CN213843487U - 一种一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，包括主机和从机；主机包括第一电源模块、第一时钟对时模块、第一存储模块、人机交互模块、第一通信模块、电流互感器、电压采集模块、第一电流采集模块、第一模数转换模块、继电器、继电器控制模块、隔离模块和第一处理器模块；从机包括第二电源模块、第二时钟对时模块、第二存储模块、第二通信模块、开口电流钳、第二电流采集模块、第二模数转换模块和第二处理器模块。本实用新型提高安全生产水平，保证二次人员在进行运行电流回路操作时的安全性和可靠性，避免出现误操作导致的人身和设备事故。提高二次检修人员的工作效率，避免花大时间、大气力在确认电流回路的正确性上。

Description

一种一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置

技术领域

本实用新型涉及变电站技术领域，具体涉及一种一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置。

背景技术

变电站二次专业工作中，经常会遇到需要将运行中的二次电流回路短接的情况，如一次设备不停电，将二次侧的保护、故录装置停用的情况。而短接运行中的电流回路风险极大，稍有不慎将会导致严重的设备跳闸事故发生。当前阶段，变电站设备情况复杂，参考图纸和实际现场不一致情况严重，特别是一些年代已久的“老”变电站中地雷极多，为二次人员的工作带来极大挑战和风险。目前，虽然二次人员严格提前到现场进行勘察，尽最大可能摸清设备状况、理清二次回路，但是由于一些客观原因，如上面提到的图实不一致、电缆挂牌缺失、回路线帽错误等情况，依然会给二次人员带来困扰。常规的操作方法是根据现场勘查结果和二次人员的判断编制的二次安措票直接实施短接，这样的方法已经不能满足安全生产的需要。鉴于此，提出研发一种一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，用于判断二次运行电流回路短接的正确性而又能满足安全生产的需要，该方法能切实有效地改善工作质量，降低安全风险，并且在继电保护技术领域有一定的创新性，减少继电保护人员的操作风险，提高安全性。

随着电网的建设不断完善，二次工作也逐渐增多，技改、基建、校验等工作涉及到运行电流回路的短接工作仍是二次人员的一大难题。且近年来，电网系统内已发生多起误操作电流回路导致的设备跳闸事件，严重影响电网正常运行。

介绍两起事故案例。案例一：某500kV变电站现场开展500kV安自装置调试工作，因现场安措不到位，导致线路第二套保护二次电流回路发生两点接地，由于地电位存在压差，产生零序电流，导致零序反时限保护动作，跳开线路两侧断路器；案例二：某供电公司继电保护人员在某变电站进行电流互感器死区检查时，由于检修人员盲目相信图纸(图纸和实际接线不一致)，短错电流导致保护跳闸。

现有技术存在如下缺点：

1、短接运行中的电流回路风险极大，稍有不慎将会导致严重的设备跳闸事故发生。

2、由于一些客观原因，如图实不一致、电缆挂牌缺失、回路线帽错误等情况，为二次人员的工作带来极大挑战和风险。

3、常规的操作方法是根据现场勘查结果和二次人员的判断编制的二次安措票直接实施短接，这样的方法已经不能满足安全生产的需要。

4、没有专用的装置配合二次人员确认短接的二次回路短接是否正确，全凭二次人员的经验和现场勘查情况作出判断。

5、二次工作逐渐增多，事故发生的概率也逐渐增多，电网系统内已发生多起误操作电流回路导致的设备跳闸事件，严重影响电网正常运行。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提出一种一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，能提高安全生产水平，保证二次人员在进行运行电流回路操作时的安全性和可靠性，避免出现误操作导致的人身和设备事故。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，包括主机和从机；

所述主机包括：

第一电源模块，用于给整个主机提供电源；

第一时钟对时模块，具有对时功能，用于给主机和从机采集到的电压数据、电流数据对时，保证这些数据的时刻一致；

第一存储模块，用于存储主机测试数据，保存测试结果；

人机交互模块，用于用户与装置之间的信息交换；

第一通信模块，用于与从机通过无线通讯的方式交互数据；

电流互感器，用于采集流过并联电阻接口1和并联电阻接口2的电流数据；

电压采集模块，用于将并联电阻接口1和并联电阻接口2两端的电压模拟数据，放大或缩小为适合第一模数转换模块转换的大小；

第一电流采集模块，与电流互感器电连接，将电流互感器采集到的小信号电流模拟数据，放大为适合第一模数转换模块转换的大小；

第一模数转换模块，分别与电压采集模块、第一电流采集模块电连接，用于将采集到的电压、电流模拟数据，转换为第一处理器模块可处理的数字数据；

继电器，用于通过继电器的通断确定可调电阻箱的电阻是否并联到二次电流回路；

继电器控制模块，与继电器电连接，用于控制继电器的通和断；

隔离模块，与第一模数转换模块电连接，用于隔离装置电压电流数据采集部分的电路与其他部分的电路，保证装置不收外界干扰，提高抗干扰能力，当装置自身损坏时也不影响二次电流回路的正常工作；

第一处理器模块，分别与第一电源模块、第一时钟对时模块、第一存储模块、人机交互模块、第一通信模块、隔离模块、继电器控制模块电连接，用于快速处理分析各种数据，包括第一模数转换模块的电压电流数据、第一通信模块接收到的从机数据；

所述从机包括：

第二电源模块，用于给整个从机提供电源；

第二时钟对时模块，具有对时功能，用于给从机和主机采集到的电压数据、电流数据对时，保证这些数据的时刻一致；

第二存储模块，用于存储从机测试数据，保存测试结果；

第二通信模块，用于与主机通过无线通讯的方式交互数据；

开口电流钳，用于采集流过二次电流回路的电流数据；

第二电流采集模块，与开口电流钳电连接，用于将开口电流钳采集到的小信号电流模拟数据，放大为适合第二模数转换模块转换的大小；

第二模数转换模块，与第二电流采集模块电连接，用于将采集到的电流模拟数据，转换为第二处理器模块可处理的数字数据；

第二处理器模块，分别与第二电源模块、第二时钟对时模块、第二存储模块、第二通信模块、第二模数转换模块电连接，用于快速处理分析各种数据，包括第二模数转换模块的电流数据、第二通信模块接收到的主机数据。

进一步地，所述第一电源模块包括：

第一可充电锂电池，用于给整个主机提供电源；

第一电源管理模块，用于管理第一可充电锂电池的充放电，具有过压保护、过流保护的功能；测量第一可充电锂电池的剩余电量，将第一可充电锂电池的电压转换成合适的电压大小给整个主机供电。

进一步地，所述第一时钟对时模块具有GPS对时和1588网络对时的对时功能。

进一步地，所述人机交互模块包括：

键盘，用于设置装置参数，控制装置的运行状态；

液晶屏，用于显示测试的实时数据；

指示灯，用于指示装置的几个重要的运行状态。

进一步地，所述第一通信模块为LORA通信模块。

进一步地，所述第一处理器模块使用4核1.2GHz，1G运存高性能ARM处理器。

进一步地，所述第二电源模块包括：

第二可充电锂电池，用于给整个从机提供电源；

第二电源管理模块，用于管理第二可充电锂电池的充放电，具有过压保护、过流保护的功能，测量第二可充电锂电池的剩余电量，将第二可充电锂电池的电压转换成合适的电压大小给整个从机供电。

进一步地，所述第二时钟对时模块具有GPS对时和1588网络对时的对时功能。

进一步地，所述第二通信模块为LORA通信模块。

进一步地，所述第二处理器模块使用4核1.2GHz，1G运存高性能ARM处理器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：

1、提高安全生产水平，保证二次人员在进行运行电流回路操作时的安全性和可靠性，避免出现误操作导致的人身和设备事故。提高二次检修人员的工作效率，避免花大时间、大气力在确认电流回路的正确性上。带来间接的经济效益，节约人力成本，减少电网停电时间。

2、由于采用主机和从机的方式，所以采集的电压电流数据都具有时标，可以保证分析的数据是在同一时刻采集到的，这样可以大大提高装置的准确度，装置可以通过分析同一时刻的电压电流数据，判断出是否接线正确找出需要短接的两个端子，而不会由于分析的数据不在同一时刻而导致的装置作出误判。

3、主机和从机之间通信使用了LORA无线通信的方式，相比于其他无线通信方式，具有抗干扰能力强，传输距离较长，穿墙性能优异，可以保证数据传输的实时性。

4、具有防止并联电阻接错机制、防止误操作机制，并联电阻接错时装置会立即自动控制继电器断开并联的电阻，操作失误时，按紧急停止按钮装置会停止工作继电器会一直处于断开状态，这样可以有效的防止装置本身影响影响电网正常运行。

5、主机和从机都使用了锂电池供电，这样方便装置携带，且现场使用时不用外接供电电源大大提高了装置使用的便利性。

6、主机只需要接两根测试线在CT端子箱上，从机只需要将开口电流钳卡在电流回路上，接线快速便捷，接好线后一键测试，只需3S就能得到测试结果，这样大大提高了测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型主机的电路原理图；

图2是本实用新型第一LORA通信模块的电路图；

图3是本实用新型第一处理器模块的电路图；

图4是本实用新型第一存储模块的电路图；

图5是本实用新型第一电流采集模块的电路图；

图6是本实用新型电压采集模块的电路图；

图7是本实用新型第一电源管理模块的电路图；

图8是本实用新型隔离模块的电路图；

图9是本实用新型继电器控制模块和继电器的电路图；

图10是本实用新型第一模数转换模块的电路图；

图11是本实用新型人机交互模块的电路图；

图12是本实用新型第一时钟对时模块的电路图；

图13是本实用新型从机的电路原理图；

图14是本实用新型一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置的使用示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅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。

本实用新型提供一种一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，包括主机和从机；

如图1-图12所示，所述主机包括：

第一可充电锂电池：给整个主机提供电源，可以使得主机连续工作8小时，只需要2小时即可充满。

第一电源管理模块：与第一可充电锂电池电连接，管理第一可充电锂电池的充放电，具有过压保护、过流保护等功能，还可以测量第一可充电锂电池的剩余电量，将第一可充电锂电池的电压转换成合适的电压大小给整个主机供电。

第一时钟对时模块：具有GPS对时和1588网络对时等对时功能，给主机和从机采集到的电压数据、电流数据对时，保证这些数据的时刻一致，便于提高数据分析的精确性。

第一存储模块：用于存储主机测试数据，保存测试结果。

人机交互模块：包含了键盘、液晶屏和指示灯，键盘可以设置装置参数，控制装置的运行状态；液晶屏用于显示测试的实时数据等；指示灯用于指示装置的几个重要的运行状态。

第一LORA通信模块：用于与从机通过无线通讯的方式交互数据。

电流互感器：可以采集到流过并联电阻接口1和并联电阻接口2的电流数据。

电压采集模块：将并联电阻接口1和并联电阻接口2两端的电压模拟数据，放大或缩小为适合第一模数转换模块转换的大小。

第一电流采集模块：与电流互感器电连接，将电流互感器采集到的小信号电流模拟数据，放大为适合第一模数转换模块转换的大小。

第一模数转换模块：分别与电压采集模块、第一电流采集模块电连接，将采集到的电压、电流模拟数据，转换为第一处理器模块可以处理的数字数据。

继电器：继电器的通断可以确定可调电阻箱的电阻是否并联到二次电流回路。

继电器控制模块：与继电器电连接，用于控制继电器的通和断。

隔离模块：与第一模数转换模块电连接，隔离装置电压电流数据采集部分的电路与其他部分的电路，图1中虚线所示即为隔离带。隔离模块的主要作用是保证装置不收外界干扰，提高抗干扰能力，当装置自身损坏时也不影响二次电流回路的正常工作。

第一处理器模块：分别与第一电源管理模块、第一时钟对时模块、第一存储模块、人机交互模块、第一LORA通信模块、隔离模块、继电器控制模块电连接，使用4核1.2GHz，1G运存高性能ARM处理器，可以快速处理分析各种数据，如：第一模数转换模块的电压电流数据，第一LORA通信模块接收到的从机数据等。

如图13所示，所述从机包括：

第二可充电锂电池：给整个从机提供电源，可以使得从机连续工作8小时，只需要2小时即可充满。

第二电源管理模块：与第二可充电锂电池电连接，管理第二可充电锂电池的充放电，具有过压保护、过流保护等功能，还可以测量第二可充电锂电池的剩余电量，将第二可充电锂电池的电压转换成合适的电压大小给整个从机供电。

第二时钟对时模块：具有GPS对时和1588网络对时等对时功能，给从机和主机采集到的电压数据、电流数据对时，保证这些数据的时刻一致，便于提高数据分析的精确性。

第二存储模块：用于存储从机测试数据，保存测试结果。

第二LORA通信模块：用于与主机通过无线通讯的方式交互数据。

开口电流钳：可以采集到流过二次电流回路的电流数据。

第二电流采集模块：与开口电流钳电连接，将开口电流钳采集到的小信号电流模拟数据，放大为适合第二模数转换模块转换的大小。

第二模数转换模块：与第二电流采集模块电连接，将采集到的电流模拟数据，转换为第二处理器模块可以处理的数字数据。

第二处理器模块：分别与第二电源管理模块、第二时钟对时模块、第二存储模块、第二LORA通信模块、第二模数转换模块电连接，使用4核1.2GHz，1G运存高性能ARM处理器，可以快速处理分析各种数据，如：第二模数转换模块的电流数据，第二LORA通信模块接收到的主机数据等。

其中，从机的每个模块与对应的主机模块，电路图一致。

图14为本实用新型使用示意图，使用场景：变电站一次设备不停电，电流回路运行工况下，在CT端子箱短接相关二次回路。

1、将主机的并联电阻接口1和并联电阻接口2接在二次电流回路CT端子箱的两端，从机的开口电流钳卡在靠近二次监测、继保设备的电流回路上。

2、先让主机的继电器处于断开状态，主机测试CT端子箱的两端的电压值为U，从机测试二次电流回路的总电流值为I，根据这两个数据可以算出二次电流回路的总阻抗为Zn，从而计算出主机的可调电阻箱调节阻值为9*Zn。

3、将主机的可调电阻箱调节为9*Zn，让主机的继电器处于闭合状态，主机测试到流过并联电阻接口1和并联电阻接口2的分流电流值应为0.1*I，从机测试二次电流回路的总电流值应为0.9*I。

4、如果接线正确，则测到的分流电流值和总电流应该分别为0.1*I和0.9*I，这样可以用导线短接这两个CT接线端子。如果接线不正确，则测到的分流电流值和总电流不是0.1*I和0.9*I这两个数值，主机会自动控制继电器断开，并提示接线错误，重新寻找正确的CT接线端子。

本实用新型具有如下优点：

1、提高安全生产水平，保证二次人员在进行运行电流回路操作时的安全性和可靠性，避免出现误操作导致的人身和设备事故。提高二次检修人员的工作效率，避免花大时间、大气力在确认电流回路的正确性上。带来间接的经济效益，节约人力成本，减少电网停电时间。

2、由于采用主机和从机的方式，所以采集的电压电流数据都具有时标，可以保证分析的数据是在同一时刻采集到的，这样可以大大提高装置的准确度，装置可以通过分析同一时刻的电压电流数据，判断出是否接线正确找出需要短接的两个端子，而不会由于分析的数据不在同一时刻而导致的装置作出误判。

3、主机和从机之间通信使用了LORA无线通信的方式，相比于其他无线通信方式，具有抗干扰能力强，传输距离较长，穿墙性能优异，可以保证数据传输的实时性。

4、具有防止并联电阻接错机制、防止误操作机制，并联电阻接错时装置会立即自动控制继电器断开并联的电阻，操作失误时，按紧急停止按钮装置会停止工作继电器会一直处于断开状态，这样可以有效的防止装置本身影响影响电网正常运行。

5、主机和从机都使用了锂电池供电，这样方便装置携带，且现场使用时不用外接供电电源大大提高了装置使用的便利性。

6、主机只需要接两根测试线在CT端子箱上，从机只需要将开口电流钳卡在电流回路上，接线快速便捷，接好线后一键测试，只需3S就能得到测试结果，这样大大提高了测试效率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，包括主机和从机；

所述主机包括：

第一电源模块，用于给整个主机提供电源；

第一时钟对时模块，具有对时功能，用于给主机和从机采集到的电压数据、电流数据对时，保证这些数据的时刻一致；

第一存储模块，用于存储主机测试数据，保存测试结果；

人机交互模块，用于用户与装置之间的信息交换；

第一通信模块，用于与从机通过无线通讯的方式交互数据；

电流互感器，用于采集流过并联电阻接口1和并联电阻接口2的电流数据；

电压采集模块，用于将并联电阻接口1和并联电阻接口2两端的电压模拟数据，放大或缩小为适合第一模数转换模块转换的大小；

第一电流采集模块，与电流互感器电连接，将电流互感器采集到的小信号电流模拟数据，放大为适合第一模数转换模块转换的大小；

第一模数转换模块，分别与电压采集模块、第一电流采集模块电连接，用于将采集到的电压、电流模拟数据，转换为第一处理器模块可处理的数字数据；

继电器，用于通过继电器的通断确定可调电阻箱的电阻是否并联到二次电流回路；

继电器控制模块，与继电器电连接，用于控制继电器的通和断；

隔离模块，与第一模数转换模块电连接，用于隔离装置电压电流数据采集部分的电路与其他部分的电路，保证装置不收外界干扰，提高抗干扰能力，当装置自身损坏时也不影响二次电流回路的正常工作；

第一处理器模块，分别与第一电源模块、第一时钟对时模块、第一存储模块、人机交互模块、第一通信模块、隔离模块、继电器控制模块电连接，用于快速处理分析各种数据，包括第一模数转换模块的电压电流数据、第一通信模块接收到的从机数据；

所述从机包括：

第二电源模块，用于给整个从机提供电源；

第二时钟对时模块，具有对时功能，用于给从机和主机采集到的电压数据、电流数据对时，保证这些数据的时刻一致；

第二存储模块，用于存储从机测试数据，保存测试结果；

第二通信模块，用于与主机通过无线通讯的方式交互数据；

开口电流钳，用于采集流过二次电流回路的电流数据；

第二电流采集模块，与开口电流钳电连接，用于将开口电流钳采集到的小信号电流模拟数据，放大为适合第二模数转换模块转换的大小；

第二模数转换模块，与第二电流采集模块电连接，用于将采集到的电流模拟数据，转换为第二处理器模块可处理的数字数据；

第二处理器模块，分别与第二电源模块、第二时钟对时模块、第二存储模块、第二通信模块、第二模数转换模块电连接，用于快速处理分析各种数据，包括第二模数转换模块的电流数据、第二通信模块接收到的主机数据。

2.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述第一电源模块包括：

第一可充电锂电池，用于给整个主机提供电源；

第一电源管理模块，用于管理第一可充电锂电池的充放电，具有过压保护、过流保护的功能；测量第一可充电锂电池的剩余电量，将第一可充电锂电池的电压转换成合适的电压大小给整个主机供电。

3.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述第一时钟对时模块具有GPS对时和1588网络对时的对时功能。

4.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述人机交互模块包括：

键盘，用于设置装置参数，控制装置的运行状态；

液晶屏，用于显示测试的实时数据；

指示灯，用于指示装置的几个重要的运行状态。

5.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述第一通信模块为LORA通信模块。

6.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述第一处理器模块使用4核1.2GHz，1G运存高性能ARM处理器。

7.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述第二电源模块包括：

第二可充电锂电池，用于给整个从机提供电源；

第二电源管理模块，用于管理第二可充电锂电池的充放电，具有过压保护、过流保护的功能，测量第二可充电锂电池的剩余电量，将第二可充电锂电池的电压转换成合适的电压大小给整个从机供电。

8.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述第二时钟对时模块具有GPS对时和1588网络对时的对时功能。

9.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述第二通信模块为LORA通信模块。

10.根据权利要求1所述的一次设备带电确认二次回路是否短接正确的装置，其特征在于，所述第二处理器模块使用4核1.2GHz，1G运存高性能ARM处理器。

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