专利名称：可实现变电站二次电流回路安全热插拔的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于安全装置领域，尤其涉及一种用于变电站电测表计二次电流回路的安 全连接装置。
背景技术：
在变电站电测监控过程中必须要对二次电流回路进行进行采样。
过去变电站二次仪表大量使用的是盘表结构形式，现在越来越多的使用微机测量
7数字处理技术。
但不管如何，其测量设备和二次电压和电流回路均存在有电线连接的"接口"，
由于电流互感器(CT) 二次电流的特性，其二次回路在运行中绝对不能开路，运行中 的二次回路开路产生的高电压将对人身安全形成威胁，同时也将使得一次CT发热造 成一次设备的隐患。
为此，目前变电站的二次回路在运行中均必须要保证回路连接的可靠性，在《电 力系统安全运行规程》中的具体要求通常体现为退出运行中的二次测量设备时，首
先需要短接其电流回路和拉开电压回路，然后才能拆除其连接线，等等，整个过程非 常麻烦复杂/严格，稍有不慎，极易发生操作事故或对设备、人身造成伤害。而且在实 .际工作中，由于操作者对此项安全规定的疏忽或操作顺序错误，导致发生设备事故、 人身伤害的现象屡见不鲜，甚至会发展成重大设备事故或整个电力系统的故障。
实际现场工作中，迫切需要一种简便的连接方式来完成二次测量设备投入和退 出，最好是采用接插件"插拔"方式对有问题的设备进行更换，并且保证插拔过程中 不会发生二次回路的开路。
公告日为2005年6月22日，公告号为CN 2705952Y的中国专利中公开了一种"热 拔插缓冲电路"，其由电源缓启动开关电路(l)、电源缓启动电路(2)、总线缓冲开关电 路(3)和总线缓冲电路(4)，以及引脚族(5)组成；电源缓冲开关电路(1)和引脚族(5)连接， 总线缓冲开关电路(3)和引脚族(5)连接，电源缓冲开关电路(1)与电源缓启动电路(2)连 接，电源缓启动电路(2)还与总线缓冲开关电路(3)、总线缓冲电路(4)连接，总线缓冲 '开关电路(3)与总线缓冲电路(4)连接。该实用新型的有益效果是，由于采用集成电路，
增强了稳定性，使设备在连续可靠的运行中实现板卡随意更换，不对系统运行造成影 响。
在计算机和通讯系统领域中，热插拔(hot-plugging或Hot Swap)即带电插拔， 热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬 盘、电源或板卡等计算机硬件部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性 和灵活性等，例如一些面向高端应用的磁盘镜像系统都可以提供磁盘的热插拔功能。
热插拔最早出现在PC机的服务器领域，是为了提高服务器用性而提出的，在我 们平时用的电脑中一般都有USB接口，这种接口就能够实现热插拔。如果没有热插 拔功能，即使磁盘损坏不会造成数据的丢失，用户仍然需要暂时关闭系统，以便能够 对硬盘进行更换，而使用热插拔技术只要简单的打开连接开关或者转动手柄就可以直 接取出硬盘，而系统仍然可以不间断地正常运行。
在PC机和通讯系统领域，热插拔电路设计应用非常广泛，但是，据申请人所知， 在变配电和/或输变电行业领域，对于变电站电测表计的二次电流回路，尚无具有类似 功能或能达到相同技术效果的技术方案可供选择或实施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现变电站二次电流回路安全热插拔 的方法及装置。其利用机械和电子双重技术手段，保证二次回路的"投运"和"退出" 处于最简单和可靠技术保护下，实现了变电站电测表计二次电流回路的"热插拔"， 大大简化了运行中测量设备检修更换和试验调试的繁琐过程，提高了设备运行的可靠 性。
本发明的技术方案是提供一种可实现变电站二次电流回路安全热插拔的方法， 包括测表计电流二次回路电流互感器的接入端子和待接入的电流互感器，其特征是
A、 在所述电流互感器接入端子的第一、第二连接端之间，设置一具有第一和第 二弹性接点的插接簧片组，其第一和第二弹性接点的中心轴线重合，同方向设置，其 第一和第二弹性接点的簧片长度不相等；
B、 设置一具有双面导电层且两导电层之间相互绝缘的插入板，插入板两面的导 电层分别与待接入电流互感器一次线圈的两端电连接；
C、 利用在插入板插入或拔出的过程中，其导电层与插接簧片组第一、第二弹性 接点发生接触或脱离接触所存在的时间差，使导电层不同时与第一和第二弹性接点发 生接触或脱离接触，保证在整个插入板的插入和拔出过程中，第一和第二弹性接点中
始终有一对接点处于接触/闭合状态；
D、在电流互感器接入端子的第一、第二连接端之间，设置一双向二极管组，利 用其正向导通电压降，防止当由于某种原因导致第一和第二弹性接点同时断开时，造 成所述二次电流回路的开路和对电流回路其他设备工作的影响。
具体地，在插入板的插入过程中，当其导电层刚与第一弹性接点接触时，所述的 第二弹性接点仍然处于接触/闭合的状态。
或者，在插入板的拔出过程中，当其导电层刚与所述的第二弹性接点脱离接触时， 第二弹性接点首先恢复接触/闭合的状态，而此时所述的第一弹性接点仍然处于与插 入板的导电层保持接触的状态。
当所述的插入板完全插入插接簧片组后，所述的第一和第二弹性接点均处于与插 入板的导电层保持接触的状态。
或者，当所述的插入板完全拔出插接簧片组后，所述的第一和第二弹性接点均处 于接触/闭合的状态。
本发明还提供一种可实现变电站二次电流回路安全热插拔的装置，包括测表计电 流二次回路电流互感器的接入端子和待接入的电流互感器，其特征是在电流互感器 接入端子的第一、第二连接端之间，设置一具有双弹性接点的插接簧片组；在电流互 感器接入端子的第一、第二连接端之间，设置一双向二极管组；设置一具有双面导电 层且两导电层之间相互绝缘的插入板；插入板两面的导电层分别与待接入电流互感器 一次线圈的两端电连接。
具体的，其具有双弹性接点的插接簧片组包括上弹簧片和下弹簧片，其上弹簧片 分别由第一簧片和第二簧片构成，其下弹簧片分别由第三簧片和第四簧片构成，在第 一、第三簧片的前端，对应设置第一对弹性触点，在第二和第四簧片的前端，对应设 置第二对弹性触点，上弹簧片和下弹簧片结构镜像对称，其第一、第三簧片的长度大 于其第二、第四簧片长度，且第一对弹性触点和第二对弹性触点之间为电气并联连接 关系。
其双向二极管组包括两只反向并接的二极管，其第一二极的负极与第二二极管的 正极并联后与电流互感器接入端子的第一连接端连接，其第一二极管的正极与第二二 极管的负极并联后与电流互感器接入端子的第二连接端连接。
其插入板两面的导电层为双面印刷线路板上的涂银铜箔层。
此外，在插入板的前端，距其边缘距离等于或小于第一对弹性触点与第二对弹性 触点之间横向间距的一段的表面，没有双面导电层。
与现有技术比较，本发明的优点是
1. 采用不等距双接点的弹性簧片结构，利用机械和电子双重技术手段，保证了二 次回路的"投运"和"退出"处于最简单和可靠技术保护下，实现了变电站电测表计 二次电流回路的"热插拔"；
2. 双重化的接触点降低了接触电阻，提高了接触的可靠性，从触点机械结构上保 证了电流回路永远不会有开路的可能，使得电测设备和二次回路的连接完全可以实现 整体插拔，保证了现场操作的人身安全和设备安全，方便了运行维护和检测校验；
3. —旦双接点由于种种原因发生接触不良或开路，双向二极管将起到了相应的保 护作用，保证了电流回路的连续性，不会影响电流回路的其他设备工作。
图l是本发明的结构示意图2至图4是本技术方案热插拔过程中电流流经路径示意图； 图5为第一、第二对弹性触点同时断开时的电流流经路径示意图。 图中1为电流互感器接入端子的第一连接端，2为电流互感器接入端子的第二连 接端，3为上弹簧片，4为下弹簧片，3-l为第一簧片，3-2为第二簧片，4-3为第三簧 片，4-4为第四簧片，3-11和4-11为第一对弹性触点，3-21和4-21为第二对弹性触点， 5为插入板，6-1、 6-2为插入板的双面导电层，CT为电流互感器，L1为CT的一次线 圈，L2为CT的二次线圈，Dl为第一二极管，D2为第二二极管，J1和J2分别为第 一弹性触点对和第二弹性触点对的簧片长度。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图.1中，本技术方案包括测表计电流二次回路电流互感器的接入端子和待接入的 电流互感器CT，其在电流互感器接入端子的第一连接端1和第二连接端2之间，设
置有一具有双弹性接点的插接簧片组；在电流互感器接入端子的第一、第二连接端之
间，设置了一双向二极管组；同时还设置了一具有双面导电层且两导电层之间相互绝 缘的插入板5;其插入板两面的导电层6-1和6-2分别与待接入电流互感器CT 一次线 圈L1的两端电连接。
具体的，其具有双弹性接点的插接簧片组包括上弹簧片3和下弹簧片4，其上弹 簧片分别由第一簧片3-1和第二簧片3-2构成，其下弹簧片分别由第三簧片4-3和第
四簧片4-4构成，在第一、第三簧片的前端，分别对应设置有第一对弹性触点3-ll和 4-11，在第二和第四簧片的前端，分别对应设置有第二对弹性触点3-21和4-21，由图 可见，上弹簧片和下弹簧片结构为沿横向中心轴的镜像对称结构，其中，第一、第三 簧片的长度Jl大于其第二、第四簧片的长度J2，或者说，在第一对弹性触点和第二 对弹性触点之间存在一个横向的间距，该间距的数值为第一、第三簧片的长度Jl与 '第二、第四簧片的长度J2之差。
从电路关系上来说，第一对彈性触点和第二对弹性触点之间为电气并联连接关系。
其双向二极管组包括两只反向并接的二极管，其第一二极D1的负极与第二二极 管D2的正极并联后与电流互感器接入端子的第一连接端1连接，其第一二极管的正 极与第二二极管的负极并联后与电流互感器接入端子的第二连接端2连接。 其插入板5两面的导电层6-1和6-2为双面印刷线路板上的涂银铜箔层。 在插入板的前端，距其边缘距离等于或小于第一对弹性触点与第二对弹性触点之 间横向间距的一段的表面，没有设置双面导电层。这样设置的目的是为了有助于插入 .板的插入或拔出过程中第一对弹性触点和/或第二对弹性触点与导电层6-1和6-2之间 的接触或脱离。
图2中，当CT未投入工作时位置，插入板未插入插接簧片组，电流回路中第一 对弹性触点3-11和4-11及第二对弹性触点3-21和4-21处于接触/闭合状态，从第一 连接端1至第二连接端2之间的电流i可以通过第一和/或第二对弹性触点流通，其具 体流经路径为In —第一连接端1 —上弹簧片3 —第一对弹性触点3-11 —第一对弹 性触点4-11—下弹簧片4—第二连接端2 —lout;或者，由ln—第一连接端1 — 上弹簧片3 —第二对弹性触点3-21 —第二对弹性触点4-21 —下弹簧片4 —第二 连接端2 —lout 。
可见，若插入板未插入插接簧片组，则整个电流通路上有两对弹性接点接通，双 '重化的接触点降低了接触电阻，提高了接触的可靠性。
图3中，当CT开始准备投入工作位置时，插入板5开始插入插接簧片组，此时 在插入板插入动作的作用下，插入板的双面导电层6-1和6-2首先与第一对弹性触点 (亦可称之为前触点)3-11和4-11接触。
但是此时第二对弹性触点(亦可称之为后触点)3-21和4-21依然处于接触/闭合 状态，从第一连接端1至第二连接端2之间的电流i可以通过第二对弹性触点流通， 其具体流经路径为In —第一连接端1 —上弹簧片3 —第二对弹性触点3-21 —第二对弹性触点4-21—下弹簧片4—第二连接端2 —lout 。
同时，由于电流互感器一次线圈Ll内阻的存在，以及电流总是沿电阻最小的路 径流通的特点，故在第一对弹性接点(即前触点)3-11和4-11与双面导电层6-1和 6-2之间尚无电流流通。
故此时整个电流通路上依然有一对弹性接点保持接通状态，以确保电流二次回路 在运行中绝对不能开路的要求得以实现。
在图4中，随着插入板5继续插入插接簧片组，在插入板插入动作的作用下，插 入板的双面导电层6-1和6-2同时与第一对弹性触点(前触点)3-11、 4-11和第二对 弹性触点(后触点)3-21、 4-21接触，则从第一连接端1至第二连接端2之间的电流 i可以同时通过第一和/或第二对弹性触点及双面导电层6-1和6-2流通，其具体流经 路径为In—第一连接端1—上弹簧片3—第一对弹性触点3-11—导电层6-1—电 流互感器CT的一次线圈L1—导电层6-2—第一对弹性触点4-11—下弹簧片4 — 第二连接端2 — lout;或者，由In —第一连接端1 —上弹簧片3 —第二对弹性触 点3-21 —导电层6-l —电流互感器CT的一次线圈L1 —导电层6-2 —第二对弹 性触点4-21—下弹簧片4—第二连接端2 —lout 。
可见，随着插入板5的继续插入，则第二对弹性触点(后触点)断开并与双面导 电层6-1和6-2接触，此时电流完全通过二次电流互感器CT的一次线圈Ll，则该CT 进入正常工作状态。同时，整个电流通路上亦有两对弹性接点保持接通状态，双重化 的接触点降低了接触电阻，提高了接触的可靠性。
反之亦然，当插入板拔出时，随着其的退出，在电流互感器回路保持接通的前题 下，第二对弹性触点(后触点)首先与双面导电层6-l和6-2脱离接触并首先恢复接 触/闭合状态，整个电路的连接关系又恢复到图3的状态，其电流的流通路径同图3， 在此不再叙述。
当插入板完全拔出时，随着其的退出，第二对弹性触点(前触点)也与双面导电 层6-1和6-2脱离接触并恢复接触/闭合状态，整个电路的连接关系又恢复到图2的状 态，其电流的流通路径同图2，在此不再叙述。
故此，设置前、后二对触点的机械结构和电路形式，使得在插入板插入和退出的 过程中，始终有一对接点处于接触/闭合状态，其电流回路从电路结构上保证了永远不 会有开路的可能，保证了现场操作的人身安全和设备安全。
在图5中， 一旦前、后二对接点由于种种原因发生接触不良或开路，这个时候只 要第一、第二连接端之间的电压超过0.7V，接在第一、二连接端之间的二极管D1或
D2就将导通(图中以D2导通为例)，由于二极管的电路特性，其两端之间的压降不 会大于0.7V，最大功耗也不会大于3.5W，远在一次电流互感器CT的容量内，不会 影响电流回路的其他设备工作，起到了相应的保护作用，保证了电流回路的连续性。
采用二极管并联在测量设备电流互感器二端的电路形式，起到了防止电流回路开 路的作用，但由于二极管导通在0.7V左右，而二次CT电压降仅是毫伏数量级，因此 对于二次测量回路也根本不会造成分流和影响其测量精度。同时，对于二次CT回路 由于接触不好等原因造成的开路则进行了旁通，避免了二次测量回路的开路。
可见，采用上述结构的技术方案，其整个回路的插拔在技术和安全上没有问题， 解决了电流二次回路的插拔问题，使得电测设备和二次回路的连接完全可以实现整体 "热插拔"，为运行维护和检测校验提供了方便。
本发明可广泛用于变电站电测或监控领域。
权利要求
1.一种可实现变电站二次电流回路安全热插拔的方法，包括测表计电流二次回路电流互感器的接入端子和待接入的电流互感器，其特征是A、在所述电流互感器接入端子的第一、第二连接端之间，设置一具有第一和第二弹性接点的插接簧片组，其第一和第二弹性接点的中心轴线重合，同方向设置，但第一和第二弹性接点的簧片长度不相等；B、设置一具有双面导电层且两导电层之间相互绝缘的插入板，插入板两面的导电层分别与待接入电流互感器一次线圈的两端电连接；C、利用在插入板插入或拔出的过程中，其导电层与插接簧片组第一、第二弹性接点发生接触或脱离接触所存在的时间差，使导电层不同时与第一和第二弹性接点发生接触或脱离接触，保证在整个插入板的插入和拔出过程中，第一和第二弹性接点中始终有一对接点处于接触/闭合状态；D、在电流互感器接入端子的第一、第二连接端之间，设置一双向二极管组，利用其正向导通电压降，防止当由于某种原因导致第一和第二弹性接点同时断开时，造成所述二次电流回路的开路和对电流回路其他设备工作的影响。
2. 按照权利要求1所述的可实现变电站二次电流回路安全热插拔的方法，其特征 是在所述插入板的插入过程中，当其导电层刚与第一弹性接点接触时，所述的第二弹 性接点仍然处于接触/闭合的状态。
3. 按照权利要求1所述的可实现变电站二次电流回路安全热插拔的方法，其特征 是在所述插入板的拔出过程中，当其导电层刚与第二弹性接点脱离接触时，第二弹性 接点首先恢复接触/闭合的状态，而此时所述的第一弹性接点仍然处于与插入板的导电 层保持接触的状态。
4. 按照权利要求1所述的可实现变电站二次电流回路安全热插拔的方法，其特征 是当所述的插入板完全插入插接簧片组后，所述的第一和第二弹性接点均处于与插入 板的导龟层保持接触的状态。
5. 按照权利要求1所述的可实现变电站二次电流回路安全热插拔的方法，其特征 是当所述的插入板完全拔出插接簧片组后，所述的第一和第二弹性接点均处于接触/ 闭合的状态。
6. —种可实现变电站二次电流回路安全热插拔的装置，包括测表计电流二次回路 电流互感器的接入端子和待接入的电流互感器，其特征是 在电流互感器接入端子的第一、第二连接端之间，设置一具有双弹性接点的插 接簧片组；在电流互感器接入端子的第一、第二连接端之间，设置一双向二极管组；设置一具有双面导电层且两导电层之间相互绝缘的插入板；插入板两面的导电层分别与待接入电流互感器一次线圈的两端电连接。
7. 按照权利要求6所述的可实现变电站二次电流回路安全热插拔的装置，其特征 是所述的具有双弹性接点的插接簧片组包括上弹簧片和下弹簧片，其上弹簧片分别由 第一簧片和第二簧片构成，其下弹簧片分别由第三簧片和第四簧片构成，在第一、第 三簧片的前端，对应设置第一对弹性触点，在第二和第四簧片的前端，对应设置第二 对弹性触点，上弹簧片和下弹簧片结构镜像对称，其第一、第三簧片的长度大于其第 二、第四簧片长度，且第一对弹性触点和第二对弹性触点之间为电气并联连接关系。
8. 按照权利要求6所述的可实现变电站二次电流回路安全热插拔的装置，其特征 是所述的双向二极管组包括两只反向并接的二极管，其第一二极的负极与第二二极管 的正极并联后与电流互感器接入端子的第一连接端连接，其第一二极管的正极与第二 二极管的负极并联后与电流互感器接入端子的第二连接端连接。
9.按照权利要求6所述的可实现变电站二次电流回路安全热插拔的装置，其特征 是所述插入板两面的导电层为双面印刷线路板上的涂银铜箔层。
10.按照权利耍求6所述的可实现变电站二次电流回路安全热插拔的装置，其特 征是在所述插入板的前端，距其边缘距离等于或小于第一对弹性触点与第二对弹性触 点之间横向间距的一段的表面，无双面导电层。
全文摘要
一种可实现变电站二次电流回路安全热插拔的方法及装置，属安全装置领域。包括二次回路电流互感器的接入端子和待接入的电流互感器，其在电流互感器接入端子的连接端之间，设置一具有双弹性接点的插接簧片组；同时设置一双向二极管组，还设置一具有双面导电层且两导电层之间相互绝缘的插入板，其插入板两面的导电层分别与待接入电流互感器一次线圈的两端电连接。其利用机械和电子双重技术手段，保证了二次回路的投运/退出处于最简单和可靠技术保护下，实现了变电站电测表计二次电流回路的“热插拔”，大大简化了运行中测量设备检修更换和试验调试的繁琐过程，提高了设备运行的可靠性。可广泛用于变配电系统的电测或监控领域。
文档编号H01H27/04GK101340045SQ20081003985
公开日2009年1月7日 申请日期2008年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者戴春怡 申请人:上海市电力公司超高压输变电公司