专利名称：交流线路短路的保护装置及检测方法
技术领域：
本发明属于大功率交流电压线路集控领域，涉及一种对交流高电压线路短 路进行自动检测、报警、保护及指示的保护装置及检测方法，特别涉及当电压 线路接入超大量的不同负载时，能够及时判断电压线路短路点位置的自动检 测、报警、保护及指示的保护装置及检测方法。
背景技术：
现在是21世纪，科技在进步，电力在发展，它已步入人们的千家万户， 当然与之配套的计量工具一一电能表也得已广泛的应用。由于电能表的数量不 断增加，势必使国家用电计量中心要求电能表检测设备一次性检测的电能表越 多越好，这样可节约时间提高效率。因此一台良好的电能表检测设备必须可靠； 同时当人为因素或被检表本身质量问题造成的电流开路及电压短路时，要能及 时准确的判断故障点，使人们及时改正错误或更换有故障的电能表。如图l所 示的传统电能表4企测设备接线示意图所示，从图上可知，电流源输出的电流是 从第l块表输入，经过n个表串联后，最后回到电流源上；电压源输出n个电 压分别供给n个不同的电能表。当任意一处电流接线开路，电流源将不能输出； 也同样任意一电压线路短路，则电压源也不能正常输出。若同时出现多次电流 开路或电压短路，检验员将浪费大量的时间来判断故障的发生点，表位越多所 消耗的时间也就越多，这样多表位的电能表检^i殳备不但不能给人们节约时间 和节省效率反而适得其反浪费更多的时间。检测人员不是把时间放在有用的检 测设备上，而是浪费在无谓的故障检测点上，当同时检测大批量的电能表时， 不是节约时间而是使工作根本不能进行下去。
发明内容
为了解决现有的电能表检测过程中存在的电压线路短路，特别是电压线路 短路的故障点越多检查的时间也就越长的技术不足，本发明提供了一种对交流 电压线路短路的保护装置及检测方法。
本发明提供了一种交流线路短路的保护装置，所述的交流线路短路的保护 装置包括顺序依次连接的电压的电流采集单元、电压信号放大单元、滤波单 元、比较器单元和信号输出单元。
根据本发明的一优选技术方案，所述电压的电流采集单元为电压的电流采集器，包括初级输入绕组和次级取样输出绕组；其中，所述初级输入绕组与交 流电压源相接，所述次级取样输出绕组与所述电压信号》丈大单元连接。
根据本发明的一优选技术方案，所述电压信号放大单元为电压信号放大器。
根据本发明的一优选技术方案，所述滤波单元为电压有源滤波器，所述电 压有源滤波器直接连接于所述电压信号放大单元的输出端，同时所述电压有源 滤波器还与所述比较器单元连接，作为比较器单元的正端输入。
根据本发明的一优选技术方案，所述比较器单元为带迟滞功能的比较器， 所述比较器的正端与所述滤波单元的输出端连接，所述比较器的负端与基准电 源连接，所述比较器的输出端与所述信号输出单元连接。
根据本发明的一优选技术方案，所述信号输出单元为报警、控制指示器。
本发明还提供了一种交流线路短路的检测方法，所述交流线路短路的检测 方法包括步骤第一步、对交流电压源因短路产生的瞬间电流进行采集；第 二步、将所述瞬间电流转成电压信号，进行放大，并进^f亍滤波处理；第三步、 将滤波后的电压信号与基准电源进行比对；第四步、当电压信号大于基准电源 的基准电压时，输出异常信号。
根据本发明的一优选技术方案，所述交流线路短路检测方法具体包括步 骤第一步、交流电压源输出电压通过所述电压的电流采集单元的所述初级输 入绕组，通过所述电压的电流釆集单元对交流电压源因短路产生的瞬间电流进 行采集，所述瞬间电流由所述的电压的电流采集单元的次级取样输出绕组送到 所述电压信号放大单元的输入端；第二步、通过所述电压信号放大单元的电流 变电压取样电阻，把取样电流变成电压信号，由所述电压信号放大单元把弱电 压信号放大送给所述滤波单元进行滤波，并将稳定的放大信号送给比较器单 元；第三步、通过所述比较器单元与基准电源的基准电压进行比对；第四步、 当电压信号大于基准电源的基准电压时，所述比较器单元送出高电平给所述信 号输出单元，信号输出单元接到高电平时指示灯点亮，完成电压线路短糾艮警 指示。
本发明的有益效果在于当把电压线路短路保护器接入大功率的电压及电 流线路时，能够及时准确地判断电压线路短路，节省人们检查故障点的时间， 达到高效省时的目的，设备的负载接线端点越多节省的时间越明显；本发路结构简单，交流线路短路的保护装置接线比较简单，在原设备的基础上进行
修改，成本低；适用电压线路范围极宽，同时稳定可靠，具有极高的实用性和
易用性。
图l是现有技术电能表检测设备接线示意图； 图2是本发明实施例的电能表检测装置接线示意图； 图3是本发明实施例的保护装置及检测方法中交流线路短路的保护装置的 模块结构示意图4是本发明实施例的保护装置及检测方法中交流线路短路的保护装置的 电路图5是本发明实施例的保护装置及检测方法中交流线路短路的检测方法流 程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明技术方案做进一步详细说明。
本发明在原来设备的基础上增加一交流线路短路的保护装置，能够及时准 确地判断交流电电压线路短路的故障点，同时接线简单、抗干扰能力强和适用 电流及电压范围宽的特点。
请参阅图2，本发明技术方案中电能表保护装置接线示意图，如图2所示， 在原来&出上的每个电能表(表位)的电压线上串一交流线路短路的保护装置， 设备结构十分清晰简单，不破坏原电能表检测设备的整体结构。若干个所述的 电能表并联时，每个电能表分别设有一交流线路短路的保护装置。
参见图3，是本发明实施例的保护装置及检测方法中交流线路短路的保护 装置的模块结构示意图。如图3所示，
所述的交流线路短路的保护装置包括顺序依次连接的电压的电流釆集单 元102、电压信号放大单元103、滤波单元104、比较器单元105和信号输出单 元106。
在本发明的优选技术方案中所述电压的电流采集单元102为电压的电流 采集器，包括初级输入绕组和次级取样输出绕组；其中，所述初级输入绕组与 交流电压源101相接，所述次级取样输出绕组与所述电压信号放大单元103连 接。所述电压信号放大单元103为电压信号放大器。所述滤波单元104为电压有源滤波器，所述电压有源滤波器直接连接于所述电压信号放大单元103的输 出端，同时所述电压有源滤波器还与所述比较器单元105连接，作为比较器单 元105的正端输入。所述比较器单元105为带迟滞功能的比较器，所述比较器 的正端与所述滤波单元104的输出端连接，所述比较器的负端与基准电源107 连接，所述比较器的输出端与所述信号输出单元106连接。所述信号输出单元 106为报警、控制指示器。
以下所述，将所述电压的电流采集单元102定义为电压的电流采集器，所 述电压信号放大单元103定义为电压信号放大器，所述滤波单元104定义为滤 波器，所述信号输出单元106定义为报警、控制指示器。 请参见图4本发明实施例的保护装置及检测方法中交流线路短路的保护装置的 电路图，从图上可知所述的交流电压源IOI输出一交流电压时，在电压线上串 接一电压的电流采集器102，当电压线路短路时瞬间的电流将急剧增加，在所 述电流取样器T2的初级输入绕组降得到一大的电流，同时电流取样器T2的次 级取样输出绕组取样输出绕组将感应一微弱的小电流，再通过电流变电压取样 电阻R5的取样及电压信号放大器U3B的电压放大，把微弱小电流放大成幅度 很高的电压信号。所述电压信号经过电压有源滤波器104滤波后，在电阻R7 上得到 一更稳定的并且与输入电压相同频率的电压信号。
接一电容C2 (可以有效地减少误动作)，同时所述比丰支器1MB的负输入端连接 于基准电源107，当所述电压有源滤波器104输出的电压超过基准电源107的 基准电压时，所述比较器U4B输出高电平从而点亮电压控制指示灯LED1 (发光 二极管)亮。
请参见图5本发明实施例的保护装置及检测方法中交流线路短路的检测方 法流程图。如图5所示的，所述交流线路短路的检测方法包括步骤第一步、 对交流电压源101因短路产生的瞬间电流进行采集；第二步、将所述瞬间电 流转成电压信号，进行;改大，并进行滤波处理；第三步、将滤波后的电压信号 与基准电源107进行比对；第四步、当电压信号大于基准电源107的基准电压 时，输出异常信号。
根据本发明的一优选技术方案，所述交流线路短路检测方法具体包括步 骤第一步、交流电压源101输出电压通过所述电压的电流釆集单元102的所述初级输入绕组，通过所述电压的电流采集单元102对交流电压源101因短路 产生的瞬间电流进行采集，所述瞬间电流由所述的电压的电流采集单元102的 次级取样输出绕组送到所述电压信号放大单元103的输入端；第二步、通过所 述电压信号放大单元103的电流变电压取样电阻，#样电流变成电压信号， 由所述电压信号放大单元103把弱电压信号放大送给所述滤波单元104进行滤 波，并将稳定的放大信号送给比较器单元105;第三步、通过所述比较器单元 105与基准电源107的基准电压进行比对；第四步、当电压信号大于基准电源 107的基准电压时，所述比较器单元105送出高电平给所述信号输出单元106, 所述信号输出单元106接到高电平时指示灯点亮，完成电压线路短糾艮警指示。 本发明的有益效果在于当把电压线路短路保护器接入大功率的电压及电流线 路时，能够及时准确地判断电压线路短路，节省人们;险查故障点的时间，达到 高效省时的目的，设备的负载接线端点越多节省的时间越明显；本发明电路结 构简单，交流线路短路的保护装置接线比较简单，在原设备的基础上进行修改， 成本低；适用电压线路范围极宽，同时稳定可靠，具有极高的实用性和易用性。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不 能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替 换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种交流线路短路的保护装置，其特征在于所述交流线路短路的保护装置包括电压的电流采集单元(102)、电压信号放大单元(103)、滤波单元(104)、比较器单元(105)和信号输出单元(106)，其中，所述电压的电流采集单元(102)、所述电压信号放大单元(103)、所述滤波单元(104)、所述比较器单元(105)和信号输出单元(106)依次连接。
2、 根据权利要求l所述的交流线路短路的保护装置，其特征为所述电压 的电流采集单元(102)为电压的电流采集器，包括初级输入绕组和次级取样输 出绕组；其中，所述初级输入绕组与交流电压源(101)相接，所述次级取样输 出绕组与所述电压信号放大单元(103)连接。
3、 根据权利要求l所述的交流线路短路的保护装置，其特征为所述电压 信号放大单元(103)为电压信号放大器。
4、 根据权利要求l所述的交流线路短路的保护装置，其特征为所述滤波 单元(104)为电压有源滤波器，所述电压有源滤波器直接连接于所述电压信号 放大单元(103 )的输出端，同时所述电压有源滤波器还与所述比较器单元(105 ) 连接，作为比较器单元(105)的正端输入。
5、 根据权利要求l所述的交流线路短路的保护装置，其特征为所述比较 器单元(105 )为带迟滞功能的比较器，所述比较器的正端与所述滤波单元(104 ) 的输出端连接，所述比较器的负端与基准电源(107)连接，所述比较器的输出 端与所述信号输出单元(106)连接。
6、 根据权利要求l所述的交流线路短路的保护装置，其特征为所述信号 输出单元(106)为报警、控制指示器。
7、 一种交流线路短路的4企测方法，其特征在于所述交流线路短路的检测 方法包括步骤A:对交流电压源(101)因短路产生的瞬间电流进行采集； B:将所述瞬间电流转成电压信号，进行放大，并进行滤波处理； C:将滤波后的电压信号与基准电源(107)进行比对； D:当电压信号大于基准电源(107)的基准电压时，输出异常信号。
8、 根据权利要求7所述的交流线路短路的检测方法，其特征为所述交流 线路短路检测方法具体包括步骤A:交流电压源(101)输出电压通过所述电压的电流采集单元(102)的所 述初级输入绕组，通过所述电压的电流采集单元(102)对交流电压源(101) 因短路产生的瞬间电流进行采集，所述瞬间电流由所述的电压的电流釆集单元 (102)的次级取样输出绕组送到所述电压信号放大单元(103)的输入端；B:通过所述电压信号放大单元(103)的电流变电压取样电阻，M样电流 变成电压信号，由所述电压信号放大单元(103 )把弱电压信号放大送给所述滤 波单元(104)进行滤波，并将稳定的放大信号送给比较器单元(105);C:通过所述比较器单元(105)与基准电源(107)的基准电压进行比对； D:当电压信号大于基准电源(107)的基准电压时，所述比较器单元(105) 送出高电平给所述信号输出单元(106),所述信号输出单元(106)接到高电 平时指示灯点亮，完成电压线路短糾艮警指示。
全文摘要
本发明涉及一种交流线路短路的保护装置及检测方法，本发明装置包括顺序连接的电压的电流采集单元、电压信号放大单元、滤波单元、比较器单元和信号输出单元。本发明的检测方法包括步骤一、对交流电压源因短路产生的瞬间电流进行采集；二、将所述瞬间电流转成电压信号，再进行放大，并进行滤波处理；三、将滤波后的电压信号与基准电源进行相比对；四、当电压信号大于基准电源的基准电压时，输出异常信号。本发明技术方案中当把电压线路短路保护装置接入到大功率的电压线路时，能够及时准确地判断电压的短路，节省人力检查故障点的时间，达到高效省时的目的，而且装置结构简单、接线方便，性能稳定可靠。
文档编号G01R31/08GK101509939SQ20091010613
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月17日 优先权日2009年3月17日
发明者童友奇 申请人:深圳市科陆电子科技股份有限公司