、第一晶振、第一三极管、第一电容，所述第一控制芯片的RFIN脚连接信号接收单元，所述第一控制芯片的XIN脚通过第一晶振接地，所述第一控制芯片的VDD脚通过第一电容接地，所述第一控制芯片的DOUT脚连接第一三极管和基极，所述第一三极管的集电极连接继电器线圈，所述第一三极管的发射极接地；第一控制芯片U1可采用型号为CMT2210LC的射频接收芯片；

所述同步检测启动单元包括启动开关，所述启动开关的一端连接第二控制芯片的K0脚，启动开关的另一端电源模块和二次侧检测监测模块,所述启动开关K1可直接利用继电器的另一对常开触点、在继电器启动时吸合导通；

所述信号接收单元包括第一天线、第一电感、第二电感、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一控制芯片的RFIN脚通过第二电容连接第一天线和第二电感的一端、也通过第一电感接地、还通过第三电容接地，所述第二电感的另一端接地，所述第四电容与第二电感并联；二次侧的控制按键按下时，使信号发射单元发射控制信号，使第一天线接收到信号，并第一控制芯片处理结果为加载指令时，使第一三极管导通，使继电器动作，使继电器的常开触点闭合，使一次侧供电单元对被测电流互感器的一次侧放电，同时使启动开关闭合，使检测单元开始检测；

所述信号发射单元包括第二控制芯片、第二晶振、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五电容、第六电容、第三电感、第四电感、第五电感和第六电感，所述第二控制芯片的TXD脚通过第一电阻连接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接第三电阻的一端、也通过第二晶振连接第三三极管的基极和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接电源模块、第三电感的一端、第四电感的一端、第五电感的一端，所述第三三极管的发射极连接第三电阻的另一端，所述第三三极管的集电极连接第三电感的另一端、也通过第四电容连接第四三极管的基极，第四三极管的集电极连接第四电感的另一端、也通过第五电容连接第五三极管的基极，第五三极管的集电极连接第五电感的另一端、还依次通过第六电容和第六电感连接第二天线，所述第二控制芯片的第K0脚、第K1脚、第K2脚、第K3脚各通过一开关连接电源模块；

所述二次侧检测监测模块包括检测单元和显示单元，所述检测单元用于对电池电量和被测电流互感器的二次侧的电流流向检测，并由显示单元显示以判断电流互感器极性；所述显示单元为不同颜色的发光二极管或显示屏，通过不同的显示表示被测电流互感器的极性；

所述检测单元包括微欧表和第四电阻，所述微欧表的第一输入端连接二次侧检测监测模块的二次侧第一接口、也通过第四电阻连接微欧表的第二输入端，微欧表的第二输入端通过启动开关连接二次侧检测监测模块的二次侧第二接口。

作为本发明再进一步的改进，所述直流供电模块包括一次侧供电单元和二次侧供电单元，所述一次侧供电单元连接一次侧加载控制模块、二次侧同步控制模块和被测电流互感器的一次侧，所述二次侧供电单元连接二次侧同步控制模块和二次侧检测监测模块。

本发明直接使用直流供电模块无需搭接交流市电，可以安全、准确的进行电流互感性极性功能的校验，具备一次侧、二次侧关联控制功能、极性状态保持功能、便携大容量锂电池供电功能，克服当前进行电流互感性极性校验的困难问题。

附图说明

图1为本发明提供的电流互感器的极性检测装置的结构框图。

图2为本发明提供的电流互感器的极性检测装置的一次侧电路示意简图。

图3为本发明提供的电流互感器的极性检测装置的二次侧电路示意简图。

图4为本发明提供的电流互感器的极性检测装置中一次侧供电单元或二次侧供电单元的电路示意图。

图5为本发明提供的电流互感器的极性检测装置的一次侧加载控制模块的电路原理图。

图6为本发明提供的电流互感器的极性检测装置的信号发射单元的电路原理图。

附图标注说明：

供电模块1、一次侧加载控制模块2、二次侧同步控制模块3、二次侧检测监测模块4、被测电流互感器5、信号接收单元21、继电器控制单元22、信号发射单元31、同步检测启动单元32、第一控制芯片U1、第一晶振X1、第一三极管Q1、第一电容C1、继电器线圈KM、第一天线Y1、第一电感L1、第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第二控制芯片U2、第二晶振X2、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电容C5、第六电容C6、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6启动开关K1、检测单元41、显示单元42、第四电阻R4、电池BAT、三端稳压源U3、第一二极管D1、第二二极管D2。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

本发明提供的电流互感器的极性检测装置，解决当前对于电流互感性极性校验测试采用零散搭接线路、人工对讲等方法中的人为错误风险、不可靠、不准确等问题，由二次侧同时控制和测量监视结果，可用作电流互感性极性校验交接验收、检修验收、维修验证的检验工具，适用于变电站的电流互感性极性校验的场合。

请参阅图1至图3，本发明提供的电流互感器的极性检测装置，包括直流供电模块1、一次侧加载控制模块2、二次侧同步控制模块3和二次侧检测监测模块4，所述一次侧加载控制模块2和二次侧检测监测模块4均具有与被测电流互感器5连接的接口P1、P2、P3、P4；所述直流供电模块1连接一次侧加载控制模块2、二次侧同步控制模块3和二次侧检测监测模块4，所述二次侧同步控制模块3连接二次侧检测监测模块4。

所述直流供电模块1用于给一次侧加载控制模块2、二次侧同步控制模块3和二次侧检测监测模块4供电，及向一次侧加载控制模块2提供放电加载电压。所述直流供电模块1用于提供12V、5V、3.3V直流电给各工作模块。所述一次侧加载控制模块2用于无线接收二次侧同步控制模块3的控制指令，并根据控制指令执行控制电流互感器一次侧的加压加载；所述二次侧同步控制模块3用于向一次侧加载控制模块2无线发送控制指令，并同步启动二次侧检测监测模块4；所述二次侧检测监测模块4用于电池BAT电量的监测、被测电流互感器5二次测的极性检测和显示。

本发明电流互感器的极性检测装置在一次侧通过直流供电模块1和一次侧加载控制模块2快速加载直流低压供电，二次侧通过远距离无线通信控制一次侧的加电与断电、二次侧信号采集与测量其极性状态并保持状态信号。

请一并参阅图4，所述直流供电模块1包括一次侧供电单元和二次侧供电单元，所述一次侧供电单元连接一次侧加载控制模块2、二次侧同步控制模块3和被测电流互感器5的一次侧，所述二次侧供电单元连接二次侧同步控制模块3和二次侧检测监测模块4。

所述一次侧供电单元、二次侧供电单元的电路绘成相同均通过电池BAT直接供电，一次侧供电单元供给一次侧加载控制模块2供电外，还作为被测电流互感器5一次侧的放电电源，即供被测电流互感器5一次侧加载电压。

请继续参阅图1至图4，所述一次侧加载控制模块2包括信号接收单元21和继电器控制单元22，所述信号接收单元21接收到控制指令时，所述继电器控制单元22控制继电器的一无源输出接点的合与断，实现对被测电流互感器5的一次侧是否瞬间加压，并通过被测电流互感器5的二次侧反馈至二次侧检测监测模块4，以被二次侧同步控制模块3同步检测被测电流互感器5的二次侧的电流流向以判断极性。

所述二次侧同步控制模块3包括信号发射单元31和同步检测启动单元32，由所述信号发射单元31将二次侧同步控制模块3的控制信号发送给信号接收单元21，所述同步检测启动单元32同步控制二次侧检测监测模块4同步启动。

本发明采用12V电池BAT作为极性检测装置的电源，通过一二次侧成对设计供电，通过一次侧加载控制模块2快速将直流低压加电给被测电流互感的一次侧，二次侧同步控制模块3采用无线通信控制一次侧的接入与断开、二次侧检测监测模块4被测电流互感的极性状态，并显示二次信号的变化；如：当一次侧的直流低压加电给一次侧时，二次侧终端装置显示为正，断开时终端装置显示为负，表示装置红线接入正极、负端(即黑线端)接入的负极。同时，本发明采用无线控制的方式满足了电流互感器的一次侧、二次侧现场安装距离远，通过在二次侧控制，远距离在一次侧加载，及二次侧快速同步检测，满足极性检测要求，且12V低电压无需搭接市电，避免了触电风险。

请一并参阅图5，所述继电器控制单元22包括第一控制芯片U1、第一晶振X1、第一三极管Q1、第一电容C1和继电器，第一控制芯片U1可采用型号为CMT2210LC的射频接收芯片，其为一款即插即用型设备，无需寄存器配置或者手动调整，其反应灵敏度高。

所述第一控制芯片U1的RFIN脚连接信号接收单元21，所述第一控制芯片U1的XIN脚通过第一晶振X1接地，所述第一控制芯片U1的VDD脚通过第一电容C1接地，所述第一控制芯片U1的DOUT脚连接第一三极管Q1和基极，所述第一三极管Q1的集电极连接继电器线圈KM，所述第一三极管Q1的发射极接地。

所述信号接收单元21包括第一天线Y1、第一电感L1、第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，所述第一控制芯片U1的RF IN脚通过第二电容C2连接第一天线Y1和第二电感L2的一端、也通过第一电感L1接地、还通过第三电容C3接地，所述第二电感L2的另一端接地，所述第四电容C4与第二电感L2并联。所述第一电感L1、第二电感L2、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4构成LC滤波电路。

第一天线Y1接收的无线控制信号通过LC滤波电路滤波后由第一控制芯片U1处理，为识别无线控制信号为加载指令时，其DOUT脚输出高电平使第一三极管Q1导通，从而控制继电器的常开触点KC闭合给被测电流互感器5的一次侧瞬间加入一并12V低压直流电压，并通过被测电流互感器5反应到二次侧回路，以被二次侧检测监测模块4检测。

请一并参阅图6，所述信号发射单元31包括第二控制芯片U2、第二晶振X2、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第五电容C5、第六电容C6、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6。所述第二控制芯片U2可采用HS1527的遥控芯片，第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5均为NPN三极管，当遥控芯片的TXD脚输出高电平时，四个三极管均导通，使第二天线发射无线信号。

所述第二控制芯片U2的TXD脚通过第一电阻R1连接第二三极管Q2的基极，所述第二三极管Q2的集电极连接第三电阻R3的一端、也通过第二晶振X2连接第三三极管Q3的基极和第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接电源模块、第三电感L3的一端、第四电感L4的一端、第五电感L5的一端，所述第三三极管Q3的发射极连接第三电阻R3的另一端，所述第三三极管Q3的集电极连接第三电感L3的另一端、也通过第四电容C4连接第四三极管Q4的基极，第四三极管Q4的集电极连接第四电感L4的另一端、也通过第五电容C5连接第五三极管Q5的基极，第五三极管Q5的集电极连接第五电感L5的另一端、还依次通过第六电容C6和第六电感L6连接第二天线，所述第二控制芯片U2的第K0脚、第K1脚、第K2脚、第K3脚各通过一开关连接电源模块。

所述同步检测启动单元32包括启动开关K1，所述启动开关K1的一端连接第二控制芯片U2的K0脚，启动开关K1的另一端电源模块和二次侧检测监测模块4。所述启动开关K1可直接利用继电器的另一对常开触点、在继电器启动时吸合导通，其也可以模拟开关、连接在VCC供电端和第五三极管Q5的发射极之间，在第五三极管Q5导通开关闭合。

二次侧的控制按键SB1按下时，使信号发射单元31发射控制信号，使第一天线Y1接收到信号，并第一控制芯片处理结果为加载指令时，使第一三极管Q1导通，使继电器动作，使继电器的常开触点KC闭合，使一次侧供电单元对被测电流互感器5的一次侧放电，同时使启动开关K1闭合，使检测单元开始检测。

所述二次侧检测监测模块4包括检测单元41和显示单元42(图中未标号)，所述检测单元41用于对电池BAT电量和被测电流互感器5的二次侧的电流流向检测，并由显示单元42显示以判断电流互感器极性。

所述检测单元41包括微欧表和第四电阻R4，所述微欧表的第一输入端连接二次侧检测监测模块4的二次侧第一接口P1、也通过第四电阻R4连接微欧表的第二输入端，微欧表的第二输入端通过启动开关K1连接二次侧检测监测模块4的二次侧第二接口P1。所述显示单元42可以是不同颜色的发光二极管，也可以是显示屏，通过不同的显示表示被测电流互感器5的极性。

请继续参阅图4，由于一次侧供电单元和二次侧供电单元的电路相同，图4仅示出了一个供电单元的电源。所述供电单元包括电池BAT、三端稳压源U3、第一二极管D1、第二二极管D2，所述电池BAT的正极连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接三端稳压源U3的输入脚，三端稳压源U3的输出脚连接一次侧加载控制模块2的供电端口或者二次侧同步控制模块3、二次侧检测监测模块4的供电端口。

所述电池BAT可采用12V锂电池BAT，在一次侧的锂电池BAT中具有专用的电池BAT监测电路和负载保护电路，不仅对电池BAT的容量进行监视，还可对蓄电池BAT对电流互感器一次线圈放电时的负载进行限流和过载保护。

在二次侧供电单元的输出端增设一DC-DC电压变换单元，将12V电压变换5V、3.3V低压电压供检测单元41供电使用。

本发明可以安全、准确的进行电流互感性极性功能的校验，具备一次侧、二次侧关联控制功能、极性状态保持功能、便携大容量锂电池供电功能，克服当前进行电流互感性极性校验的困难问题，其与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1.本发明采用12V锂电池的大容量可充电电池作为电源，实现了对极性检测装置的供电，同时还为被测电流互感器的一次侧提供足够电流和容量待加载电源；

2.本发明采用远距离通信技术，通过在二次侧控制一次侧加载、二次同步检测的方式，即信号发射单元将二次侧的控制信号发送给一次侧的信号接收单元，同时自动启动被测电流互感器的二次侧信号检测单元，避免安装在现场的被测电流互感器一二次侧距离较远带来校验难点；

3.本发明除了对电池电量的实时监测外，还通过与控制信号的同步检测自动控制技术，实现了被测电流互感器二次侧检测监测模块的信号快速同步检测、保持，并将其数据直观显示，检测更简便。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种电流互感器的极性检测装置，其特征在于，包括直流供电模块、一次侧加载控制模块、二次侧同步控制模块和二次侧检测监测模块，所述一次侧加载控制模块和二次侧检测监测模块均具有与被测电流互感器连接的接口；所述直流供电模块用于给一次侧加载控制模块、二次侧同步控制模块和二次侧检测监测模块供电，及向一次侧加载控制模块提供放电加载电压；所述一次侧加载控制模块用于无线接收二次侧同步控制模块的控制指令，并根据控制指令执行控制电流互感器一次侧的加压加载；所述二次侧同步控制模块用于向一次侧加载控制模块无线发送控制指令，并同步启动二次侧检测监测模块；所述二次侧检测监测模块用于电池电量的监测、被测电流互感器二次测的极性检测和显示；

所述一次侧加载控制模块包括信号接收单元和继电器控制单元，所述信号接收单元接收到控制指令时，所述继电器控制单元控制继电器的一无源输出接点的合与断，实现对被测电流互感器的一次侧是否瞬间加压，并通过被测电流互感器的二次侧反馈至二次侧检测监测模块，以被二次侧同步控制模块同步检测被测电流互感器的二次侧的电流流向以判断极性；

所述二次侧同步控制模块包括信号发射单元和同步检测启动单元，由所述信号发射单元将二次侧同步控制模块的控制信号发送给信号接收单元，所述同步检测启动单元同步控制二次侧检测监测模块同步启动；

所述继电器控制单元包括第一控制芯片、第一晶振、第一三极管、第一电容和继电器，所述第一控制芯片的RFIN脚连接信号接收单元，所述第一控制芯片的XIN脚通过第一晶振接地，所述第一控制芯片的VDD脚通过第一电容接地，所述第一控制芯片的DOUT脚连接第一三极管和基极，所述第一三极管的集电极连接继电器线圈，所述第一三极管的发射极接地；第一控制芯片U1可采用型号为CMT2210LC的射频接收芯片；

所述同步检测启动单元包括启动开关，所述启动开关的一端连接第二控制芯片的K0脚，启动开关的另一端电源模块和二次侧检测监测模块,所述启动开关为继电器的另一对常开触点、在继电器启动时吸合导通；

所述信号接收单元包括第一天线、第一电感、第二电感、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一控制芯片的RFIN脚通过第二电容连接第一天线和第二电感的一端、也通过第一电感接地、还通过第三电容接地，所述第二电感的另一端接地，所述第四电容与第二电感并联；二次侧的控制按键按下时，使信号发射单元发射控制信号，使第一天线接收到信号，并第一控制芯片处理结果为加载指令时，使第一三极管导通，使继电器动作，使继电器的常开触点闭合，使一次侧供电单元对被测电流互感器的一次侧放电，同时使启动开关闭合，使检测单元开始检测；

所述信号发射单元包括第二控制芯片、第二晶振、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第五电容、第六电容、第三电感、第四电感、第五电感和第六电感，所述第二控制芯片的TXD脚通过第一电阻连接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接第三电阻的一端、也通过第二晶振连接第三三极管的基极和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接电源模块、第三电感的一端、第四电感的一端、第五电感的一端，所述第三三极管的发射极连接第三电阻的另一端，所述第三三极管的集电极连接第三电感的另一端、也通过第四电容连接第四三极管的基极，第四三极管的集电极连接第四电感的另一端、也通过第五电容连接第五三极管的基极，第五三极管的集电极连接第五电感的另一端、还依次通过第六电容和第六电感连接第二天线，所述第二控制芯片的第K0脚、第K1脚、第K2脚、第K3脚各通过一开关连接电源模块；

所述二次侧检测监测模块包括检测单元和显示单元，所述检测单元用于对电池电量和被测电流互感器的二次侧的电流流向检测，并由显示单元显示以判断电流互感器极性；所述显示单元为不同颜色的发光二极管或显示屏，通过不同的显示表示被测电流互感器的极性；

所述检测单元包括微欧表和第四电阻，所述微欧表的第一输入端连接二次侧检测监测模块的二次侧第一接口、也通过第四电阻连接微欧表的第二输入端，微欧表的第二输入端通过启动开关连接二次侧检测监测模块的二次侧第二接口。

2.根据权利要求1所述的电流互感器的极性检测装置，其特征在于，所述直流供电模块包括一次侧供电单元和二次侧供电单元，所述一次侧供电单元连接一次侧加载控制模块、二次侧同步控制模块和被测电流互感器的一次侧，所述二次侧供电单元连接二次侧同步控制模块和二次侧检测监测模块。

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