CN115097355A - 电流互感器断线检测电路及电路驱动方法 - Google Patents

电流互感器断线检测电路及电路驱动方法 Download PDF

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CN115097355A CN202210703257.8A CN202210703257A CN115097355A CN 115097355 A CN115097355 A CN 115097355A CN 202210703257 A CN202210703257 A CN 202210703257A CN 115097355 A CN115097355 A CN 115097355A
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于德斌
王伟
江险峰
刘人恺
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Abstract

本发明公开了一种电流互感器断线检测电路及电路驱动方法，包括：固态继电器、与固态继电器连接的第一电阻、与第一电阻连接的第二电阻、与第二电阻连接的比较器子电路；第二电阻与比较器子电路的连接处为电压采样点；固态继电器的第一触点端与电流互感器的第一端连接，比较器子电路的输入端与电流互感器的第二端连接；固态继电器用于基于使能控制信号，通断第一触点端与第二触点端；比较子电路在第一触点端与第二触点端处于导通状态下，根据电流互感器的型号确定参考电压的大小，并根据参考电压调整比较子电路中电位器接入比较器的反相输入端的目标电阻值，根据目标电阻值与电压采样点的电压，确定电流互感器是否断线。

Description

电流互感器断线检测电路及电路驱动方法
技术领域
本发明涉及电路检测技术领域，具体为一种电流互感器断线检测电路及电路驱动方法。
背景技术
电流传感器（Current Transformer，简称CT）是一种依据电磁感应原理,将一次侧大电流转换成二次侧小电流进行电路电流测量的元器件。相关技术中，通过在电路中设置电流传感器，采集电流互感器的电流，并根据是否存在电流确定电流互感器是否断线，然而在电流互感器的电流过小，或者接近于0时，会由于电流过小引起误判。
发明内容
针对现有技术电流过小引起误判的技术问题，本发明提供了电流互感器断线检测电路及电路驱动方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明实施例第一方面，提供一种电流互感器断线检测电路，所述检测电路包括：
固态继电器、第一端与所述固态继电器的第一触点端连接的第一电阻、第一端与所述第一电阻的第二端连接的第二电阻、与所述第二电阻的第二端连接的比较器子电路；
其中，所述第二电阻的第二端与所述比较器子电路的连接处为电压采样点；
所述固态继电器的第一触点端与电流互感器的第一端连接，所述比较器子电路的输入端与所述电流互感器的第二端连接；
所述固态继电器的第二触点端和第一线圈端均接电源，所述固态继电器的第二线圈端接单片机使能控制端；
所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端均接地；
所述固态继电器，用于基于使能控制信号，通断所述第一触点端与所述第二触点端；
所述比较子电路，用于在所述第一触点端与所述第二触点端处于导通状态下，根据电流互感器的型号确定参考电压的大小，并根据参考电压调整比较子电路中电位器接入比较器的反相输入端的目标电阻值，根据所述目标电阻值与所述电压采样点的电压，确定所述电流互感器是否断线。
优选地，所述比较子电路包括：
第三电阻、正相输入端与所述第三电阻的第一端连接的比较器、第一端与所述比较器的反相输入端连接的第四电阻、变化电阻端与所述第四电阻的第二端连接的电位器、第一端与所述电位器的输入端连接的第五电阻；
其中，所述第三电阻的第二端被配置为所述比较子电路的输入端，用于与所述电压采样点连接，所述第五电阻的第二端与所述比较器的输出端连接，所述电位器的输出端接地，所述第五电阻的第一端接电源，其中，所述电位器经所述第四电阻接入所述比较器的反相输入端的电阻决定所述参考电压的大小。
优选地，所述第三电阻和所述第四电阻为1KΩ，所述电位器最大电阻值为10KΩ，所述第五电阻为10KΩ。
优选地，所述电压采样点的电压V可以通过如下公式计算：
V=R2*Vcc/（RCT+R2）
其中，Vcc为电源电压，RCT为电流互感器的电阻值，R2为第二电阻的电阻值。
优选地，所述第一电阻和所述第二电阻均为49.9Ω。
优选地，所述固态继电器为KAQY212A。
优选地，所述固态继电器的第一线圈端通过电阻R37接电源，所述电阻R37为150Ω。
本发明实施例第二方面，提供一种电流互感器断线检测电路的驱动方法，应用于第一方面中任意一项所述的所述电流互感器断线检测电路，所述驱动方法包括：
基于单片机输入的使能控制信号，使得固态继电器的线圈有电流流过；
在所述固态继电器的线圈有电流流过的情况下，所述固态继电器的第一触点端与第二触点端导通；
在第一电阻与第二电阻均有电压的情况下，采集电压采样点的电压；
将电压采样点的电压输入比较器子电路中，并根据电流互感器的型号调整比较子电路中参考电阻接入比较器的反相输入端的目标电阻值；
基于输入比较子电路的工作电力，根据目标电阻值与所述电压采样点的电压，确定所述电流互感器是否断线。
优选地，所述基于单片机输入的使能控制信号，使得固态继电器的线圈有电流流过的步骤，包括：
在所述单片机输入的使能控制信号为低电平信号的情况下，所述固态继电器的第一线圈端所接3.3V电源提供的电力加在所述固态继电器的线圈上，使得固态继电器的线圈有电流流过。
有益效果
本发明提供了电流互感器断线检测电路及电路驱动方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
通过固态继电器用于基于使能控制信号，通断第一触点端与第二触点端；比较子电路在第一触点端与第二触点端处于导通状态下，根据电流互感器的型号确定参考电压的大小，并根据参考电压调整比较子电路中电位器接入比较器的反相输入端的目标电阻值，根据目标电阻值与电压采样点的电压，确定电流互感器是否断线。可以准确、有效地确定电流互感器是否断线，并且可以根据电流互感器的型号，调整电位器的目标电阻值，不会因为电流较小引起的误差而无法判断。从而提高了电流互感器通断确定的准确性和便捷性。
附图说明
图1为根据本发明提供的一种电流互感器断线检测电路的电路图。
图2为根据本发明提供的一种电流互感器断线检测电路的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种电流互感器断线检测电路，参见图1所示，所述检测电路100包括：
固态继电器U6、第一端与所述固态继电器U6的第一触点端连接的第一电阻R1、第一端与所述第一电阻R1的第二端连接的第二电阻R2、与所述第二电阻R2的第二端连接的比较器子电路101；
其中，所述第二电阻R2的第二端与所述比较器子电路101的连接处为电压采样点；
所述固态继电器U6的第一触点端与电流互感器的第一端连接，所述比较器子电路101的输入端与所述电流互感器的第二端连接；
所述固态继电器U6的第二触点端和第一线圈端均接电源，所述固态继电器U6的第二线圈端接单片机使能控制端；
其中，电源的电压可以为3.3v。所述固态继电器U6的第一线圈端通过一固定电阻与电源连接。
所述第一电阻R1的第二端以及所述第二电阻R2的第一端均接地；
所述固态继电器U6，用于基于使能控制信号，通断所述第一触点端与所述第二触点端；
所述比较子电路101，用于在所述第一触点端与所述第二触点端处于导通状态下，根据电流互感器的型号确定参考电压的大小，并根据参考电压调整比较子电路中电位器接入比较器的反相输入端的目标电阻值，根据所述目标电阻值与所述电压采样点的电压，确定所述电流互感器是否断线。
通过固态继电器用于基于使能控制信号，通断第一触点端与第二触点端；比较子电路在第一触点端与第二触点端处于导通状态下，根据电流互感器的型号确定参考电压的大小，并根据参考电压调整比较子电路中电位器接入比较器的反相输入端的目标电阻值，根据目标电阻值与电压采样点的电压，确定电流互感器是否断线。可以准确、有效地确定电流互感器是否断线，并且可以根据电流互感器的型号，调整电位器的目标电阻值，不会因为电流较小引起的误差而无法判断。从而提高了电流互感器通断确定的准确性和便捷性。
在一种实施方式中，参见图1所示，所述比较子电路101包括：
第三电阻R3、正相输入端与所述第三电阻的第一端连接的比较器U1、第一端与所述比较器U1的反相输入端连接的第四电阻R4、变化电阻端与所述第四电阻R4的第二端连接的电位器RX、第一端与所述电位器RX的输入端连接的第五电阻R5；
其中，所述第三电阻R3的第二端被配置为所述比较子电路101的输入端，用于与所述电压采样点连接，所述第五电阻R5的第二端与所述比较器U1的输出端连接，所述电位器RX的输出端接地，所述第五电阻R5的第一端接电源，其中，所述电位器RX经所述第四电阻R4接入所述比较器U1的反相输入端的电阻决定所述参考电压的大小。
在一种实施方式中，可以将多个比较子电路101可以封装在一起，多个比较子电路101共用一个电位器和共用一个第三电阻，而多个比较子电路分别配置第五电阻，从而可以同时对多个电流继电器是否断线测试。例如，将4个比较子电路101封装在一起。
在一种实施方式中，所述第三电阻和所述第四电阻为1KΩ，所述电位器最大电阻值为10KΩ，所述第五电阻为10KΩ。
在一种实施方式中，所述电压采样点的电压V可以通过如下公式计算：
V=R2*Vcc/（RCT+R2）
其中，Vcc为电源电压，RCT为电流互感器的电阻值，R2为第二电阻的电阻值。
在一种实施方式中，所述第一电阻和所述第二电阻均为49.9Ω。
在一种实施方式中，所述固态继电器为KAQY212A。
在一种实施方式中，所述固态继电器的第一线圈端通过电阻R37接电源，所述电阻R37为150Ω。
基于相同的发明构思，本公开实施例还提供一种电流互感器断线检测电路的驱动方法，图2为根据本发明提供的一种电流互感器断线检测电路的驱动方法的流程图，应用于上述实施例中任意一项所述的所述电流互感器断线检测电路，参见图2所示，所述驱动方法包括以下步骤：
在步骤S21中，基于单片机输入的使能控制信号，使得固态继电器的线圈有电流流过；
其中，单片机在输出高电平信号时，电流互感器断线检测电路处于非工作状态，此时第一触点端与第二触点端断开；单片机在输出低电平信号时，电流互感器断线检测电路处于工作状态，此时第一触点端与第二触点端闭合。
在步骤S22中，在所述固态继电器的线圈有电流流过的情况下，所述固态继电器的第一触点端与第二触点端导通；
第一触点端与第二触点端导通的情况下，电流互感器由于视周期性导通元器件，第一电阻和第二电阻交替产生电流，即第一电阻和第二电阻各占半个周期的电流，而第一电阻与固态继电器端串联，因而第一电阻两端具备常电，第一电阻的两端的电压呈现周期性增加，其周期为电流互感器导通周期的一半。
在步骤S23中，在第一电阻与第二电阻均有电压的情况下，采集电压采样点的电压；
可以采集电压采样点的电压作为测试电压。
在步骤S24中，将电压采样点的电压输入比较器子电路中，并根据电流互感器的型号调整比较子电路中参考电阻接入比较器的反相输入端的目标电阻值；
其中，根据电流互感器的型号能够确定电流互感器的内阻，进而可以根据第二电阻与电流互感器的内阻，确定电压采样点的大致电压，进而调整电位器接入比较器的反相输入端的电阻值，该电阻值可以为电位器的输入端到变化电阻端的电阻。如图1所示的，电位器中靠近比较器子电路的工作电力输入端的电阻为接入比较器的反相输入端的电阻。
在步骤S25中，基于输入比较子电路的工作电力，根据目标电阻值与所述电压采样点的电压，确定所述电流互感器是否断线。
其中，比较子电路的工作电力的电压为3.3-5v。
例如，在比较子电路中比较器输出为1的情况下，确定所述电流互感器未断线，为正常工作状态；在比较子电路中比较器输出为0的情况下，确定所述电流互感器断线，为非正常工作状态。
在其中一种实施方式中，在步骤S21中，所述基于单片机输入的使能控制信号，使得固态继电器的线圈有电流流过的步骤，包括：
在所述单片机输入的使能控制信号为低电平信号的情况下，所述固态继电器的第一线圈端所接3.3V电源提供的电力加在所述固态继电器的线圈上，使得固态继电器的线圈有电流流过。
在本公开实施例中，单片机可以输出0-0.25v的低电平信号使能控制信号。低电平信号必须远远低于3.3V电源，从而产生足够大的电流，以使得固态继电器的线圈产生足够的吸力，使第一触点端与第二触点端能够闭合。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种电流互感器断线检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：
固态继电器、第一端与所述固态继电器的第一触点端连接的第一电阻、第一端与所述第一电阻的第二端连接的第二电阻、与所述第二电阻的第二端连接的比较器子电路；
其中，所述第二电阻的第二端与所述比较器子电路的连接处为电压采样点；
所述固态继电器的第一触点端与电流互感器的第一端连接，所述比较器子电路的输入端与所述电流互感器的第二端连接；
所述固态继电器的第二触点端和第一线圈端均接电源，所述固态继电器的第二线圈端接单片机使能控制端；
所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端均接地；
所述固态继电器，用于基于使能控制信号，通断所述第一触点端与所述第二触点端；
所述比较子电路，用于在所述第一触点端与所述第二触点端处于导通状态下，根据电流互感器的型号确定参考电压的大小，并根据参考电压调整比较子电路中电位器接入比较器的反相输入端的目标电阻值，根据所述目标电阻值与所述电压采样点的电压，确定所述电流互感器是否断线。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较子电路包括：
第三电阻、正相输入端与所述第三电阻的第一端连接的比较器、第一端与所述比较器的反相输入端连接的第四电阻、变化电阻端与所述第四电阻的第二端连接的电位器、第一端与所述电位器的输入端连接的第五电阻；
其中，所述第三电阻的第二端被配置为所述比较子电路的输入端，用于与所述电压采样点连接，所述第五电阻的第二端与所述比较器的输出端连接，所述电位器的输出端接地，所述第五电阻的第一端接电源，其中，所述电位器经所述第四电阻接入所述比较器的反相输入端的电阻决定所述参考电压的大小。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第三电阻和所述第四电阻为1KΩ，所述电位器最大电阻值为10KΩ，所述第五电阻为10KΩ。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压采样点的电压V可以通过如下公式计算：
V=R2*Vcc/（RCT+R2）
其中，Vcc为电源电压，RCT为电流互感器的电阻值，R2为第二电阻的电阻值。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻均为49.9Ω。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的电路，其特征在于，所述固态继电器为KAQY212A。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的电路，其特征在于，所述固态继电器的第一线圈端通过电阻R37接电源，所述电阻R37为150Ω。
8.一种电流互感器断线检测电路的驱动方法，其特征在于，应用于权利要求1-7中任意一项所述的所述电流互感器断线检测电路，所述驱动方法包括：
基于单片机输入的使能控制信号，使得固态继电器的线圈有电流流过；
在所述固态继电器的线圈有电流流过的情况下，所述固态继电器的第一触点端与第二触点端导通；
在第一电阻与第二电阻均有电压的情况下，采集电压采样点的电压；
将电压采样点的电压输入比较器子电路中，并根据电流互感器的型号调整比较子电路中参考电阻接入比较器的反相输入端的目标电阻值；
基于输入比较子电路的工作电力，根据目标电阻值与所述电压采样点的电压，确定所述电流互感器是否断线。
9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述基于单片机输入的使能控制信号，使得固态继电器的线圈有电流流过的步骤，包括：
在所述单片机输入的使能控制信号为低电平信号的情况下，所述固态继电器的第一线圈端所接3.3V电源提供的电力加在所述固态继电器的线圈上，使得固态继电器的线圈有电流流过。
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