CN208921815U - 电流互感器二次回路短路电流监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电流互感器二次回路短路电流监测装置，涉及电流互感器监测技术领域；包括：控制器、电流互感器模块、信号处理模块和显示模块；所述电流互感器模块的输入端连接所述电流互感器二次回路的输入端，所述电流互感器模块的输出端连接所述信号处理模块，所述信号处理模块与所述控制器连接，所述控制器与所述显示模块连接。本实用新型可以保证二次回路为短接状态，从而保证二次侧短接质量，并且能够监测电流互感器二次侧电流状态，方便维护人员实时了解二次侧的电流状态，避免电流互感器和其他设备的损坏，确保维护人员安全。

Description

电流互感器二次回路短路电流监测装置

技术领域

本实用新型涉及电流互感器监测技术领域，尤其是涉及一种电流互感器二次回路短路电流监测装置。

背景技术

在电力系统中，电流互感器的作用是将一次侧的大电流变换成二次侧统一的标准小电流，有利于与仪表配合进行电流、电能测量，与继电器配合进行系统过流、过负荷及短路保护。最重要的是使仪表、继电器保护装置与线路高压隔离，以保护人员和设备的安全。电流互感器二次不允许开路，因为二次开路会有可能引起电流互感器损坏。因此在进行保护系统调试，维修，更换设备时，都需要将电流互感器二次回路短接后，再将二次回路接线从设备拆除。但是目前不能保证二次回路短接质量(短接后的二次回路电流为0，则短接质量好，如果仍有电流，则短接质量不好)，并且无法监测二次回路中的电流。如果二次回路短接质量不好，如接触不良，短接端子质量不合格等造成二次开路，依然会导致电流互感器损坏，危及维护人员和其他设备的安全。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电流互感器二次回路短路电流监测装置，以缓解目前不能保证二次回路短接质量，并且无法监测二次回路的电流，从而导致电流互感器损坏，危及维护人员和其他设备的安全的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电流互感器二次回路短路电流监测装置，包括：控制器、电流互感器模块、信号处理模块和显示模块；

所述电流互感器模块的输入端连接所述电流互感器二次回路的输入端，所述电流互感器模块的输出端连接所述信号处理模块，所述信号处理模块与所述控制器连接，所述控制器与所述显示模块连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述信号处理模块包括RC隔直模块、信号放大模块和模数转换模块；所述RC隔直模块的输入端与所述电流互感器模块连接，输出端与所述信号放大模块连接；所述信号放大模块的输出端与所述模数转换模块连接，所述模数转换模块的输出端与所述控制器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述显示模块为液晶显示器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括按键控制模块，所述按键控制模块与所述控制器连接。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述按键控制模块包括设置按键、翻页按键和背光按键，所述设置按键、所述翻页按键和所述背光按键分别与所述控制器连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电流互感器模块包括至少三个电流互感器，每个电流互感器与一相电流互感器二次侧输入端连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述控制器的型号为STM32F405RG。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括USB充电模块和充电电池，所述充电电池和所述USB充电模块分别与所述控制器连接，所述USB充电模块与所述充电电池连接。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述USB充电模块包括USB接口模块、升压模块、降压模块和充电模块，所述USB接口模块分别与所述升压模块和所述控制器连接，所述升压模块与所述降压模块连接，所述降压模块与所述充电模块连接，所述充电模块与所述充电电池连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型通过电流互感器模块感应电网中电流互感器二次侧输入端电流，将采样后的电流通过信号处理模块进行处理后发送给控制器；控制器根据电流信号得到二次回路电流状态，并通过显示模块进行显示；本实用新型可以保证二次回路为短接状态，从而保证二次侧短接质量，并且能够在电流互感器二次侧短路的情况下对电流互感器二次侧进行电流监控，方便维护人员实时了解二次侧的电流状态，避免了电流互感器和其他设备的损坏，确保了维护人员安全。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电流互感器二次回路短路电流监测装置的系统原理图；

图2为本实用新型实施例提供的电流互感器二次回路短路电流监测装置的结构原理图；

图3为本实用新型实施例提供的电流互感器二次回路短路电流监测装置的控制器的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的电流互感器二次回路短路电流监测装置的设置按键、翻页按键和背光按键的电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的电流互感器二次回路短路电流监测装置的升压模块和降压模块的电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的电流互感器二次回路短路电流监测装置的USB接口模块的电路原理图；

图7为本实用新型实施例提供的电流互感器二次回路短路电流监测装置的充电模块的电路原理图；

图8为本实用新型实施例提供的电流互感器二次回路短路电流监测装置的信号处理模块的电路原理图；

图中：

1-电源开关；2-显示器；3-设置按键；4-翻页按键；5-背光按键；6-第一输入高端；7-第二输入高端；8-第三输入高端；9-共用输入低端；10-控制器；20-电流互感器模块；30-信号处理模块；31-RC隔直模块；32-信号放大模块；33-模数转换模块；40-报警模块；50-显示模块；60-按键控制模块；70-USB充电模块；71-USB接口模块；72-升压模块；73-降压模块；74-充电模块；75-充电电池。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，在进行保护系统调试，维修，更换设备时，电流互感器二次回路短接质量的好坏，二次回路中电流大小及电流是否平衡都没有监测。如果二次回路短接质量不好，如接触不良，短接端子质量不合格等造成二次开路，依然会导致电流互感器损坏，危及维护人员和其他设备的安全。基于此，本实用新型实施例提供的一种电流互感器二次回路短路电流监测装置，能够监测电流互感器二次侧电流状态，方便维护人员实时了解二次侧的电流状态，避免电流互感器和其他设备的损坏，确保维护人员安全。

为便于对本实施例进行理解，以下对本实用新型实施例所公开的电流互感器二次回路短路电流监测装置进行详细介绍。

参照图1，本实用新型提出的电流互感器二次回路短路电流监测装置，包括：控制器10、电流互感器模块20、信号处理模块30和显示模块50，所述电流互感器模块20的输入端连接所述电流互感器二次回路的输入端，所述电流互感器模块20的输出端连接所述信号处理模块30，所述信号处理模块30与所述控制器10连接，所述控制器10与所述显示模块50相连。

具体地，电流互感器模块20用于感应二次回路电流，对二次回路电流进行取样；信号处理模块30用于对取样后的信号进行隔直、放大、模数转换处理，控制器10对取样后的信号进行幅值和相位的矢量合成计算，显示模块50用于对矢量合成计算的结果加以显示。

进一步地，所述信号处理模块30包括RC隔直模块31、信号放大模块32和模数转换模块33；所述RC隔直模块31的输入端与所述电流互感器模块20连接，输出端与所述信号放大模块32连接；所述信号放大模块32的输出端与所述模数转换模块33连接，所述模数转换模块33的输出端与所述控制器10连接。

具体地，RC隔直模块31用于对取样后的信号进行隔直处理，滤除直流分量，保留交流分量；信号放大模块32用于对隔直后的信号进行信号放大；模数转换模块33用于对放大后的信号进行采样和模数转换。

通过内置交流互感器进行采样后，还可以先通过信号放大模块32进行放大处理，然后通过RC隔直模块31进行隔直处理。

具体地，参照图8，为信号处理模块30的部分电路原理图，CH1接二次回路的其中一路的输入端。PT1-PT2为电流互感器模块20，其输出端分别连接信号放大模块32。

所述信号放大模块32包括可编程放大器OPA2335和第一电阻RP1，可编程放大器OPA2335的输出端和负输入端连接第一电阻RP1，可编程放大器OPA2335的正输入端连接PT1-PT2电流互感器模块20的一端后接地。

RC隔直模块31包括第一电容C1和第三电阻R3，第一电容C1第一端与可编程放大器OPA2335的输出端连接，第二端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端接地，而第一电容C1的第二端和第三电阻R3的第一端(即ADC_CH1)连接控制器10。

图8只给出了三路信号处理模块30中的其中一路，其他两路的电路原理与图8相同。

进一步地，所述显示模块50为液晶显示器。

具体地，液晶显示器(LCD)，例如C1601、C1602具有体积小、功耗小的特点，非常适用于提交小巧的仪器仪表。

进一步地，还包括报警模块40，所述报警模块40与所述控制器10连接。

具体地，报警模块40采用蜂鸣器进行报警，还可以增设LED灯，与蜂鸣器配合，形成声光报警，方便工作人员通过LED灯的闪烁与否，亮灯颜色进行故障诊断。

进一步地，还包括按键控制模块60，所述按键控制模块60与所述控制器10连接。

进一步地，所述按键控制模块60包括设置按键、翻页按键和背光按键，所述设置按键、所述翻页按键和所述背光按键分别与所述控制器10连接。

具体地，参照图2，按键控制模块60包括设置按键3、翻页按键4、背光按键5和电源开关1，在图2中，还设有显示器2、第一输入高端6、第二输入高端7、第三输入高端8和共用输入低端9。

在本实用新型中，第一输入高端6、第二输入高端7和第三输入高端8分别连接3个电流互感器模块20，本实用新型在使用时，电流互感器二次回路的输入端分别连接至第一输入高端6、第二输入高端7、第三输入高端8和共用输入低端9。这样，3个电流互感器模块20即可对电流互感器二次回路的输入端进行信号取样，取样后的信号经信号处理模块30进行处理后送入控制器10进行幅值相位的测算。三个按键开关：设置按键3、翻页按键4和背光按键5用于设定报警阈值和切换显示器2的显示状态，控制器10将测算结果发送至显示器2加以显示，测算结果超出阈值时，控制器10控制报警模块40的蜂鸣器发出报警声音。

参照图4，给出了三个三按键的电路原理图，按键S1、S2、S3分别并联电容C22、C21和C23，并分别通过电阻R48、R47和R49进行分压。

进一步地，所述电流互感器模块20包括至少三个电流互感器，每个电流互感器与一相电流互感器二次侧输入端连接。

具体地，电网为ABC三相电，电网中的电流互感器每一相设置一个，对应的，电流互感器模块20的数量为3个。

进一步地，所述控制器10的型号为STM32F405RG。

具体地，参照图3，图3给出了控制器10的外围电路。

进一步地，还包括USB充电模块70和充电电池75，所述充电电池75和所述USB充电模块70分别与所述控制器10连接，所述USB充电模块70与所述充电电池75连接。

进一步地，所述USB充电模块70包括USB接口模块71、升压模块72、降压模块73和充电模块74，所述USB接口模块71分别与所述升压模块72和所述控制器10连接，所述升压模块72与所述降压模块73连接，所述降压模块73与所述充电模块74连接，所述充电模块74与所述充电电池75连接。

具体地，参照图5，升压模块72的U302用于将3～4.2V电压升压至5V，降压模块73的U303用于将电压将至3.3V。

USB接口模块71参照图6，充电模块74参照图7。

本实用新型的原理是：

将电流互感器模块20接入电流互感器二次侧，电流互感器二次侧回路输入信号经过电流互感器模块20取样后，再经过RC隔直模块31隔直处理，将信号中的直流分量滤除掉；然后送入信号放大模块32(可编程放大器)将信号放大，再经过模数转换模块33进行数据的采集和转换；然后通过控制器10利用数字信号处理算法计算得到每路信号的幅值和相位，根据幅值测量结果，确定是否进行量程放大切换，保证在较宽范围(5mA-10A)内幅值和相位测量准确；根据每通道测量结果计算通道之间相位关系，以及通过计算3路电流的矢量和计算合成电流的大小幅值，根据合成电流大小是否为零判断电流是否平衡；利用按键控制模块60的各个按键可切换LCD显示屏显示幅值相位或者合成电流值，且设定报警的阈值，超过报警的阈值时蜂鸣器将会发出声响报警。

本实施例具有如下有益效果：

(1)使用电流互感器模块20对电流互感器二次回路输入信号进行取样，保证了无论本实施例的电流互感器二次回路短路电流监测装置是否开机，电流互感器二次回路始终处于短接状态；方便了维护人员对电流互感器二次侧的接线与测试；

(2)可以进行3路宽范围5mA～10A二次回路短路电流的幅值和相位测量，并进行电流矢量合成计算，可以根据设定条件对二次回路的电流进行监测，异常时声音报警，无需维护人员长期关注，使用方便；

(3)本实施例的装置体积小巧，重量轻，携带方便，内置充电电池，一次充电可工作8小时以上。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，实施例二具体工作过程，可以参考实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的两个实施例中，应该理解到，所揭露的系统及装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，包括控制器、电流互感器模块、信号处理模块和显示模块；

所述电流互感器模块的输入端连接所述电流互感器二次回路的输入端，所述电流互感器模块的输出端连接所述信号处理模块，所述信号处理模块与所述控制器连接，所述控制器与所述显示模块连接。

2.根据权利要求1所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括RC隔直模块、信号放大模块和模数转换模块；所述RC隔直模块的输入端与所述电流互感器模块连接，输出端与所述信号放大模块连接；所述信号放大模块的输出端与所述模数转换模块连接，所述模数转换模块的输出端与所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，所述显示模块为液晶显示器。

4.根据权利要求1所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制器连接。

5.根据权利要求1所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，还包括按键控制模块，所述按键控制模块与所述控制器连接。

6.根据权利要求5所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，所述按键控制模块包括设置按键、翻页按键和背光按键，所述设置按键、所述翻页按键和所述背光按键分别与所述控制器连接。

7.根据权利要求1所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，所述电流互感器模块包括至少三个电流互感器，每个电流互感器与一相电流互感器二次侧输入端连接。

8.根据权利要求1所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，所述控制器的型号为STM32F405RG。

9.根据权利要求1所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，还包括USB充电模块和充电电池，所述充电电池和所述USB充电模块分别与所述控制器连接，所述USB充电模块与所述充电电池连接。

10.根据权利要求9所述的电流互感器二次回路短路电流监测装置，其特征在于，所述USB充电模块包括USB接口模块、升压模块、降压模块和充电模块，所述USB接口模块分别与所述升压模块和所述控制器连接，所述升压模块与所述降压模块连接，所述降压模块与所述充电模块连接，所述充电模块与所述充电电池连接。