CN216956318U - 一种电压互感器监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电压互感器监测装置，包括第一模块、第二模块和电流互感器阵列，所述第一模块，包括第一电阻、开关、接触器和分流器，所述第二模块用于监测电压互感器的接地状况，所述电流互感器阵列包括多个电流互感器。本实用新型通过在N600与接地点之间设置电阻回路，并通过开关和接触器改变N600与接地点之间的电阻，结合感应电流不随电阻变化的特点，根据电流是否发生变化来判断是否存在接地故障，避免了电压互感器接地故障监测时感应电流带来的干扰，使得接地故障监测更加准确；通过在与N600连接的各条支路上设置电流互感器阵列，配合第二模块监测N600各条支路的接地状况。本实用新型可广泛应用于监测技术领域。

Description

一种电压互感器监测装置

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，尤其是一种电压互感器监测装置。

背景技术

电压互感器的运行状态与电网的安全运行息息相关。电压互感器的二次回路设计有接地点，以保护工作人员及二次设备免受一次电压击穿带来的伤害。然而，在电压互感器运行时，二次侧存在以下问题：一是当电压互感器发生两点或多点接地时会导致测量误差甚至保护误动和拒动；二是接地不良，使得接地的保护功能变差甚至失效。

电压互感器接地故障监测装置处于正在研究发展阶段，市场上已有的电压互感器接地监测装置都是通过测量电压互感器集中接地母线(N600)的集中接地点电流以及各个接地N线上的电流值进行接地监测的。正常情况下，N600的集中接地点几乎没有电流流过，而各个接地N线可能存在电流，但各个接地N线上的电流只受负荷影响。若发生多点接地故障，由于地网之间存在电压差，N600的集中接地点会存在电流，同时接地N线上会存在明显的电流变化。因此，通过监测N600的集中接地点和各个接地N线的电流即可监测电压互感器接地故障。然而，由于N600集中接地点存在较小的感应电流，传统的电压互感器接地故障监测装置对于N600集中接地点的电流监测受到干扰，降低了接地故障监测的准确性。同时，传统的电压互感器接地故障监测装置缺少判断接地状态是否良好的功能。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种电压互感器监测装置，以提高电压互感器接地故障监测的准确度，并提供了接地状况判断功能。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种电压互感器监测装置，包括：

第一模块，包括第一电阻、开关、接触器和分流器，所述第一电阻的一端与电压互感器的N600连接，所述第一电阻的一端还与所述接触器连接，所述第一电阻的另一端与所述开关的一端连接，所述开关的另一端与所述接触器的另一端连接，所述开关的另一端还与所述分流器的一端连接，所述分流器的另一端与电压互感器的接地点连接；

第二模块，用于监测电压互感器的接地状况；

电流互感器阵列，包括多个电流互感器，每条与N600连接的支路上设置有一个所述电流互感器，所述电流互感器与所述第二模块连接。

进一步，所述接触器为常闭接触器。

进一步，所述第一模块中还包括第一控制单元、第一通信组件、控制电路、第一放大电路、触控组件和告警组件，所述第一控制单元分别与所述第一通信组件、所述控制电路、所述第一放大电路、所述触控组件和所述告警组件连接，所述控制电路与所述开关连接，所述控制电路还与所述接触器连接，所述第一放大电路与所述分流器连接。

进一步，所述控制电路包括第一控制组件、第二控制组件和第一电源，所述第一控制组件和所述第二控制组件分别与所述第一控制单元连接，所述第一电源用于给所述第一控制组件和所述第二控制组件提供正偏压。

进一步，所述第一控制组件包括第一端口、第一电容、第一二极管和第一线圈，所述第一电容的一端与所述第一电源连接，所述第一电容的一端与所述第一二极管的一端连接，所述第一电容的一端还与所述第一线圈的一端连接，所述第一线圈的另一端通过所述第一端口与所述第一控制单元连接，所述第一线圈的另一端与所述第一二极管的另一端连接，所述第一线圈的另一端还与所述第一电容的另一端连接，所述第一线圈用于控制所述开关的状态。

进一步，所述第二控制组件包括第二端口、第二电容、第二二极管和第二线圈，所述第二电容的一端与所述第一电源连接，所述第二电容的一端与所述第二二极管的一端连接，所述第二电容的一端还与所述第二线圈的一端连接，所述第二线圈的另一端通过所述第二端口与所述第一控制单元连接，所述第二线圈的另一端与所述第二二极管的另一端连接，所述第二线圈的另一端还与所述第二电容的另一端连接，所述第二线圈用于控制所述接触器的状态。

进一步，所述告警组件包括蜂鸣器、喇叭和LED中的任意一种或几种的组合。

进一步，所述触控组件为触摸屏，用于根据所述第一控制单元的控制指令显示信息以及向所述第一控制单元输入控制指令。

进一步，所述第二模块包括第二控制单元、第二通信组件、第二放大电路和脉冲发生器，所述第二控制单元分别与所述第二通信组件、所述第二放大电路和所述脉冲发生器连接，所述第二放大电路与所述电流互感器连接，所述脉冲发生器与所述电流互感器连接，所述第二通信组件用于与所述第一通信组件进行信息传输。

进一步，所述第一通信组件和所述第二通信组件采用RS485协议。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的一种电压互感器监测装置，通过在N600与接地点之间设置电阻回路，并通过开关和接触器改变N600与接地点之间的电阻，结合感应电流不随电阻变化的特点，根据电流是否发生变化来判断是否存在接地故障，避免了电压互感器接地故障监测时感应电流带来的干扰，使得接地故障监测更加准确；通过在与N600连接的各条支路上设置电流互感器阵列，配合第二模块监测N600各条支路的接地状况。

附图说明

图1为本实用新型一种电压互感器监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种电压互感器监测装置的控制电路结构示意图；

图3为本实用新型一种电压互感器监测装置的第二模块结构示意图；

图4为本实用新型一种电压互感器监测装置的脉冲发生器结构示意图。

附图标记：R1、第一电阻；K1、开关；KM、接触器；I1、分流器；CT、电流互感器阵列；C1、第一电容；D1、第一二极管；C2、第二电容；D2、第二二极管；out-k1、第一端口； out-km、第二端口；+5V、第一电源。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数。如果有描述到第一、第二、第三等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，一种电压互感器监测装置，包括：

第一模块，包括第一电阻R1、开关K1、接触器KM和分流器I1，所述第一电阻R1的一端与电压互感器的N600连接，所述第一电阻R1的一端还与所述接触器KM连接，所述第一电阻R1的另一端与所述开关K1的一端连接，所述开关K1的另一端与所述接触器KM的另一端连接，所述开关K1的另一端还与所述分流器I1的一端连接，所述分流器I1的另一端与电压互感器的接地点连接；

第二模块，用于监测电压互感器的接地状况；

电流互感器阵列CT，包括多个电流互感器，每条与N600连接的支路上设置有一个所述电流互感器，所述电流互感器与所述第二模块连接。

其中，第一电阻R1，用于改变开关K1支路上的电阻。

开关K1，用于在闭合时导通所在支路。

接触器KM，用于在闭合时导通所在支路。

分流器I1，用于测量流向接地点的电流。

电流互感器阵列CT，用于根据第二模块生成的脉冲信号，通过电磁感应向各条与N600 连接的支路输出脉冲电流信号。

具体地，通过控制开关K1和接触器KM的闭合和打开控制N600与接地点之间的电阻，结合N600与接地点之间的感应电流不会随着电阻变化而变化的特点，能够准确地判断N600 与接地点之间是否存在接地电流。若N600与接地点之间的电流随电阻的变化而变化，则存在接地电流，判断电压互感器存在接地故障。

作为一种可选的实施方式，所述接触器为常闭接触器。

具体地，当电压互感器监测装置发生失电、故障或者停机时，常闭接触器能够提供接地可靠性。

作为一种可选的实施方式，所述第一模块中还包括第一控制单元、第一通信组件、控制电路、第一放大电路、触控组件和告警组件，所述第一控制单元分别与所述第一通信组件、所述控制电路、所述第一放大电路、所述触控组件和所述告警组件连接，所述控制电路与所述开关K1连接，所述控制电路还与所述接触器KM连接，所述第一放大电路与所述分流器 I1连接。

其中，第一控制单元，采用嵌入式单片机，如采用STM32F103ZET6，用于控制第一通信组件与第二模块进行通信，用于向控制电路发送电平信号，用于接收第一放大电路返回的电流值，用于控制告警组件进行告警，用于控制触控组件进行电流、状态、时间和记录等信息的显示，用于接收触控组件发送的指令。

第一通信组件，用于与第二模块进行通信，发送第一控制单元的指令和信息。

触控组件，用于显示信息以及输入指令。

控制电路，用于控制开关K1和接触器KM的闭合和断开。

第一放大电路，用于收集分流器I1的电流并对电流进行放大后发送给第一控制单元。

告警组件，用于当电压互感器出现故障时在第一控制单元的控制下进行告警。

作为一种可选的实施方式，所述控制电路包括第一控制组件、第二控制组件和第一电源 +5V，所述第一控制组件和所述第二控制组件分别与所述第一控制单元连接，所述第一电源 +5V用于给所述第一控制组件和所述第二控制组件提供正偏压。

参照图2，作为一种可选的实施方式，所述第一控制组件包括第一端口out-k1、第一电容 C1、第一二极管D1和第一线圈，所述第一电容C1的一端与所述第一电源+5V连接，所述第一电容C1的一端与所述第一二极管D1的一端连接，所述第一电容C1的一端还与所述第一线圈的一端连接，所述第一线圈的另一端通过所述第一端口out-k1与所述第一控制单元连接，所述第一线圈的另一端与所述第一二极管D1的另一端连接，所述第一线圈的另一端还与所述第一电容C1的另一端连接，所述第一线圈用于控制所述开关K1的状态。

具体地，当需要开关K1闭合时，通过第一控制单元给第一端口out-k1输入低电平，此时第一二极管D1不导通，第一线圈通电，通过电磁感应使得开关K1闭合；当需要开关K1断开时，通过第一控制单元给第一端口out-k1输入高电平，此时第一二极管D1导通，第一线圈不通电，开关K1恢复断开状态。

参照图2，作为一种可选的实施方式，所述第二控制组件包括第二端口out-km、第二电容C2、第二二极管D2和第二线圈，所述第二电容C2的一端与所述第一电源+5V连接，所述第二电容C2的一端与所述第二二极管D2的一端连接，所述第二电容C2的一端还与所述第二线圈的一端连接，所述第二线圈的另一端通过所述第二端口out-km与所述第一控制单元连接，所述第二线圈的另一端与所述第二二极管D2的另一端连接，所述第二线圈的另一端还与所述第二电容C2的另一端连接，所述第二线圈用于控制所述接触器KM的状态。

具体地，当需要接触器KM断开时，通过第一控制单元给第二端口out-km输入低电平，此时第二二极管D2不导通，第二线圈通电，通过电磁感应使得接触器KM断开；当需要接触器KM闭合时，通过第一控制单元给第二端口out-km输入高电平，此时第二二极管D2导通，第二线圈不通电，接触器KM恢复闭合状态。

作为一种可选的实施方式，所述告警组件包括蜂鸣器、喇叭和LED中的任意一种或几种的组合。

作为一种可选的实施方式，所述触控组件为触摸屏，用于根据所述第一控制单元的控制指令显示信息以及向所述第一控制单元输入控制指令。

作为一种可选的实施方式，所述第二模块包括第二控制单元、第二通信组件、第二放大电路和脉冲发生器，所述第二控制单元分别与所述第二通信组件、所述第二放大电路和所述脉冲发生器连接，所述第二放大电路与所述电流互感器连接，所述脉冲发生器与所述电流互感器连接，所述第二通信组件用于与所述第一通信组件进行信息传输。

其中，第二控制单元，采用嵌入式单片机，如采用STM32F103C8T6，用于通过第二通信组件和第一通信组件与第一控制单元进行电流数据和控制指令的信息传输，用于控制脉冲发生器向电流互感器发送脉冲电流信号，用于接收第二放大电路放大处理后的电流。

脉冲发生器的结构参照图4，通过A-OUT接入第二控制单元，通过I-A-OUT接入电流互感器阵列CT。当第二控制单元给A-OUT输出高电平时，Q5接通，D5通电，REL1，使得电流电路与电流互感器接通，电流互感器输出电流信号，在固定时间t(由程序控制)后控制 REL1断开，电流互感器输出电流为0，如此往复输出脉冲电流信号。

参照图3，在本实用新型的一个实施例中，每个第二模块与6个电流互感器连接，第一模块能与多个第二模块通信。

第二放大电路，用于将电流互感器的二次感应电流放大处理后发送给第二控制单元。

具体地，第二控制单元控制脉冲发生器分别向各条输送脉冲信号，然后通过分流器I1检测电流信号。根据通信原理可知，各条支路的接地电阻越小，分流器I1接收到的电流信号越清晰。可以理解的是，当给其中一条支路输送脉冲信号时，若分流器I1检测到的电流信号清晰，则判断接地状况良好；若分流器I1检测到的电流信号失真，则判断对应支路的接地状况不良好；若分流器I1检测不到电流信号，则判断对应支路无接地。

作为一种可选的实施方式，所述第一通信组件和所述第二通信组件采用RS485协议。

本实用新型的一种电压互感器监测装置，通过在N600与接地点之间设置电阻回路，并通过开关K1和接触器KM改变N600与接地点之间的电阻，结合感应电流不随电阻变化的特点，根据电流是否发生变化来判断是否存在接地故障，避免了电压互感器接地故障监测时感应电流带来的干扰，使得接地故障监测更加准确；通过在与N600连接的各条支路上设置电流互感器阵列CT，配合第二模块监测N600各条支路的接地状况。具体可实现如下功能：

(1)电压互感器在线监测；

在本实用新型的实施例中，当电压互感器启动时，通过分流器I1实时监测N600的接地点电流，每个电流互感器监测每条支路的电流。当发生多点接地故障时，分流器I1上的电流将发生变化，同时其中一条支路上的对应的电流互感器监测到电流也发生变化。通过对应的电流互感器将电流值经过第二放大电路处理后发送给第二控制单元进行处理，及时、实时判断出现多点接地故障，并判断对应支路为故障支路。

(2)接地电阻控制；

在本实用新型的一个实施例中，为了避免感应电流的干扰，通过改变接地电阻并监测电流变化的方式判断接地故障，具体步骤如下：

a.通过触控组件设置第一电阻R1的接入时长，并将指令发送给第一控制单元；

b.第一控制单元实时获取分流器I1的电流值；当到达指定时间时，第一控制单元向第一控制组件的第一端口out-k1输入低电平，此时第一二极管D1不导通，第一线圈通电，通过电磁感应使得开关K1闭合；第一控制单元向第二控制组件的第二端口out-km输入低电平，此时第二二极管D2不导通，第二线圈通电，通过电磁感应使得接触器KM断开，此时接地电阻为R1；

c.第一放大电路获取分流器I1的电流值并放大，并将放大后的电流值发送给第一控制单元；同时，第一控制单元通过第一通信组件与第二模块通信，获取各条支路的电流值信息，判断分流器I1的电流是否发生变化，并监测各条支路的电流是否发生变化；

d.若通过开关K1和接触器KM切换电阻时分流器I1测量的电流和各条支路的电流无明显变化，则判断电压互感器正常；若通过开关K1和接触器KM切换电阻时分流器I1的电流值发生变化，则判断电压互感器存在多点接地故障，并判断出现电流变化的支路为故障支路。

e.第一控制单元控制告警组件进行告警，并控制触控组件显示对应的告警信息。

(3)电压互感器接地状况判断。

在本实用新型的一个实施例中，每隔一段时间自动(或者通过触控组件设置)执行电压互感器接地状况判断功能。具体包括以下步骤：

a.第一控制单元通过第一通信组件和第二通信组件给第二控制单元发送接地状况判断指令；

b.第二控制单元控制脉冲电路依次给每一个电流互感器发送一个脉冲信号，该脉冲信号通过N600传输到接地点；

c.N600与接地点之间的电流信号被分流器I1检测到，并通过第一放大电路放大后传输给第一控制单元进行判断；

c.若电流信号清晰且无明显变化，则判断电压互感器接地状况良好；当其中一条支路生成脉冲信号时分流器检测到的电流信号失真，则判断对应支路接地不良；当其中一条支路生成脉冲信号时分流器检测不到电流信号，则判断对应支路无接地。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电压互感器监测装置，其特征在于，包括：

第一模块，包括第一电阻、开关、接触器和分流器，所述第一电阻的一端与电压互感器的N600连接，所述第一电阻的一端还与所述接触器连接，所述第一电阻的另一端与所述开关的一端连接，所述开关的另一端与所述接触器的另一端连接，所述开关的另一端还与所述分流器的一端连接，所述分流器的另一端与电压互感器的接地点连接；

第二模块，用于监测电压互感器的接地状况；

电流互感器阵列，包括多个电流互感器，每条与N600连接的支路上设置有一个所述电流互感器，所述电流互感器与所述第二模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述接触器为常闭接触器。

3.根据权利要求1所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述第一模块中还包括第一控制单元、第一通信组件、控制电路、第一放大电路、触控组件和告警组件，所述第一控制单元分别与所述第一通信组件、所述控制电路、所述第一放大电路、所述触控组件和所述告警组件连接，所述控制电路与所述开关连接，所述控制电路还与所述接触器连接，所述第一放大电路与所述分流器连接。

4.根据权利要求3所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述控制电路包括第一控制组件、第二控制组件和第一电源，所述第一控制组件和所述第二控制组件分别与所述第一控制单元连接，所述第一电源用于给所述第一控制组件和所述第二控制组件提供正偏压。

5.根据权利要求4所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述第一控制组件包括第一端口、第一电容、第一二极管和第一线圈，所述第一电容的一端与所述第一电源连接，所述第一电容的一端与所述第一二极管的一端连接，所述第一电容的一端还与所述第一线圈的一端连接，所述第一线圈的另一端通过所述第一端口与所述第一控制单元连接，所述第一线圈的另一端与所述第一二极管的另一端连接，所述第一线圈的另一端还与所述第一电容的另一端连接，所述第一线圈用于控制所述开关的状态。

6.根据权利要求4所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述第二控制组件包括第二端口、第二电容、第二二极管和第二线圈，所述第二电容的一端与所述第一电源连接，所述第二电容的一端与所述第二二极管的一端连接，所述第二电容的一端还与所述第二线圈的一端连接，所述第二线圈的另一端通过所述第二端口与所述第一控制单元连接，所述第二线圈的另一端与所述第二二极管的另一端连接，所述第二线圈的另一端还与所述第二电容的另一端连接，所述第二线圈用于控制所述接触器的状态。

7.根据权利要求3所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述告警组件包括蜂鸣器、喇叭和LED中的任意一种或几种的组合。

8.根据权利要求3所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述触控组件为触摸屏，用于根据所述第一控制单元的控制指令显示信息以及向所述第一控制单元输入控制指令。

9.根据权利要求3所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述第二模块包括第二控制单元、第二通信组件、第二放大电路和脉冲发生器，所述第二控制单元分别与所述第二通信组件、所述第二放大电路和所述脉冲发生器连接，所述第二放大电路与所述电流互感器连接，所述脉冲发生器与所述电流互感器连接，所述第二通信组件用于与所述第一通信组件进行信息传输。

10.根据权利要求9所述的一种电压互感器监测装置，其特征在于，所述第一通信组件和所述第二通信组件采用RS485协议。

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