CN203396891U - 互感器断线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种互感器断线检测装置，与互感器并联，该互感器断线检测装置包括输入电路、第一级放大电路、第二级放大电路和输出电路，输入电路接收由主控芯片提供的输入信号，该输入信号也提供给互感器。第一级放大电路连接到输入电路，第二级放大电路连接到第一级放大电路，输入信号经输入电路输出到第一级放大电路，第一级放大电路放大后输出给第二级放大电路，由第二级放大电路再次放大后输出给输出电路。输出电路对第二级放大电路的输出进行滤波后输出输出信号至主控芯片，主控芯片基于输出信号判断互感器是否断线。本实用新型的互感器断线检测装置能够在不影响控制器工作的状态下，实时、准确、方便的检测互感器连接是否正常。

Description

互感器断线检测装置

技术领域

本实用新型涉及低压电器技术领域，更具体地说，涉及一种互感器断线检测装置。

背景技术

互感器是开关电器的一个基本部件。互感器与控制开关动作的控制器需要使用导线连接，在工业场合中长期使用的情况下，很难保证该连接一直完好无损，一旦发生断线或接触不良，互感器不能有效处于工作状态，使断路器正常脱扣或故障过电流脱扣，就会带来巨大的安全隐患，而检测工作又必须在不影响设备工作的状态下进行，因而必须检测互感器是否断线，如断线就立即提供报警信息，便于及时排除故障，确保互感器长期工作的可靠性。

现有技术中的判断方法通常是采用差分放大的线路或采用固定电压一直加到互感器上，使用的判断电路比较复杂。也有一部分现有技术使用固定电压检测，或使用了两路电源判断、光耦检测等，其缺陷是不能控制判断且结构复杂、成本较高。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种能够在不停电，不影响控制器正常工作的情况下对互感器是否存在断线故障进行判断的检测装置。

根据本实用新型的一实施例，提出一种互感器断线检测装置，与互感器并联，该互感器断线检测装置包括输入电路、第一级放大电路、第二级放大电路和输出电路，输入电路接收由主控芯片提供的输入信号，该输入信号也提供给互感器。第一级放大电路连接到输入电路，第二级放大电路连接到第一级放大电路，输入信号经输入电路输出到第一级放大电路，第一级放大电路放大后输出给第二级放大电路，由第二级放大电路再次放大后输出给输出电路。输出电路对第二级放大电路的输出进行滤波后输出输出信号至主控芯片，主控芯片基于输出信号判断互感器是否断线。

在一个实施例中，输入电路包括第一电阻、第二电阻、第十一电阻和二极管。第十一电阻的第一端接收输入信号，第十一电阻的第二端连接到二极管的正极，二极管的负极连接到互感器的第一端和第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接到第二电阻的第一端，第二电阻的第二端和互感器的第二端接地，第一电阻的第二端和第二电阻）的第一端为输入电路的输出。

在一个实施例中，输入电路的输出通过第三电阻连接到第一级放大电路，第一级放大电路包括第一运算放大器、第四电阻、第五电阻。第三电阻连接到第一运算放大器的负输入管脚，第五电阻连接在第一运算放大器的正输入管脚和地之间，第四电阻连接在第一运算放大器的负输入管脚和输出管脚之间，第一运算放大器的正偏置管脚接+5V电压，第一运算放大器的负偏置管脚接-5V电压，第一运算放大器的输出管脚为第一级放大电路的输出。

在一个实施例中，第一级放大电路的输出通过第六电阻连接到第二级放大电路，第二级放大电路包括第二运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻。第六电阻连接到第二运算放大器的负输入管脚和第七电阻的第一端，第七电阻的第二端连接到基准电压，第九电阻连接在第二运算放大器的正输入管脚和地之间，第八电阻连接在第二运算放大器的负输入管脚和输出管脚之间，第二运算放大器的输出管脚为第二级放大电路的输出。

在一个实施例中，输出电路包括电容和第十电阻。电容的第一端连接到第二级放大电路的输出和第十电阻的第一端，第十电阻的第二端输出输出信号。

本实用新型的互感器断线检测装置能够在不影响控制器工作的状态下，实时、准确、方便的检测互感器连接是否正常，而不必让用户停止供电，再通过繁琐的拆卸框架断路器本体、及其控制器的方法检查互感器通断，来实现对互感器工作的检测，确保互感器长期工作的可靠性。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本实用新型的一实施例的互感器断线检测装置的电路结构图。

具体实施方式

本实用新型的主要设计思路是先检测电流互感器信号，然后将信号经平均处理后得到一个平衡的基准电压。在需要断线判断时，微处理器通过相应电路给出一个判断电平，如果电流互感器断线，则该基准电压会发生突变，因此检测这个基准电压就可以得出是否断线的结论。

本实用新型的实现方式如下，参考图1所示，图1揭示了根据本实用新型的一实施例的互感器断线检测装置的电路结构图。该互感器断线检测装置，与互感器L并联。该互感器断线检测装置包括输入电路、第一级放大电路、第二级放大电路和输出电路。

输入电路接收由主控芯片提供的输入信号INPUT，该输入信号INPUT也提供给互感器L。参考图1所示的实施例，输入电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第十一电阻R11和二极管D1。第十一电阻R11的第一端接收输入信号INPUT，第十一电阻R11的第二端连接到二极管D1的正极，二极管D1的负极连接到互感器L的第一端和第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接到第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端和互感器L的第二端接地，第一电阻R1的第二端和第二电阻R1的第一端为输入电路的输出。

第一级放大电路连接到输入电路，第二级放大电路连接到第一级放大电路，输入信号INPUT经输入电路输出到第一级放大电路，第一级放大电路放大后输出给第二级放大电路，由第二级放大电路再次放大后输出给输出电路。参考图1所示，输入电路的输出通过第三电阻R3连接到第一级放大电路，第一级放大电路包括第一运算放大器U1、第四电阻R4、第五电阻R5。第三电阻R3连接到第一运算放大器U1的负输入管脚6，第五电阻R5连接在第一运算放大器U1的正输入管脚5和地之间，第四电阻R4连接在第一运算放大器U1的负输入管脚6和输出管脚7之间，第一运算放大器U1的正偏置管脚4接+5V电压，第一运算放大器U1的负偏置管脚7接-5V电压，第一运算放大器U1的输出管脚7为第一级放大电路的输出。继续参考图1所示，第一级放大电路的输出通过第六电阻R6连接到第二级放大电路，第二级放大电路包括第二运算放大器U2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9。第六电阻R6连接到第二运算放大器U2的负输入管脚9和第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端连接到基准电压V0，第九电阻R9连接在第二运算放大器U2的正输入管脚10和地之间，第八电阻R8连接在第二运算放大器U2的负输入管脚9和输出管脚8之间，第二运算放大器U2的输出管脚8为第二级放大电路的输出。

输出电路对第二级放大电路的输出进行滤波后输出输出信号OUTPUT至主控芯片，主控芯片基于输出信号OUTPUT判断互感器是否断线。参考图1所示，输出电路包括电容C1和第十电阻R10。电容C1的第一端连接到第二级放大电路U2的输出和第十电阻R10的第一端，第十电阻R10的第二端输出输出信号OUTPUT。

本实用新型的互感器断线检测装置一方面采用硬件基准作为信号零位。当互感器与控制器相应接线端连接好并且没有发生断线时，由于互感器线圈电阻一般为几欧姆至几百欧姆，加载输入信号INPUT经过互感器线圈接地GND形成回路，没有信号加至运算放大器。主控芯片（微处理器）取到的输出信号OUTPUT对应的有效值比较不加载输入信号INPUT时作为零位的硬件基准对应数值变化不大；若互感器不在线或已经断开时，加载的输入信号INPUT没有形成回路，主控芯片微处理器加载输入信号INPUT全部加在运算放大器上，因此主控芯片（微处理器）取到的输出信号OUTPUT对应有效值比较不加输入信号INPUT时作为零位的硬件基准对应数值变化比较大。

本实用新型的互感器断线检测装置另一方面采用周波平均值作为零位。当互感器与控制器相应接线端连接好并且没有发生断线时，由于互感器线圈电阻一般为几欧姆至几百欧姆，加载输入信号INPUT经过互感器线圈接地GND形成回路，没有信号加至运算放大器。主控芯片（微处理器）取到的输出信号OUTPUT的瞬时平均值得到的零位对应值比较不加载输入信号INPUT时信号的零位对应值变化不大。若互感器不在线或已经断开时，加载输入信号INPUT没有形成回路，主控芯片（微处理器）加载输入信号INPUT全部加在运算放大器上，本周采样的输出信号OUTPUT的瞬时平均值得到的零位对应值比较不加载输入信号INPUT时信号的零位对应值变化比较大。

电容C1的作用是滤除输出信号OUTPUT的毛刺，使得判断更加准确。

通常判断互感器是否断线有两种方式，为保证断线时信号检测的稳定与可靠，检测周期根据实时需要确定，一般取多个周波的时间为一周期。

本实用新型的互感器断线检测装置在采用硬件基准作为信号零位时的工作过程和工作原理如下：

主控芯片在采集信号的同时，采集硬件基准对应数值作为零位，该硬件基准对应数值一般都是比较稳定或变化很小，通过比较信号对应值与零位对应值的大小来判断互感器断线情况。在检测互感器时，主控芯片加载输入信号INPUT，当无断线时，输入信号INPUT通过互感器线圈到地（相当于短接），待稳定几个周期后，输出信号OUTPUT对应的有效值比较不加载输入信号INPUT时作为零位的硬件基准对应数值变化不大。当有断线时，输入信号INPUT通过运算放大器加在输出信号OUTPUT上，待稳定几个周期后，其对应有效值比较不加载输入信号INPUT时作为零位的硬件基准对应数值变化比较大。

本实用新型的互感器断线检测装置在采用周波平均值作为零位时的工作过程和工作原理如下：

主控芯片只采集信号，信号零位的对应值采用该信号周波的瞬时平均值计算得到，计算公式如下：

一般可认为信号零位的对应值变化不大，通过跟踪该零位对应值的变化来判断互感器断线情况。在检测互感器时，主控芯片加载输入信号INPUT，当无断线时，输入信号INPUT通过互感器线圈到地（相当于短接），待稳定几个周期后，本周期的输出信号OUTPUT的瞬时平均值得到的零位对应值比较不加输入信号INPUT时信号的零位对应值变化不大。当有断线时，输入信号INPUT通过运算放大器加在采样的输出信号OUTPUT上，待稳定几个周期后，本周的输出信号OUTPUT的瞬时平均值得到的零位对应值比较不加载输入信号INPUT时信号的零位对应值变化比较大。

本实用新型的互感器断线检测装置能够在不影响控制器工作的状态下，实时、准确、方便的检测互感器连接是否正常，而不必让用户停止供电，再通过繁琐的拆卸框架断路器本体、及其控制器的方法检查互感器通断，来实现对互感器工作的检测，确保互感器长期工作的可靠性。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (5)

1.一种互感器断线检测装置，其特征在于，与互感器并联，该互感器断线检测装置包括输入电路、第一级放大电路、第二级放大电路和输出电路，

输入电路接收由主控芯片提供的输入信号（INPUT），该输入信号（INPUT）也提供给互感器；

第一级放大电路连接到输入电路，第二级放大电路连接到第一级放大电路，输入信号（INPUT）经输入电路输出到第一级放大电路，第一级放大电路放大后输出给第二级放大电路，由第二级放大电路再次放大后输出给输出电路；

输出电路对第二级放大电路的输出进行滤波后输出输出信号（OUTPUT）至主控芯片，主控芯片基于输出信号（OUTPUT）判断互感器是否断线。

2.如权利要求1所述的互感器断线检测装置，其特征在于，所述输入电路包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第十一电阻（R11）和二极管（D1）；

第十一电阻（R11）的第一端接收输入信号（INPUT），第十一电阻（R11）的第二端连接到二极管（D1）的正极，二极管（D1）的负极连接到互感器（L）的第一端和第一电阻（R1）的第一端，第一电阻（R1）的第二端连接到第二电阻（R2）的第一端，第二电阻（R2）的第二端和互感器（L）的第二端接地，第一电阻（R1）的第二端和第二电阻（R1）的第一端为输入电路的输出。

3.如权利要求2所述的互感器断线检测装置，其特征在于，所述输入电路的输出通过第三电阻（R3）连接到第一级放大电路，第一级放大电路包括第一运算放大器（U1）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）；

第三电阻（R3）连接到第一运算放大器（U1）的负输入管脚（6），第五电阻（R5）连接在第一运算放大器（U1）的正输入管脚（5）和地之间，第四电阻（R4）连接在第一运算放大器（U1）的负输入管脚（6）和输出管脚（7）之间，第一运算放大器（U1）的正偏置管脚（4）接+5V电压，第一运算放大器（U1）的负偏置管脚（7）接-5V电压，第一运算放大器（U1）的输出管脚（7）为第一级放大电路的输出。

4.如权利要求3所述的互感器断线检测装置，其特征在于，所述第一级放大电路的输出通过第六电阻（R6）连接到第二级放大电路，第二级放大电路包括第二运算放大器（U2）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）、第九电阻（R9）；

第六电阻（R6）连接到第二运算放大器（U2）的负输入管脚（9）和第七电阻（R7）的第一端，第七电阻（R7）的第二端连接到基准电压（V0），第九电阻（R9）连接在第二运算放大器（U2）的正输入管脚（10）和地之间，第八电阻（R8）连接在第二运算放大器（U2）的负输入管脚（9）和输出管脚（8）之间，第二运算放大器（U2）的输出管脚（8）为第二级放大电路的输出。

5.如权利要求3所述的互感器断线检测装置，其特征在于，所述输出电路包括电容（C1）和第十电阻（R10）；

电容（C1）的第一端连接到第二级放大电路（U2）的输出和第十电阻（R10）的第一端，第十电阻（R10）的第二端输出输出信号（OUTPUT）。

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