一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路的制作方法
【专利摘要】一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，包括主处理器CPU、信号放大电路、电流互感器CT1、返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路，其特征在于：所述电流互感器CT1为双信号输出电流互感器，包括计量线圈和信号线圈；所述信号放大电路与电流互感器CT1的信号线圈连接；所述电流互感器CT1与被检测的外部电流互感器CT0连接；所述交直流转换电路由运算放大器U6A、U6B及其连接电路组成。本实用新型可以实时监测电路中电流互感器的运行状态；交直流转换电路电路结构简单，运行可靠。
【专利说明】—种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路
【技术领域】
[0001]本设计涉及电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，属于电器检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]运行中的电流互感器(CT)发生故障，会产生严重隐患，并且影响电能计量，电流互感器(CT)故障主要表现为开路和短路两种状态。如何实时监测电流互感器的情况并及时处理是非常必要的。在电学理论中，被测电流互感器的状态变化最终可以反映到电流互感器的导纳值(阻抗值)的变化，这种方法叫导纳法。根据这一理论，可以实时监测线路中电流互感器的运行状态。而现有的检测方法中，检测设备复杂，并且现行的交直流转换电路线路结构复杂，运行不稳定。
【发明内容】
[0003]针对上述要求，本设计根据导纳法的原理，将现有的信号放大电路、电流返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路与双信号输出电流互感器CTl组合，提供一种电流互感器二次回路故障检测装置，及时检测反应电流互感器CTO的运行情况；并且提供一种简单、可靠的交直流转换电路。
[0004]为实现上述目的，本设计是通过以下技术手段来实现的:
[0005]一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，包括主处理器CPU、信号放大电路、电流互感器CT1、返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路，所述AD/DA电路内含交直流转换电路，所述信号放大电路内含信号变换电路，所述返回信号放大电路内含低通滤波电路，所述AD/DA电路内含交直流转换电路，其特征在于:所述电流互感器CTl为双信号输出电流互感器，包括计量线圈和信号线圈，计量线圈作计量用，信号线圈作信号检测用；所述信号放大电路与电流互感器CTl的信号线圈连接；所述电流互感器CTl与被检测的外部电流互感器CTO连接；所述交直流转换电路由运算放大器U6A、运算放大器U6B及其连接电路组成，运算放大器U6A的V+连接电阻R45后接地，运算放大器U6A的V-端连接电阻R44、电容C29作为信号输入端，运算放大器U6A的V-端与二极管D3负极连接，运算放大器U6A输出端与二极管D3正极连接，电阻R42与二极管D4正极串联后，正极与U6A的V-连接，负极与U6A的输出端连接；运算放大器U6B的V+与电阻R51连接后接地，运算放大器U6B的V-连接电阻R41后连接电容C29、电阻R44之间电路，在电阻R42、二极管D4之间引出电路与电阻R43连接后连接于运算放大器U6B的V-，有极电容C28与电阻R50并联后，负极连接于运算放大器U6B的V-端，正极连接于运算放大器U2B的输出端。
[0006]优选的:
[0007]所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于:所述主处理器CPU发出PWM方波信号给信号放大电路。
[0008]所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其带通滤波电路，其特征在于:所述PWM方波信号的频率为20KHz。
[0009]所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于:所述信号放大电路输送给电流互感器CTl信号线圈的信号为正弦波信号。
[0010]所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于:所述返回信号放大电路的放大倍数为50倍。
[0011]所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于:所述带通滤波电路虑除20KHZ以外的杂波信号，将20KHZ的正弦波信号传输给AD/DA电路。
[0012]本发明的有益效果是:本实用新型运用导纳检测法，可以实时监测电路中电流互感器的运行状态，减少电能损失和安全事故的发生；交直流转换电路，组成器件简单，运行可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为电流互感器二次回路故障检测装置组成示意图，图2交直流转换电路线路图。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合说明书附图，对设计作进一步的说明。
[0015]本设计是将现有的信号放大电路、电流返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路与双信号输出电流互感器CTl组合，用以检测反应电流互感器CTO的运行情况，并且，对交直流转换电路进行了设计。
[0016]如图1、2所示，当终端设备正常运行时，其电流回路由终端产品外部的电流互感器CTO与终端内部电流互感器CTl组成，设计中要求终端选用的电流互感器元件为双信号输出电流互感器，一路输出作计量用(称之为计量线圈)，?路输出作信号检测用(称之为信号线圈)。电流互感器CTO 二次回路正常、开路、短路三种状态变化最终可以反映到电流互感器示电路(CTl)的导纳值(阻抗值)的变化。检测导纳值可采用在CTl的次级信号线圈上叠加一个外部信号的方法，通过计量线圈反映出CTO的变化，经过电路转换成直流电压后再通过AD采样值来判断电流回路的二次侧状态。
[0017]信号变换电路，其中PWM波为主处理器CPU输出的频率20 kHz的方波信号。电流互感器在线性工作区域可以被看作一个恒流源，其内阻无穷大，二次间的输出不受二次负载阻抗变化的影响。当二次阻抗继续增大，使得二次励磁电压达到电流互感器饱和点，互感器工作将进入非线性区域，励磁电流增大，次负荷端的电流逐渐被励磁回路分流。
[0018]影响二次回路阻抗(导纳)大小的因素主要由负载阻抗和励磁特性决定。在正常情况下，负载阻抗基本保持不变，励磁阻抗(导纳)随二次励磁电压的变化而变化。
[0019]正弦波信号叠加到电流互感器CTl的信号线圈上，随着电流回路二次侧CTO
[0020]正常、开路、短路等状态的改变，反馈到CTl上的导纳值也发生了变化，即阻抗值改变，正弦波信号也会发生改变。
[0021]当PWM方波信号经过变换电路给信号线圈叠加一个正弦波信号(sin)，此信号经过初级线圈再反馈到计量线圈上，计量线圈感应出的信号幅度非常小，并带有杂波(其中含有50 Hz工频信号)，因此需先经过放大电路把信号放大50倍，然后进行低通滤波电路进行滤波。经过放大后的信号经过低通滤波后输出电流波形，其表现在正常、开路和短路状态波形频率均为20 kHz。
[0022]带通滤波电路，接收返回信号放大电路的信号Itjut后，滤除20 kHz左右以外的杂波信号。由CPU产生的20 kHz方波经电流互感器CTl反馈放大滤波后得到相应的信号，最后由带通滤波器隔尚出较好的正弦波信号1(1输出。
[0023]经带通滤波器后的波形是标准的正弦波，在电流回路各种状态下正弦波的幅值将不同，再经过交流信号转直流信号通过CPU的A / D采样信号即可诊断出电流回路二次侧开短路故障。
[0024]以上显示和描述了本设计的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本设计不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本设计的原理，在不脱离本设计精神和范围的前提下，本设计还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本设计范围内。本设计要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
[0025]以上显示和描述了本设计的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本设计不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本设计的原理，在不脱离本设计精神和范围的前提下，本设计还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本设计范围内。本设计要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，包括主处理器CPU、信号放大电路、电流互感器CT1、返回信号调理电路、返回信号放大电路、带通滤波电路、AD/DA电路，所述AD/DA电路内含交直流转换电路，所述信号放大电路内含信号变换电路，所述返回信号放大电路内含低通滤波电路，所述AD/DA电路内含交直流转换电路，其特征在于:所述电流互感器CTl为双信号输出电流互感器，包括计量线圈和信号线圈，计量线圈作计量用，信号线圈作信号检测用；所述信号放大电路与电流互感器CTl的信号线圈连接；所述电流互感器CTl与被检测的外部电流互感器CTO连接；所述交直流转换电路由运算放大器U6A、运算放大器U6B及其连接电路组成，运算放大器U6A的V+连接电阻R45后接地，运算放大器U6A的V-端连接电阻R44、电容C29作为信号输入端，运算放大器U6A的V-端与二极管D3负极连接，运算放大器U6A输出端与二极管D3正极连接，电阻R42与二极管D4正极串联后，正极与U6A的V-连接，负极与U6A的输出端连接；运算放大器U6B的V+与电阻R51连接后接地，运算放大器U6B的V-连接电阻R41后连接电容C29、电阻R44之间电路，在电阻R42、二极管D4之间引出电路与电阻R43连接后连接于运算放大器U6B的V-，有极电容C28与电阻R50并联后，负极连接于运算放大器U6B的V-端，正极连接于运算放大器U2B的输出端。
2.如权利要求1所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于:所述主处理器CPU发出PWM方波信号给信号放大电路。
3.如权利要求2所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其带通滤波电路，其特征在于:所述PWM方波信号的频率为20KHz。
4.如权利要求1所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于:所述信号放大电路输送给电流互感器CTl信号线圈的信号为正弦波信号。
5.如权利要求1所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于:所述返回信号放大电路的放大倍数为50倍。
6.如权利要求1所述的一种电流互感器二次回路故障检测装置及其交直流转换电路，其特征在于:所述带通滤波电路虑除20KHz以外的杂波信号，将20KHz的正弦波信号传输给AD/DA电路。
【文档编号】G01R35/02GK204154887SQ201420344925
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】童清化 申请人:镇江瑞清电子科技有限公司