本发明涉及一种电流互感器及其二次侧开路保护装置。
背景技术：
电流互感器是一种电流转换的设备，把一次大电流转换成二次小电流，用于测量仪表、保护装置等。在正常的运行状态下，电流互感器输出电压很低，二次侧近乎短路，一旦二次侧开路，在其开路的两端就会产生很高的电压，经常会引起火花放电声、冒烟和烧焦的现象，过高的电压对设备及人身造成了很大的威胁。同时，铁芯损耗会增大然后发热，甚至烧坏绝缘。
如图1所示，为具有开路保护功能的电流互感器的整体结构，电流互感器100主要由电流互感器本体101、开路检测模块102和短路保护模块103组成。其中，电流互感器本体101：其与常规电流互感器功能一样，主要功能是把一次大电流转换成二次小电流；开路检测模块102：与电流互感器二次侧连接，开路检测模块102用于检测电流互感器二次侧是否开路，其主要功能是在电流互感器正常工作时，其处于休眠状态，不消耗能量，对电流互感器二次输出无影响；当二次开路时，电流互感器二次侧产生的电压信号唤醒该模块，并驱动短路保护模块103动作，可靠保护电流互感器；短路保护模块103：与电流互感器二次侧连接，其主要由短路开关组成，短路保护模块103主要功能是接收到开路检测模块102给出的驱动信号后，通过短路开关动作将电流互感器二次侧进行短接，可靠保护电流互感器。
因此，电流互感器在正常工作时，开路检测模块102处于休眠状态，不消耗能量，对电流互感器二次输出无影响，短路保护模块103短路开关处于断开状态，同样对电流互感器二次输出无影响；当二次开路时，开路检测模块102被唤醒，驱动短路保护模块103动作，短接电流互感器二次输出，可靠保护电流互感器。
目前的电流互感器二次侧开路保护装置一般都独立于电流互感器设备，且需外部供电才能正常工作。外部供电一旦异常保护装置就不能正常工作起到保护作用，另外保护装置独立于电流互感器设备，电流互感器二次输出与保护装置之间存在连接接点，如果接点处连接不良同样不能起到保护的作用。比如申请公布号为cn106532640a的中国专利申请文件中公开了一种电流互感器二次侧开路保护装置，并给出了该保护装置的具体电路结构，虽然该保护装置能够实现电流互感器二次侧开路时的保护，但是，该保护装置中涉及供电电源vcc，该电源vcc为整个保护装置的供电电源，决定着整个保护装置的正常运行，如果电源vcc出现故障或者供电异常时，整个保护装置就丧失保护功能。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种电流互感器，用以解决当电流互感器二次侧开路保护装置中的供电电源供电异常时保护装置无法实现开路保护的问题。本发明同时提供一种电流互感器二次侧开路保护装置。
为实现上述目的，本发明的方案包括以下技术方案。
方案一：本方案提供一种电流互感器，包括电流互感器本体和二次侧开路保护装置，所述二次侧开路保护装置包括开路检测模块和短路保护模块，所述短路保护模块包括连接在电流互感器本体二次侧的短路保护支路，所述短路保护支路上串设有短路开关，所述开路检测模块包括连接在电流互感器本体二次侧的第一稳压支路，所述第一稳压支路上串设有第一稳压模块，所述第一稳压模块与第二稳压支路并联设置，所述第二稳压支路上串设有分压电阻和第二稳压模块，所述第一稳压模块的稳压值大于所述第二稳压模块的稳压值，所述分压电阻的分压端控制连接一个控制开关的控制端，所述第一稳压模块输出连接所述控制开关的一端，所述控制开关的另一端控制连接所述短路开关；当电流互感器二次侧开路时，二次侧输出电压升高，当电压超过第一稳压模块的稳压值时，第一稳压模块和第二稳压模块开通，分压电阻上分担有能够使所述控制开关导通的电压，那么，所述控制开关导通，第一稳压模块上的电压通过所述控制开关给到所述短路开关，驱动短路开关导通，实现电流互感器二次侧的开路保护。
二次侧开路保护装置中只涉及到稳压模块、分压电阻以及控制开关等元器件，通过相应的连接线路将上述相关的元器件与电流互感器二次侧连接起来，除此之外并没有涉及其他的部分，也就是说，整个二次侧开路保护装置中并不需要专门设置供电电源，整个保护装置的运行依赖于在二次侧开路时二次侧两端的开路电压，利用电流互感器自身产生的能量驱动短路保护模块保护动作，无需外部供电即可在二次侧开路时保护电流互感器，避免了因供电电源出现故障或者供电异常时整个保护装置丧失保护功能。同时，保证电流互感器在二次侧开路时不受损坏且不产生高压，进而避免对设备及人身造成威胁。
方案二：在方案一的基础上，所述第一稳压支路由两条稳压电路并联构成，第一稳压电路上串设有第一稳压管，第二稳压电路上串设有第二稳压管，第一稳压管和第二稳压管的连接方向相反，且第一稳压管的正极通过连接线路连接第二稳压管的正极，第一稳压管的负极通过连接线路连接第二稳压管的负极，第一稳压管和第二稳压管的稳压值相等，第一稳压管和第二稳压管构成所述第一稳压模块。
方案三：在方案二的基础上，所述第一稳压电路上还串设有第一二极管和第二二极管，所述第一二极管、第一稳压管和第二二极管依次设置，所述第二稳压电路上还串设有第三二极管和第四二极管，所述第三二极管、第二稳压管和第四二极管依次设置。
方案四：在方案一的基础上，所述第二稳压模块为第三稳压管。
方案五：在方案一至四任意一个方案的基础上，所述短路保护模块还包括报警单元，所述控制开关的另一端还控制连接所述报警单元。
方案六：在方案五的基础上，所述短路保护模块包括继电器单元，所述控制开关的另一端控制连接所述继电器单元的控制线圈，所述短路开关为所述继电器单元的一个常开触点，所述继电器单元的一个常闭触点设置在所述报警单元内，当所述常闭触点断开时，报警单元输出报警信号。
方案七：在方案六的基础上，所述继电器单元的控制线圈配置有一个复位端口，通过外部能够给所述复位端口施加一个复位信号，以将短路开关和报警单元复位。
方案八：本方案提供一种电流互感器二次侧开路保护装置，包括开路检测模块和短路保护模块，所述短路保护模块包括用于连接在电流互感器本体二次侧的短路保护支路，所述短路保护支路上串设有短路开关，所述开路检测模块包括用于连接在电流互感器本体二次侧的第一稳压支路，所述第一稳压支路上串设有第一稳压模块，所述第一稳压模块与第二稳压支路并联设置，所述第二稳压支路上串设有分压电阻和第二稳压模块，所述第一稳压模块的稳压值大于所述第二稳压模块的稳压值，所述分压电阻的分压端控制连接一个控制开关的控制端，所述第一稳压模块输出连接所述控制开关的一端，所述控制开关的另一端控制连接所述短路开关；当电流互感器二次侧开路时，二次侧输出电压升高，当电压超过第一稳压模块的稳压值时，第一稳压模块和第二稳压模块开通，分压电阻上分担有能够使所述控制开关导通的电压，那么，所述控制开关导通，第一稳压模块上的电压通过所述控制开关给到所述短路开关，驱动短路开关导通，实现电流互感器二次侧的开路保护。
方案九：在方案八的基础上，所述第一稳压支路由两条稳压电路并联构成，第一稳压电路上串设有第一稳压管，第二稳压电路上串设有第二稳压管，第一稳压管和第二稳压管的连接方向相反，且第一稳压管的正极通过连接线路连接第二稳压管的正极，第一稳压管的负极通过连接线路连接第二稳压管的负极，第一稳压管和第二稳压管的稳压值相等，第一稳压管和第二稳压管构成所述第一稳压模块。
方案十：在方案九的基础上，所述第一稳压电路上还串设有第一二极管和第二二极管，所述第一二极管、第一稳压管和第二二极管依次设置，所述第二稳压电路上还串设有第三二极管和第四二极管，所述第三二极管、第二稳压管和第四二极管依次设置。
方案十一：在方案八的基础上，所述第二稳压模块为第三稳压管。
方案十二：在方案八至十一任意一项方案的基础上，所述短路保护模块还包括报警单元，所述控制开关的另一端还控制连接所述报警单元。
方案十三：在方案十二的基础上，所述短路保护模块包括继电器单元，所述控制开关的另一端控制连接所述继电器单元的控制线圈，所述短路开关为所述继电器单元的一个常开触点，所述继电器单元的一个常闭触点设置在所述报警单元内，当所述常闭触点断开时，报警单元输出报警信号。
方案十四：在方案十三的基础上，所述继电器单元的控制线圈配置有一个复位端口，通过外部能够给所述复位端口施加一个复位信号，以将短路开关和报警单元复位。
附图说明
图1是具有开路保护功能的电流互感器的整体结构图；
图2是本发明提供的电流互感器的整体结构图；
图3是本发明提供的电流互感器的一种具体的电路结构实施方式图。
具体实施方式
电流互感器实施例
本实施例提供一种具有开路保护功能的电流互感器，如图2所示，电流互感器100由电流互感器本体101和二次侧开路保护装置构成，其中，二次侧开路保护装置包括开路检测模块102和短路保护模块103。本实施例中，为了体现整体性，除了电流互感器本体101之外，开路检测模块102和短路保护模块103均内置在电流互感器100中，这样的话，就无需外部连接，当然，也可采用现有的线路连接方式。
以下先简单介绍一下各组成模块的功能作用。
电流互感器本体101：其与常规电流互感器功能一样，主要功能是把一次大电流转换成二次小电流。
开路检测模块102：该模块内置于电流互感器100内部，与电流互感器二次侧连接，其主要功能是在电流互感器正常工作时，处于休眠状态，不消耗能量，对电流互感器二次输出无影响；当二次开路时，电流互感器二次侧产生的电压信号唤醒该模块，同时电压信号被该模块检测并限制在安全电压范围内，开路检测模块102利用电流互感器产生的能量驱动短路保护模块103动作，可靠保护电流互感器。
短路保护模块103：该模块内置于电流互感器100内部，与电流互感器二次侧连接，主要包括一条连接在电流互感器本体二次侧的短路保护支路，该短路保护支路上串设有短路开关。短路保护模块103主要功能是接收到开路检测模块102给出的驱动信号后，通过短路开关动作将电流互感器二次侧进行短接，可靠保护电流互感器。
因此，本发明提供的具有开路保护功能的电流互感器的基本原理是：在正常工作时与普通电流互感器一样使用，虽然开路检测模块102和短路保护模块103与电流互感器二次侧连接，但开路检测模块102处于休眠状态，不消耗能量，对电流互感器二次输出无影响，短路保护模块103短路开关处于断开状态，同样对电流互感器二次输出无影响；电流互感器正常工作过程中，当二次开路时，开路检测模块102被唤醒，检测并限制开路电压在安全范围内，并利用电流互感器二次侧自身产生的能量(即二次侧开路电压)驱动保护模块103保护动作，短接电流互感器二次输出，无需外部供电即可在二次开路时保护电流互感器，避免电流互感器损坏，且不产生高压，不会对设备及人身造成威胁。
以下对各组成模块的结构进行详细说明。
由于电流互感器本体101属于常规技术，本实施例就不具体说明。
开路检测模块102包括连接在电流互感器本体二次侧的第一稳压支路，第一稳压支路上串设有第一稳压模块，第一稳压模块与第二稳压支路并联设置，第二稳压支路上串设有分压电阻和第二稳压模块，第一稳压模块的稳压值大于第二稳压模块的稳压值，分压电阻的分压端控制连接一个控制开关的控制端，第一稳压模块输出连接该控制开关的一端，该控制开关的另一端控制连接短路保护模块103中的短路开关。
在正常工作时，开路检测模块102处于休眠状态，由于电流互感器二次侧输出电压很低，不能达到第一稳压模块和第二稳压模块的开通电压，因此，分压电阻上的分压为0，控制开关处于关断状态，整个开路检测模块102不消耗能量，对电流互感器二次输出无影响，短路保护模块103中的短路开关没有控制信号使其导通，因此，短路开关也处于关断状态，同样对电流互感器二次输出无影响。电流互感器正常工作过程中，当电流互感器二次侧开路时，二次侧输出电压升高，当电压超过第一稳压模块的稳压值时，第一稳压模块开通限制电流互感器二次输出电压最高值，同时，由于第二稳压模块的稳压值低于第一稳压模块的稳压值，当电压超过第一稳压模块的稳压值时，第一稳压模块开通，第二稳压模块也开通，并且分压电阻上分担有一定的电压，分担的电压为第一稳压模块的稳压值与第二稳压模块的稳压值之差，通过对第一稳压模块的稳压值与第二稳压模块的稳压值进行选择，能够使控制开关在分压电阻上的电压的控制下导通，那么，在控制开关导通后，第一稳压模块上的电压就通过控制开关给到短路开关，驱动短路开关导通，实现电流互感器二次侧的开路保护。
如图3所示，给出一种具体的电路结构，其中，电阻r1为分压电阻。进一步地，由于电流互感器二次侧上的电压为交流电压，为了使电压在正向和反向时第一稳压模块上均能够有相同方向的电压，第一稳压支路由两条稳压电路并联构成，第一稳压电路上串设有第一稳压管，为稳压管z1，第二稳压电路上串设有第二稳压管，为稳压管z2，如图3所示，稳压管z1和稳压管z2的连接方向相反，相当于反向并联，且稳压管z1的正极通过连接线路连接稳压管z2的正极，稳压管z1的负极通过连接线路连接稳压管z2的负极，稳压管z1和稳压管z2的稳压值相等，构成上述第一稳压模块。而且，除了稳压管z1之外，第一稳压电路上还串设有二极管d1和二极管d2，二极管d1、稳压管z1和二极管d2依次设置；除了稳压管z2之外，第二稳压电路上还串设有二极管d3和二极管d4，二极管d3、稳压管z2和二极管d4依次设置。
另外，第二稳压模块为第三稳压管，对应图3中的稳压管z3，那么，稳压管z3的稳压值小于稳压管z1和稳压管z2的稳压值。控制开关为图3中的开关管q1，电阻r1的分压端连接开关管q1的控制端，由上文可知，开关管q1的一端能够接收稳压管z1和z2的电压。
本实施例中，短路开关为继电器ka1的一个常开触点，开关管q1的另一端控制连接继电器ka1的控制线圈。短路保护模块还包括报警单元，开关管q1的另一端控制连接该报警单元，结合图3所示，继电器ka1的一个常闭触点为报警开关，设置在报警单元内。当常开触点闭合时，二次侧得到短路保护，同时常闭触点就会断开，报警单元输出报警信号(alarm)，告知用户该电流互感器二次回路存在问题，且已得到可靠保护。而且，如图3所示，继电器ka1的控制线圈配置有一个复位端口，可通过外部给继电器ka1施加一个复位信号(reset)，在电流互感器短路保护后将常开触点和常闭触点，即短路开关和报警开关进行复位，实现复位保护状态。
因此，电流互感器正常工作时，由于电流互感器二次输出电压很低，不能达到稳压管z1、z2、z3的开通电压，故电阻r1上分压为0，开关管q1处于关断状态，同时稳压管z1、z2、z3上也无电流流过，对电流互感器二次输出无影响；电流互感器正常工作过程中，当电流互感器二次侧开路时，二次侧输出电压升高，当电压超过稳压管z1和z2的稳压值时，稳压管z1和z2开通限制电流互感器二次输出电压最高值，同时，由于稳压管z3的稳压值低于稳压管z1和z2稳压值，为了保证开关管动作，这里设定稳压管z3的稳压值比稳压管z1和z2稳压值低4v，那么，电阻r1上就有大约4v的电压，开关管q1导通，稳压管z1和z2上的电压通过开关管q1输出至短路保护模块103的继电器ka1的控制线圈，线圈得电后，继电器ka1的常开触点闭合，进而保护电流互感器不受损害。
另外，电流互感器正常工作时，ka1的常开触点处于断开状态，对电流互感器二次输出无影响；接收到开路检测模块102提供的保护驱动信号后，ka1的常开触点闭合，将电流互感器二次侧短路，并且，ka1的常开触点可以设定为自保持开关，故只有接收到外部的复位信号后保护状态才会复位。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
电流互感器二次侧开路保护装置实施例
本实施例提供一种电流互感器二次侧开路保护装置，该保护装置可以独立于电流互感器单独生产和保护，由于在上述电流互感器实施例中已详细介绍了电流互感器二次侧开路保护装置，本实施例就不再具体说明。