一種電流互感器的防開路保護(hù)器及其方法
【專利摘要】一種電流互感器的防開路保護(hù)器及其方法，涉及涉及一種電器元件的附屬裝置，特別是屬于一種電流互感器的防開路保護(hù)裝置。其特征在于，包括檢測(cè)裝置、通訊模塊、控制裝置、開路保護(hù)模塊和電源模塊，所述的通訊模塊具有延時(shí)裝置和通訊裝置；且分別通過延時(shí)芯片（11）和北斗芯片（7）實(shí)現(xiàn)，其中，延時(shí)芯片連接電源選擇開關(guān)（12）和北斗芯片，北斗芯片連接天線模塊（8）。其方法包括如下步驟：準(zhǔn)備工作、供電和通訊功能檢測(cè)、被保護(hù)電流互感器二次回路電流檢測(cè)、開路保護(hù)和通訊、故障排除后的保護(hù)回路檢測(cè)。具有故障檢測(cè)及時(shí)迅速、有效保護(hù)電流互感器、安全可靠的積極效果。
【專利說明】一種電流互感器的防開路保護(hù)器及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涉及一種電器元件的附屬裝置，特別是屬于一種電流互感器的防開路保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在發(fā)變電、輸配電和用電的線路中電流大小懸殊，從幾安到幾萬安都有；為便于測(cè)量、保護(hù)和控制各大小電流就需要將其轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，于是電流互感器因其電流變換和電氣隔離作用，在電路領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。
[0003]電流互感器在運(yùn)行狀態(tài)下二次側(cè)開路會(huì)產(chǎn)生高壓，因此電流互感器在運(yùn)行狀態(tài)下二次回路是禁止開路的，但實(shí)際應(yīng)用中常因線路老化、線路損壞、接觸不良以及各種人為原因，易造成電流互感器二次回路的的開路，損壞互感器本身甚至危及操作人員生命安全。
[0004]目前出現(xiàn)的通過在電流互感器二次回路中直接并聯(lián)一個(gè)可控硅或二極管互感器做為過電壓保護(hù)器。此類開路保護(hù)裝置雖然能有效的切除故障，保護(hù)互感器不受高壓損壞，但卻存在許多缺點(diǎn)和局限性:1、關(guān)鍵部件可控硅或二極管直接并聯(lián)到二次回路中，需要高壓觸發(fā)才能正常運(yùn)行；不能與高壓隔離。2、可控硅或二極管一旦損壞，將呈現(xiàn)永久性導(dǎo)通或斷開狀態(tài)，不但保護(hù)器將失去應(yīng)有的保護(hù)作用，而且二次回路將會(huì)被永久性短路；同時(shí)可控硅或二極管這種故障無法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，容易產(chǎn)生較嚴(yán)重的后果。3、適用范圍較小，此類開路保護(hù)裝置只適用于對(duì)電流互感器測(cè)量繞組的保護(hù)，不能對(duì)電流互感器保護(hù)繞組進(jìn)行保護(hù)。
4、目前IOkV及以上電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)中應(yīng)用的電流互感器絕大多數(shù)含有I個(gè)測(cè)量繞組、2個(gè)或3個(gè)保護(hù)繞組，如果單純的只對(duì)測(cè)量繞組進(jìn)行保護(hù)，而對(duì)忽略數(shù)量更多的保護(hù)繞組，防開路保護(hù)的實(shí)際應(yīng)用將無多大意義。因此，此類防開路保護(hù)裝置多適用于低壓電力系統(tǒng)中，無法滿足高壓電力系統(tǒng)的保護(hù)要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的即在于提供一種電流互感器的防開路保護(hù)器及其方法，以達(dá)到有效隔離高電壓和大電流、及時(shí)預(yù)報(bào)故障信息、適用范圍廣泛的目的。
[0006]本發(fā)明所公開的一種電流互感器的防開路保護(hù)器，其特征在于，包括檢測(cè)裝置、通訊模塊、控制裝置、開路保護(hù)模塊和電源模塊，所述的通訊模塊具有延時(shí)裝置和通訊裝置；且分別通過延時(shí)芯片和北斗芯片實(shí)現(xiàn)，其中，延時(shí)芯片連接電源選擇開關(guān)和北斗芯片，北斗芯片連接天線模塊；
開路保護(hù)模塊是指由可控硅、繼電器、精密可調(diào)電阻器串接組成的保護(hù)回路，此保護(hù)回路與電流互感器的二次回路呈并聯(lián)關(guān)系；
檢測(cè)裝置是指在二次回路和開路保護(hù)模塊的保護(hù)回路中分別連接的微型電流互感器，用于檢測(cè)二者回路有無電流通過；控制裝置包括控制芯片和監(jiān)控室主控端；其中，微型電流互感器、可控硅的控制極、繼電器的控制端、北斗芯片分別與控制芯片相連接；
上述電源模塊采用雙電源供電模式，設(shè)置有外接電源接口和配合內(nèi)置蓄電池使用的太陽能電池板接口。
[0007]本發(fā)明所公開的一種電流互感器的防開路保護(hù)的方法，其特征在于，包括如下步驟:
1)、準(zhǔn)備工作:
步驟1-1、調(diào)節(jié)精密可調(diào)電阻器阻值，使其等于被保護(hù)互感器的額定負(fù)荷阻值；
步驟1-2、接入被保護(hù)電流互感器、用電器；
步驟1-3、打開電源，保護(hù)器開始工作；
2)、供電和通訊功能檢測(cè):
步驟2-1、延時(shí)芯片每隔24h輸出時(shí)長(zhǎng)Imin電壓信號(hào)為北斗芯片供電，使監(jiān)控室主控端檢測(cè)其在線狀態(tài):
步驟2-2、監(jiān)控室主控端有顯示，則保護(hù)器供電及通訊功能正常；
步驟2-3、監(jiān)控室主控端無顯示，則保護(hù)器供電或通訊功能異常，檢修；
3)、被保護(hù)電流互感器二次回路電流檢測(cè):
步驟3-1、二次回路中微型電流互感器I檢測(cè)到有電流通過，則二次回路正常，保護(hù)器無動(dòng)作；
步驟3-2、無電流通過，控制芯片發(fā)出信號(hào)至可控硅控制極；
4)、開路保護(hù)和通訊:
步驟4-1、如果是一次線路停電，則主干路停電，可控硅陰陽兩極無電壓，無動(dòng)作發(fā)生；步驟4-2、若一次線路未停電，可控硅陰陽兩極存在電壓，可控硅控制極接收到觸發(fā)信號(hào)后，陰陽兩極導(dǎo)通，形成回路，起到保護(hù)作用；同時(shí)，控制芯片發(fā)出電壓信號(hào)至北斗芯片的供電模塊，啟動(dòng)北斗芯片；
步驟4-3、延時(shí)后，控制芯片發(fā)出信號(hào)至北斗芯片控制端，使北斗芯片向監(jiān)控室主控端發(fā)送帶有位置、時(shí)間和故障信息的短報(bào)文消息；
步驟4-4、故障未排除，北斗芯片持續(xù)發(fā)送信息；
步驟4-5、故障排除，控制芯片檢測(cè)到二次回路有電流通過后，控制芯片發(fā)出信號(hào)至繼電器控制端，繼電器啟動(dòng)，使其兩端斷開3秒后復(fù)位；之后，控制芯片再次發(fā)出一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為3秒的電流信號(hào)至繼電器控制端，使其斷開、復(fù)位一次；
5)故障排除后的保護(hù)回路檢測(cè):
步驟5-1，微型電流互感器II檢測(cè)到有電流，控制芯片向北斗芯片控制端發(fā)出信號(hào)，北斗芯片向監(jiān)控室主控端發(fā)出保護(hù)回路故障消息；
步驟5-2、微型電流互感器II檢測(cè)到?jīng)]有電流，則保護(hù)器復(fù)位，控制芯片停止對(duì)北斗芯片的供電，保護(hù)過程結(jié)束。
[0008]本發(fā)明所公開的一種電流互感器的防開路保護(hù)器及其方法，在二次回路兩端并聯(lián)保護(hù)回路，基于對(duì)電流互感器二次回路中有無電流通過作為主要判斷依據(jù)，通過控制芯片控制可控硅、繼電器的導(dǎo)通進(jìn)行二次回路的開路保護(hù)，并通過北斗芯片完成對(duì)開路故障、保護(hù)失靈等問題的遠(yuǎn)程報(bào)警功能；并且通過微型電流互感器從二次回路中感應(yīng)電流信號(hào)，有效的隔離了可能出現(xiàn)的大電流、高電壓，保護(hù)內(nèi)部電路不受損壞；因此具有故障檢測(cè)及時(shí)迅速、有效保護(hù)電流互感器、安全可靠的積極效果。【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]附圖部分公開了本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中，
圖1、本發(fā)明電路原理圖；
圖2、本發(fā)明工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1、圖2所示的實(shí)施例中，本發(fā)明所公開的電流互感器的防開路保護(hù)器，包括檢測(cè)裝置、通訊模塊、控制裝置、開路保護(hù)模塊和電源模塊。
[0011]其中，通訊模塊具有延時(shí)裝置和通訊裝置，且分別通過延時(shí)芯片11和北斗芯片7實(shí)現(xiàn)，延時(shí)芯片連接電源選擇開關(guān)12和北斗芯片，北斗芯片連接天線模塊8。
[0012]開路保護(hù)模塊是指由可控硅5、繼電器4、精密可調(diào)電阻器3串接組成的保護(hù)回路，此保護(hù)回路與電流互感器的二次回路2呈并聯(lián)關(guān)系。
[0013]檢測(cè)裝置是指在二次回路和開路保護(hù)模塊的保護(hù)回路中分別連接的微型電流互感器I 9和微型電流互感器II 10，用于感測(cè)二者回路有無電流通過。
[0014]控制裝直包括控制芯片和監(jiān)控室王控端；控制芯片的引腳1、2連接微型電流互感器II，引腳3、4連接微型電流互感器I，引腳15連接可控硅的控制極，引腳13、14連接繼電器的控制端，引腳11、12連接北斗芯片控制端。
[0015]上述電源模塊采用雙電源供電模式，設(shè)置有電源選擇開關(guān)12、外接電源接口和太陽能電池板接口。在有良好供電條件的環(huán)境中使用時(shí)，可采用外接電源供電方式，在戶外環(huán)境等無法提供獨(dú)立供電的場(chǎng)所使用時(shí)，可采用太陽能電池板配合內(nèi)置蓄電池供電方式。
[0016]如圖2所示，首先調(diào)節(jié)精密可調(diào)電阻器阻值，使其等于被保護(hù)互感器的額定負(fù)荷阻值；然后接入被保護(hù)電流互感器、用電器；打開電源后，延時(shí)芯片每隔24小時(shí)輸出時(shí)長(zhǎng)為I分鐘的電壓信號(hào)為北斗芯片提供電源，北斗芯片啟動(dòng)并發(fā)出定位信息到監(jiān)控室主控端，主控端檢測(cè)其在線運(yùn)行狀態(tài)，則表明保護(hù)器的電源和通訊功能正常。若在一個(gè)24小時(shí)周期內(nèi)主控端未檢測(cè)到在線狀態(tài)，說明保護(hù)器的電源或通訊功能出現(xiàn)異常，需要進(jìn)行維修。
[0017]當(dāng)電流互感器的二次回路中微型電流互感器I感應(yīng)出微電流信號(hào)時(shí)，電流信號(hào)輸送至控制芯片的引腳3中，控制芯片檢測(cè)到引腳3中有電流信號(hào)輸入，則表明電流互感器二次回路正常運(yùn)行。
[0018]當(dāng)電流互感器二次回路發(fā)生開路故障或一次線路發(fā)生停電時(shí)，二次回路中無電流流過，則微型電流互感器I中無感應(yīng)電流輸出，控制芯片檢測(cè)到引腳3中無電流信號(hào)輸入，則控制芯片引腳15發(fā)出一個(gè)持續(xù)電壓信號(hào)至可控硅的控制極b ;然后:1、若是一次線路發(fā)生停電，則被保護(hù)的電流互感器輸出端無電壓，即可控硅的陰、陽兩極a、c間無電壓，即使控制極b得到觸發(fā)信號(hào)，保護(hù)裝置回路也無動(dòng)作發(fā)生；2、若是電流互感器二次回路發(fā)生開路故障，則可控硅的陰、陽兩極a、c間存在電壓，當(dāng)控制極b接收到觸發(fā)信號(hào)后可控硅的陰、陽兩極a、c導(dǎo)通，形成保護(hù)回路；同時(shí)控制芯片引腳9、10發(fā)出電壓信號(hào)為北斗芯片供電，啟動(dòng)北斗芯片，在延時(shí)幾秒鐘后，控制芯片引腳11、12發(fā)出信號(hào)至北斗芯片控制端，使北斗芯片向監(jiān)控室主控端發(fā)送帶有位置、時(shí)間和故障信息的短報(bào)文消息，上報(bào)故障申請(qǐng)維修。
[0019]如果故障未排除，北斗芯片持續(xù)工作；如果故障排除，電流互感器二次回路中有電流流過，微型電流互感器I中感應(yīng)出微電流信號(hào)傳送至控制芯片引腳3，則控制芯片引腳15停止信號(hào)輸出，同時(shí)引腳13、14發(fā)出一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為3秒的電流信號(hào)至繼電器控制端e、f，繼電器啟動(dòng)，將c、d兩端斷開3秒鐘后，控制極電壓信號(hào)消失，繼電器復(fù)位。c、d兩端斷開，施加于a、c兩極的電壓消失，可控硅處于斷開狀態(tài)，繼電器復(fù)位后因可控硅控制極b無觸發(fā)信號(hào)輸入，因此可控硅依然處于斷開狀態(tài)，即保護(hù)回路處于斷開狀態(tài)。為防止繼電器出現(xiàn)低概率不動(dòng)作情況，控制芯片在輸出第一個(gè)3秒鐘電流信號(hào)后,延時(shí)3秒鐘再次輸出一個(gè)時(shí)長(zhǎng)3秒鐘的電流信號(hào)給繼電器控制端，使其斷開、復(fù)位一次。
[0020]控制芯片引腳13、14發(fā)出信號(hào)結(jié)束后，檢測(cè)引腳I中有無電流信號(hào)輸入，如果沒有信號(hào)輸入，則說明保護(hù)器正常復(fù)位，控制芯片引腳9、10停止對(duì)北斗芯片供電，北斗芯片關(guān)閉，保護(hù)過程完成。如果檢測(cè)到引腳I中有電流信號(hào)，則說明可控硅或者繼電器可能出現(xiàn)損壞，無法斷開保護(hù)回路，控制芯片引腳11、12發(fā)出信號(hào)至北斗芯片控制端，使北斗芯片向監(jiān)控室主控端發(fā)送帶有位置和保護(hù)器失靈信息的短報(bào)文消息，上報(bào)故障申請(qǐng)維修。
[0021]本發(fā)明適用范圍廣，能同時(shí)對(duì)電流互感器的測(cè)量繞組和保護(hù)繞組進(jìn)行開路保護(hù)，克服了目前防開路裝置無法有效的保護(hù)互感器保護(hù)繞組的缺點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)中；上述實(shí)施例中采用3組保護(hù)接口，滿足大多數(shù)電流互感器一個(gè)測(cè)量繞組、兩個(gè)保護(hù)繞組的組合方式，對(duì)于只有一個(gè)繞組的互感器，則可同時(shí)完成對(duì)A、B、C三相線路中互感器的保護(hù)；同時(shí)可根據(jù)實(shí)際需求增減接口數(shù)量。
【權(quán)利要求】
1.一種電流互感器的防開路保護(hù)器，其特征在于，包括檢測(cè)裝置、通訊模塊、控制裝置、開路保護(hù)模塊和電源模塊，所述的通訊模塊具有延時(shí)裝置和通訊裝置；且分別通過延時(shí)芯片(11)和北斗芯片(7)實(shí)現(xiàn)，其中，延時(shí)芯片連接電源選擇開關(guān)(12)和北斗芯片，北斗芯片連接天線模塊(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流互感器的防開路保護(hù)器，其特征在于，所述的開路保護(hù)模塊是指由可控硅(5)、繼電器(4)、精密可調(diào)電阻器(3)串接組成的保護(hù)回路，此保護(hù)回路與電流互感器的二次回路(2)呈并聯(lián)關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電流互感器的防開路保護(hù)器，其特征在于，所述的檢測(cè)裝置是指在二次回路和開路保護(hù)模塊的保護(hù)回路中分別連接的微型電流互感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電流互感器的防開路保護(hù)器，其特征在于，所述的控制裝置包括控制芯片和監(jiān)控室主控端；其中，微型電流互感器、可控硅的控制極、繼電器的控制端、北斗芯片分別與控制芯片相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流互感器的防開路保護(hù)器，其特征在于，所述的電源模塊采用雙電源供電模式，設(shè)置有外接電源接口和配合內(nèi)置蓄電池使用的太陽能電池板接□。
6.一種電流互感器的防開路保護(hù)的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)、準(zhǔn)備工作: 步驟1-1、調(diào) 節(jié)精密可調(diào)電阻器阻值，使其等于被保護(hù)互感器的額定負(fù)荷阻值； 步驟1-2、接入被保護(hù)電流互感器、用電器； 步驟1-3、打開電源，保護(hù)器開始工作； 2)、供電和通訊功能檢測(cè): 步驟2-1、延時(shí)芯片每隔24h輸出時(shí)長(zhǎng)Imin電壓信號(hào)為北斗芯片供電，使監(jiān)控室主控端檢測(cè)其在線狀態(tài): 步驟2-2、監(jiān)控室主控端有顯示，則保護(hù)器供電及通訊功能正常； 步驟2-3、監(jiān)控室主控端無顯示，則保護(hù)器供電或通訊功能異常，檢修； 3)、被保護(hù)電流互感器二次回路電流檢測(cè): 步驟3-1、二次回路中微型電流互感器I檢測(cè)到有電流通過，則二次回路正常，保護(hù)器無動(dòng)作； 步驟3-2、無電流通過，控制芯片發(fā)出信號(hào)至可控硅控制極； 4)、開路保護(hù)和通訊: 步驟4-1、如果是一次線路停電，則主干路停電，可控硅陰陽兩極無電壓，無動(dòng)作發(fā)生；步驟4-2、若一次線路未停電，可控硅陰陽兩極存在電壓，可控硅控制極接收到觸發(fā)信號(hào)后，陰陽兩極導(dǎo)通，形成回路，起到保護(hù)作用；同時(shí)，控制芯片發(fā)出電壓信號(hào)至北斗芯片的供電模塊，啟動(dòng)北斗芯片； 步驟4-3、延時(shí)后，控制芯片發(fā)出信號(hào)至北斗芯片控制端，使北斗芯片向監(jiān)控室主控端發(fā)送帶有位置、時(shí)間和故障信息的短報(bào)文消息； 步驟4-4、故障未排除，北斗芯片持續(xù)發(fā)送信息； 步驟4-5、故障排除，控制芯片檢測(cè)到二次回路有電流通過后，控制芯片發(fā)出信號(hào)至繼電器控制端，繼電器啟動(dòng)，使其兩端斷開3秒后復(fù)位；之后，控制芯片再次發(fā)出一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為3秒的電流信號(hào)至繼電器控制端，使其斷開、復(fù)位一次； 5)故障排除后的保護(hù)回路檢測(cè): 步驟5-1，微型電流互感器II檢測(cè)到有電流，控制芯片向北斗芯片控制端發(fā)出信號(hào)，北斗芯片向監(jiān)控室主控端發(fā)出保護(hù)回路故障消息； 步驟5-2、微型電流互感器II檢測(cè)到?jīng)]有電流，則保護(hù)器復(fù)位，控制芯片停止對(duì)北斗芯片的供電，保護(hù)過程結(jié)束。`
【文檔編號(hào)】H02H7/20GK103762557SQ201410001294
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】王紹金, 孫東 申請(qǐng)人:山東華信電氣股份有限公司