一种电流互感器的防开路保护器及其方法
【专利摘要】一种电流互感器的防开路保护器及其方法，涉及涉及一种电器元件的附属装置，特别是属于一种电流互感器的防开路保护装置。其特征在于，包括检测装置、通讯模块、控制装置、开路保护模块和电源模块，所述的通讯模块具有延时装置和通讯装置；且分别通过延时芯片（11）和北斗芯片（7）实现，其中，延时芯片连接电源选择开关（12）和北斗芯片，北斗芯片连接天线模块（8）。其方法包括如下步骤：准备工作、供电和通讯功能检测、被保护电流互感器二次回路电流检测、开路保护和通讯、故障排除后的保护回路检测。具有故障检测及时迅速、有效保护电流互感器、安全可靠的积极效果。
【专利说明】一种电流互感器的防开路保护器及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涉及一种电器元件的附属装置，特别是属于一种电流互感器的防开路保护装置。
【背景技术】
[0002]在发变电、输配电和用电的线路中电流大小悬殊，从几安到几万安都有；为便于测量、保护和控制各大小电流就需要将其转换为比较统一的电流，于是电流互感器因其电流变换和电气隔离作用，在电路领域应用十分广泛。
[0003]电流互感器在运行状态下二次侧开路会产生高压，因此电流互感器在运行状态下二次回路是禁止开路的，但实际应用中常因线路老化、线路损坏、接触不良以及各种人为原因，易造成电流互感器二次回路的的开路，损坏互感器本身甚至危及操作人员生命安全。
[0004]目前出现的通过在电流互感器二次回路中直接并联一个可控硅或二极管互感器做为过电压保护器。此类开路保护装置虽然能有效的切除故障，保护互感器不受高压损坏，但却存在许多缺点和局限性:1、关键部件可控硅或二极管直接并联到二次回路中，需要高压触发才能正常运行；不能与高压隔离。2、可控硅或二极管一旦损坏，将呈现永久性导通或断开状态，不但保护器将失去应有的保护作用，而且二次回路将会被永久性短路；同时可控硅或二极管这种故障无法被及时发现，容易产生较严重的后果。3、适用范围较小，此类开路保护装置只适用于对电流互感器测量绕组的保护，不能对电流互感器保护绕组进行保护。
4、目前IOkV及以上电压等级的电力系统中应用的电流互感器绝大多数含有I个测量绕组、2个或3个保护绕组，如果单纯的只对测量绕组进行保护，而对忽略数量更多的保护绕组，防开路保护的实际应用将无多大意义。因此，此类防开路保护装置多适用于低压电力系统中，无法满足高压电力系统的保护要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的即在于提供一种电流互感器的防开路保护器及其方法，以达到有效隔离高电压和大电流、及时预报故障信息、适用范围广泛的目的。
[0006]本发明所公开的一种电流互感器的防开路保护器，其特征在于，包括检测装置、通讯模块、控制装置、开路保护模块和电源模块，所述的通讯模块具有延时装置和通讯装置；且分别通过延时芯片和北斗芯片实现，其中，延时芯片连接电源选择开关和北斗芯片，北斗芯片连接天线模块；
开路保护模块是指由可控硅、继电器、精密可调电阻器串接组成的保护回路，此保护回路与电流互感器的二次回路呈并联关系；
检测装置是指在二次回路和开路保护模块的保护回路中分别连接的微型电流互感器，用于检测二者回路有无电流通过；控制装置包括控制芯片和监控室主控端；其中，微型电流互感器、可控硅的控制极、继电器的控制端、北斗芯片分别与控制芯片相连接；
上述电源模块采用双电源供电模式，设置有外接电源接口和配合内置蓄电池使用的太阳能电池板接口。
[0007]本发明所公开的一种电流互感器的防开路保护的方法，其特征在于，包括如下步骤:
1)、准备工作:
步骤1-1、调节精密可调电阻器阻值，使其等于被保护互感器的额定负荷阻值；
步骤1-2、接入被保护电流互感器、用电器；
步骤1-3、打开电源，保护器开始工作；
2)、供电和通讯功能检测:
步骤2-1、延时芯片每隔24h输出时长Imin电压信号为北斗芯片供电，使监控室主控端检测其在线状态:
步骤2-2、监控室主控端有显示，则保护器供电及通讯功能正常；
步骤2-3、监控室主控端无显示，则保护器供电或通讯功能异常，检修；
3)、被保护电流互感器二次回路电流检测:
步骤3-1、二次回路中微型电流互感器I检测到有电流通过，则二次回路正常，保护器无动作；
步骤3-2、无电流通过，控制芯片发出信号至可控硅控制极；
4)、开路保护和通讯:
步骤4-1、如果是一次线路停电，则主干路停电，可控硅阴阳两极无电压，无动作发生；步骤4-2、若一次线路未停电，可控硅阴阳两极存在电压，可控硅控制极接收到触发信号后，阴阳两极导通，形成回路，起到保护作用；同时，控制芯片发出电压信号至北斗芯片的供电模块，启动北斗芯片；
步骤4-3、延时后，控制芯片发出信号至北斗芯片控制端，使北斗芯片向监控室主控端发送带有位置、时间和故障信息的短报文消息；
步骤4-4、故障未排除，北斗芯片持续发送信息；
步骤4-5、故障排除，控制芯片检测到二次回路有电流通过后，控制芯片发出信号至继电器控制端，继电器启动，使其两端断开3秒后复位；之后，控制芯片再次发出一个时长为3秒的电流信号至继电器控制端，使其断开、复位一次；
5)故障排除后的保护回路检测:
步骤5-1，微型电流互感器II检测到有电流，控制芯片向北斗芯片控制端发出信号，北斗芯片向监控室主控端发出保护回路故障消息；
步骤5-2、微型电流互感器II检测到没有电流，则保护器复位，控制芯片停止对北斗芯片的供电，保护过程结束。
[0008]本发明所公开的一种电流互感器的防开路保护器及其方法，在二次回路两端并联保护回路，基于对电流互感器二次回路中有无电流通过作为主要判断依据，通过控制芯片控制可控硅、继电器的导通进行二次回路的开路保护，并通过北斗芯片完成对开路故障、保护失灵等问题的远程报警功能；并且通过微型电流互感器从二次回路中感应电流信号，有效的隔离了可能出现的大电流、高电压，保护内部电路不受损坏；因此具有故障检测及时迅速、有效保护电流互感器、安全可靠的积极效果。【专利附图】
【附图说明】
[0009]附图部分公开了本发明的具体实施例，其中，
图1、本发明电路原理图；
图2、本发明工作流程图。
【具体实施方式】
[0010]如图1、图2所示的实施例中，本发明所公开的电流互感器的防开路保护器，包括检测装置、通讯模块、控制装置、开路保护模块和电源模块。
[0011]其中，通讯模块具有延时装置和通讯装置，且分别通过延时芯片11和北斗芯片7实现，延时芯片连接电源选择开关12和北斗芯片，北斗芯片连接天线模块8。
[0012]开路保护模块是指由可控硅5、继电器4、精密可调电阻器3串接组成的保护回路，此保护回路与电流互感器的二次回路2呈并联关系。
[0013]检测装置是指在二次回路和开路保护模块的保护回路中分别连接的微型电流互感器I 9和微型电流互感器II 10，用于感测二者回路有无电流通过。
[0014]控制装直包括控制芯片和监控室王控端；控制芯片的引脚1、2连接微型电流互感器II，引脚3、4连接微型电流互感器I，引脚15连接可控硅的控制极，引脚13、14连接继电器的控制端，引脚11、12连接北斗芯片控制端。
[0015]上述电源模块采用双电源供电模式，设置有电源选择开关12、外接电源接口和太阳能电池板接口。在有良好供电条件的环境中使用时，可采用外接电源供电方式，在户外环境等无法提供独立供电的场所使用时，可采用太阳能电池板配合内置蓄电池供电方式。
[0016]如图2所示，首先调节精密可调电阻器阻值，使其等于被保护互感器的额定负荷阻值；然后接入被保护电流互感器、用电器；打开电源后，延时芯片每隔24小时输出时长为I分钟的电压信号为北斗芯片提供电源，北斗芯片启动并发出定位信息到监控室主控端，主控端检测其在线运行状态，则表明保护器的电源和通讯功能正常。若在一个24小时周期内主控端未检测到在线状态，说明保护器的电源或通讯功能出现异常，需要进行维修。
[0017]当电流互感器的二次回路中微型电流互感器I感应出微电流信号时，电流信号输送至控制芯片的引脚3中，控制芯片检测到引脚3中有电流信号输入，则表明电流互感器二次回路正常运行。
[0018]当电流互感器二次回路发生开路故障或一次线路发生停电时，二次回路中无电流流过，则微型电流互感器I中无感应电流输出，控制芯片检测到引脚3中无电流信号输入，则控制芯片引脚15发出一个持续电压信号至可控硅的控制极b ;然后:1、若是一次线路发生停电，则被保护的电流互感器输出端无电压，即可控硅的阴、阳两极a、c间无电压，即使控制极b得到触发信号，保护装置回路也无动作发生；2、若是电流互感器二次回路发生开路故障，则可控硅的阴、阳两极a、c间存在电压，当控制极b接收到触发信号后可控硅的阴、阳两极a、c导通，形成保护回路；同时控制芯片引脚9、10发出电压信号为北斗芯片供电，启动北斗芯片，在延时几秒钟后，控制芯片引脚11、12发出信号至北斗芯片控制端，使北斗芯片向监控室主控端发送带有位置、时间和故障信息的短报文消息，上报故障申请维修。
[0019]如果故障未排除，北斗芯片持续工作；如果故障排除，电流互感器二次回路中有电流流过，微型电流互感器I中感应出微电流信号传送至控制芯片引脚3，则控制芯片引脚15停止信号输出，同时引脚13、14发出一个时长为3秒的电流信号至继电器控制端e、f，继电器启动，将c、d两端断开3秒钟后，控制极电压信号消失，继电器复位。c、d两端断开，施加于a、c两极的电压消失，可控硅处于断开状态，继电器复位后因可控硅控制极b无触发信号输入，因此可控硅依然处于断开状态，即保护回路处于断开状态。为防止继电器出现低概率不动作情况，控制芯片在输出第一个3秒钟电流信号后,延时3秒钟再次输出一个时长3秒钟的电流信号给继电器控制端，使其断开、复位一次。
[0020]控制芯片引脚13、14发出信号结束后，检测引脚I中有无电流信号输入，如果没有信号输入，则说明保护器正常复位，控制芯片引脚9、10停止对北斗芯片供电，北斗芯片关闭，保护过程完成。如果检测到引脚I中有电流信号，则说明可控硅或者继电器可能出现损坏，无法断开保护回路，控制芯片引脚11、12发出信号至北斗芯片控制端，使北斗芯片向监控室主控端发送带有位置和保护器失灵信息的短报文消息，上报故障申请维修。
[0021]本发明适用范围广，能同时对电流互感器的测量绕组和保护绕组进行开路保护，克服了目前防开路装置无法有效的保护互感器保护绕组的缺点，可广泛应用于各电压等级的电力系统中；上述实施例中采用3组保护接口，满足大多数电流互感器一个测量绕组、两个保护绕组的组合方式，对于只有一个绕组的互感器，则可同时完成对A、B、C三相线路中互感器的保护；同时可根据实际需求增减接口数量。
【权利要求】
1.一种电流互感器的防开路保护器，其特征在于，包括检测装置、通讯模块、控制装置、开路保护模块和电源模块，所述的通讯模块具有延时装置和通讯装置；且分别通过延时芯片(11)和北斗芯片(7)实现，其中，延时芯片连接电源选择开关(12)和北斗芯片，北斗芯片连接天线模块(8)。
2.根据权利要求1所述的一种电流互感器的防开路保护器，其特征在于，所述的开路保护模块是指由可控硅(5)、继电器(4)、精密可调电阻器(3)串接组成的保护回路，此保护回路与电流互感器的二次回路(2)呈并联关系。
3.根据权利要求2所述的一种电流互感器的防开路保护器，其特征在于，所述的检测装置是指在二次回路和开路保护模块的保护回路中分别连接的微型电流互感器。
4.根据权利要求3所述的一种电流互感器的防开路保护器，其特征在于，所述的控制装置包括控制芯片和监控室主控端；其中，微型电流互感器、可控硅的控制极、继电器的控制端、北斗芯片分别与控制芯片相连接。
5.根据权利要求1所述的一种电流互感器的防开路保护器，其特征在于，所述的电源模块采用双电源供电模式，设置有外接电源接口和配合内置蓄电池使用的太阳能电池板接□。
6.一种电流互感器的防开路保护的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)、准备工作: 步骤1-1、调 节精密可调电阻器阻值，使其等于被保护互感器的额定负荷阻值； 步骤1-2、接入被保护电流互感器、用电器； 步骤1-3、打开电源，保护器开始工作； 2)、供电和通讯功能检测: 步骤2-1、延时芯片每隔24h输出时长Imin电压信号为北斗芯片供电，使监控室主控端检测其在线状态: 步骤2-2、监控室主控端有显示，则保护器供电及通讯功能正常； 步骤2-3、监控室主控端无显示，则保护器供电或通讯功能异常，检修； 3)、被保护电流互感器二次回路电流检测: 步骤3-1、二次回路中微型电流互感器I检测到有电流通过，则二次回路正常，保护器无动作； 步骤3-2、无电流通过，控制芯片发出信号至可控硅控制极； 4)、开路保护和通讯: 步骤4-1、如果是一次线路停电，则主干路停电，可控硅阴阳两极无电压，无动作发生；步骤4-2、若一次线路未停电，可控硅阴阳两极存在电压，可控硅控制极接收到触发信号后，阴阳两极导通，形成回路，起到保护作用；同时，控制芯片发出电压信号至北斗芯片的供电模块，启动北斗芯片； 步骤4-3、延时后，控制芯片发出信号至北斗芯片控制端，使北斗芯片向监控室主控端发送带有位置、时间和故障信息的短报文消息； 步骤4-4、故障未排除，北斗芯片持续发送信息； 步骤4-5、故障排除，控制芯片检测到二次回路有电流通过后，控制芯片发出信号至继电器控制端，继电器启动，使其两端断开3秒后复位；之后，控制芯片再次发出一个时长为3秒的电流信号至继电器控制端，使其断开、复位一次； 5)故障排除后的保护回路检测: 步骤5-1，微型电流互感器II检测到有电流，控制芯片向北斗芯片控制端发出信号，北斗芯片向监控室主控端发出保护回路故障消息； 步骤5-2、微型电流互感器II检测到没有电流，则保护器复位，控制芯片停止对北斗芯片的供电，保护过程结束。`
【文档编号】H02H7/20GK103762557SQ201410001294
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】王绍金, 孙东 申请人:山东华信电气股份有限公司