專利名稱:檢測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用電計量計費(fèi)領(lǐng)域,特別涉及一種檢測電流互感器二次接線 異常的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù):
在用電計量計費(fèi)中,通常要用到電壓互感器和電流互感器,電壓互感器 將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓,電流互感器將大電流轉(zhuǎn)換成小電流,計量部件根 據(jù)小信號計算用電,最后乘以變比得到真實(shí)的用電量.電壓互感器,電流 互感器的二次接線是否正確對準(zhǔn)確計量有著十分重要的影響。檢測電流互 感器的二次接線情況常見方法是通過檢查三相電壓電流及零序電流的相位 關(guān)系,判斷某相電流是否短路。當(dāng)前常用的檢測方法采用純軟件檢測方法, 但其計算方法復(fù)雜,需要設(shè)置一個零序電流門檻值,此值門檻值的設(shè)置是 否合理跟現(xiàn)場情況相關(guān).同時,此類方法還無法分辨開路情況與無負(fù)載電 流情況。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題,本發(fā)明提供了 一種檢測電流互感器二次 接線異常的系統(tǒng)及方法,解決目前檢測方法中無法分辨開路情況與無負(fù)載 電流的問題,達(dá)到檢測方便、快捷的目的。
本&明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)計和制造一種檢測 電流互感器二次接線異常的系統(tǒng),包括檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字高 通濾波器以及異常判斷模塊;所述檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字高通濾 波器以及異常判斷模塊依次連接;所述檢測電路包括外部、內(nèi)部電流互感 器、線圈、鐵心、電阻以及高頻信號源;所述外部、內(nèi)部電流互感器、線 圏、鐵心、電阻以及高頻信號源進(jìn)行電連接。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述線圏為次級線圏;所述鐵心、次級線圈 以及內(nèi)部電流互感器組成新的電流互感器。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述新的電流互感器的次級線圈包括第 一次 級線圈和第二次級線圈;所述第一次級線圈和所述電阻進(jìn)行連接;所述第 二次級線圈和所述高頻信號源進(jìn)行連接。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器將交流信號和高頻信號 進(jìn)行轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;所述數(shù)字高通濾波器分開所述交流信號和高頻信號 并反饋到所述異常判斷模塊中。本發(fā)明又提供了 一種檢測電流互感器二次接線異常的方法,包括如下
步驟,(Sl)進(jìn)行電路連接并生成交流信號和高頻信號;(S2)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換;(S3)數(shù)字高通濾波器分離數(shù)字信號;(S4)異常判斷模塊 檢測外部電流互感器的接線情況。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述步驟(S1)中,將檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn) 換器、數(shù)字高通濾波器以及異常判斷模塊分別進(jìn)行連接;所述檢測電路包 括外部電流互感器、內(nèi)部電流互感器、電阻、鐵心、線圏以及高頻信號源; 所述內(nèi)部電流互感器、4失心和線圈組成新的電流互感器。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將交流信號和高頻信號的混 合信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;所述數(shù)字高通濾波器分開所述交流信號和高頻信 號。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述步驟(S4)中,所述異常判斷模塊檢測 從數(shù)字'高通濾波器反饋的高頻信號并判斷外部電流互感器的接線情況。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述接線情況包括短路、開路以及接線正常 狀態(tài)。
本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述新的電流互感器包括兩個豎直排列的鐵 心;所述鐵心兩側(cè)分別為初級線圈和次級線圈;所述次級線圏包括第一次 級線圈和第二次級線圏;所述第一次級線圈和電阻連接;所述第二次級線 圈和高頻信號源連接。
本發(fā)明的有益效果是通過筒單改進(jìn)計量互感器,注入一高頻信號源, 結(jié)合DSP技術(shù),解決了電力電流互感器二次各種接線異常情況的判定問題, 有如下優(yōu)點(diǎn)不依賴于三相電壓電流的矢量關(guān)系,除可用于三相測量電路 外,亦可用于單相測量電路中;可靠的分辨出無負(fù)載電流接線與開路接線 的情況;可2 4小時在線檢測,實(shí)時監(jiān)測,反應(yīng)靈敏;實(shí)施成本增加很少, 方便易行。
圖1是本發(fā)明檢測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng)框圖。 圖2是4企測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng)常用框圖。 圖3是本發(fā)明檢測電流互感器二次接線異常的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
一秤檢測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng),包括檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字高通濾波器以及異常判斷模塊;所述檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 數(shù)字高通濾波器以及異常判斷模塊依次連接;所述檢測電路包括外部、內(nèi) 部電流互感器、線圏、鐵心、電阻以及高頻信號源;所述外部、內(nèi)部電流 互感器'、線圏、鐵心、電阻以及高頻信號源進(jìn)行電連接。
所述線圈為次級線圏;所述鐵心、次級線圏以及內(nèi)部電流互感器組成 新的電流互感器。
所述新的電流互感器的次級線圈包括第 一次級線圈和第二次級線圈; 所述第一次級線圈和所述電阻進(jìn)行連接;所述第二次級線圈和所述高頻信 號源進(jìn)行連接。
所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器將交流信號和高頻信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;所 述數(shù)字高通濾波器分開所述交流信號和高頻信號并反々責(zé)到所述異常判斷才莫 塊中。
圖2是電子式電能計量中典型的電流測量原理框圖,TA0是外部電力電 流互感器(即是要求凈皮^r測的電流互感器),A,B兩點(diǎn)右側(cè)是計量部件,TA1 是內(nèi)部測量用電流互感器,它將電流信號進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換成更小的小信號, Rl是取樣電阻,將TA1輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后經(jīng)過ADC將模擬 電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
圖l是本發(fā)明中一實(shí)施例圖,該方案對計量內(nèi)部電流互感器TA1進(jìn)行 了改進(jìn),增加了一個鐵心, 一個次級繞組以及一個高頻信號源Sl,高頻信 號源Sl的頻率選擇范圍在1. 5KHZ—2KHZ,即交流電50HZ的30倍頻~ 40倍 頻之間,根據(jù)奈查斯特定理,采樣率在8Kbps的ADC轉(zhuǎn)換器很容易的將高 頻信號恢復(fù)出來。
本發(fā)明又提供了 一種檢測電流互感器二次接線異常的方法,包括如下 步驟,$1進(jìn)行電路連接并生成交流信號和高頻信號;S2模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模 數(shù)轉(zhuǎn)換;S3數(shù)字高通濾波器分離數(shù)字信號;S4異常判斷模塊檢測外部電 流互感器的接線情況。
所述步驟S1中,將檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字高通濾波器以及 異常判斷模塊分別進(jìn)行連接;所述檢測電路包括外部電流互感器、內(nèi)部電 流互感器、電阻、鐵心、線圏以及高頻信號源;所述內(nèi)部電流互感器、鐵 心和線圈組成新的電流互感器。
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將交流信號和高頻信號的混合信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號; 所述數(shù)字高通濾波器分開所述交流信號和高頻信號。所述步驟S4中,所述異常判斷模塊檢測從數(shù)字高通濾波器反饋的高頻
信號并判斷外部電流互感器的接線情況。
所述接線情況包括短路、開路以及接線正常狀態(tài)。
所述新的電流互感器包括兩個豎直排列的鐵心;所述鐵心兩側(cè)分別為 初級線圃和次級線圈;所述次級線圈包括第一次級線圈和第二次級線圏;. 所述第 一次級線圈和電阻連接;所述第二次級線圏和高頻信號源連接。
在實(shí)施過程中,如圖2,結(jié)合DSP技術(shù),設(shè)TA1的初級線圈壓數(shù)N1, N2,次級線圈匝數(shù)分別為N3,N4,其中N1,N3是原計量部分,N2,N4為新增 部分.N2與Nl是同一線圏的兩個部分,正常接線時,A,B兩點(diǎn)連接外部電 流互感器,構(gòu)成一個閉合的電路回路,回路阻抗設(shè)為Rl.信號Sl為高 頻交流信號,通過互感器TA1耦合到TA1的初級(即TAO的二次測)。
設(shè)N4的磁阻為R4,高頻信號Sl在N4上產(chǎn)生的磁通量為小(t), (J) (t) - N4 * I4(t)/R4,
c|) (t)在N2上感應(yīng)的電動勢E = N2 * dc() (t)/ dt;
電動勢E在閉合回路產(chǎn)生感應(yīng)電流I2, 12 = E/R1;
高頻交流電流信號12通過TA1耦合到N3,設(shè)為13;
通過高速ADC,對50HZ交流信號和Sl信號的混合信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號;
通過DSP數(shù)字濾波器(1IR濾波器)很方便的把5 0HZ信號和S1信號 分開;
通過檢測反饋的Sl信號可以很方便的判斷外部電流互感器的接線情 況;當(dāng)外部A,B點(diǎn)短路時候,回路阻抗R1變小,則I2-E/R1 變小,則 13也變小,根據(jù)變小的幅度,可以很方便的判斷短路程度(分流);
當(dāng)外部A,B點(diǎn)開路的時候,可以測量出i3(il耦合到N3的50HZ交流 電)=0;13 -O;可以判斷為開路;
若接線正常,但il(外部互感器二次電流)實(shí)際為0,則可測量出13 = 0; 13略大于O;可判斷為接線正常;這是因為當(dāng)A, B點(diǎn)有接入外部電流互 感器的時候,會引入一高頻噪聲源,使得I3不為0,當(dāng)開路的時候,沒有 噪聲源,對于設(shè)計良好的ADC電路,測量結(jié)果近似于O,可取一個時間窗 內(nèi)的平均值進(jìn)行比較。
通過以上方法,能夠準(zhǔn)確的檢測出電流互感器的二次接線是否異常。 通過改進(jìn)計量互感器,注入一高頻信號源,結(jié)合DSP技術(shù),解決了電力電流互感器二次各種^l矣線異常情況的判定問題。不依賴于三相電壓電流的矢 量關(guān)系,除可用于三相測量電路外,亦可用于單相測量電路中。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說 明,不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若 干簡單推演或替換,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng),其特征在于包括檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字高通濾波器以及異常判斷模塊;所述檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字高通濾波器以及異常判斷模塊依次連接;所述檢測電路包括外部、內(nèi)部電流互感器、線圈、鐵心、電阻以及高頻信號源;所述外部、內(nèi)部電流互感器、線圈、鐵心、電阻以及高頻信號源進(jìn)行電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述檢測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng),其特征在 于;所述線圏為次級線圈;所述鐵心、次級線圏以及內(nèi)部電流互感器組 成新的電流互感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述所述檢測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng),其特 征在于所述新的電流互感器的次級線圈包括第一次級線圈和第二次級 線圏;所述第一次級線圈和所述電阻進(jìn)行連接;所述第二次級線圏和所 述高頻信號源進(jìn)行連接。
4. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述4企測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng),其特征在 于所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器將交流信號和高頻信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號; 所述數(shù)字高通濾波器分開所述交流信號和高頻信號并反饋到所述異常判 斷模塊中。
5. —種^r測電流互感器二次接線異常的方法,其特征在于包括如下步 驟,(Sl)進(jìn)行電路連接并生成交流信號和高頻信號;(S2)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換;(S3)數(shù)字高通濾波器分離數(shù)字信號;(S4)異常判斷模 塊檢測外部電流互感器的接線情況。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述檢測電流互感器二次接線異常的方法,其特征在于 所述步驟(Sl)中,將檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字高通濾波器以 及異常判斷模塊分別進(jìn)行連接;所述檢測電路包括外部電流互感器、內(nèi) 部電流互感器、電阻、鐵心、線圈以及高頻信號源;所述內(nèi)部電流互感 器、鐵心和線圏組成新的電流互感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述檢測電流互感器二次接線異常的方法,其特征在 于所述才莫數(shù)轉(zhuǎn)換器將交流信號和高頻信號的混合信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號; 所述數(shù)字高通濾波器分開所述交流信號和高頻信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述檢測電流互感器二次接線異常的方法,其特征在于 所述步驟(S4)中,所述異常判斷模塊檢測從數(shù)字高通濾波器反饋的高 頻信號并判斷外部電流互感器的接線情況。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述檢測電流互感器二次接線異常的方法,其特征在 于所述接線情況包括短路、開路以及接線正常狀態(tài)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述檢測電流互感器二次接線異常的方法,其特征在 于所述新的電流互感器包括兩個豎直排列的鐵心;所述鐵心兩側(cè)分別 為初級線圈和次級線圈;所述次級線圏包括第 一次級線圈和第二次級線 圈;所述第一次級線圈和電阻連接;所述第二次級線圈和高頻信號源連 接。
全文摘要
本發(fā)明涉及用電計量計費(fèi)領(lǐng)域,其公開了一種檢測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng)及方法。一種檢測電流互感器二次接線異常的系統(tǒng),包括檢測電路,ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字高通濾波器以及異常判斷模塊;所述檢測電路包括外部、內(nèi)部電流互感器、線圈、鐵心、電阻以及高頻信號源;所述外部、內(nèi)部電流互感器、線圈、鐵心、電阻以及高頻信號源進(jìn)行電連接。本發(fā)明的有益效果是不依賴于三相電壓電流的矢量關(guān)系,除可用于三相測量電路外,亦可用于單相測量電路中;可靠的分辨出無負(fù)載電流接線與開路接線的情況;可24小時在線檢測,實(shí)時監(jiān)測,反應(yīng)靈敏;實(shí)施成本增加很少,方便易行。
文檔編號G01R31/02GK101666846SQ200910190298
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者朱偉杰 申請人:深圳市科陸電子科技股份有限公司