互感器控制装置的制作方法

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种互感器控制装置。

背景技术：

电压互感器(Potential Transformer，PT)是电力系统中一种比较常用的电力设备，通过电压互感器能够将一次侧高压与二次侧高压隔离开来。在电力系统的工作过程中，电压互感器的一次侧、二次侧内部线圈发生电流过大或短路故障等情况下，常会发生电压互感器烧毁或爆炸的恶性事故。为了避免事故的发生，通常采用互感器控制装置对电压互感器进行监测，当发生过流或短路状态时，及时切除电压互感器，保证电压互感器的安全运行。

然而，传统的互感器控制装置仅是对电压互感器的一次侧电流、二次侧电流及电压、零序电流、开口电流及电压的监测，当发生其它情况时，仍会导致电压互感器烧毁或爆炸。因此，传统的互感器控制装置存在安全可靠性低的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的互感器控制装置安全可靠性低的问题，提供一种互感器控制装置。

一种互感器控制装置，所述装置包括：分别采集三相输电线上的互感器的温度，并将所采集的温度信息发送到控制主板的温度采集板；接收所述温度采集板发送的温度信息，并输出控制信号至出口板的控制主板；根据所述控制信号控制互感器与电力系统的通断的出口板；所述互感器通过所述出口板与所述电力系统连接，所述控制主板连接所述温度采集板，所述出口板连接所述控制主板。

在一个实施例中，所述温度采集板包括采集板可编程逻辑控制电路、温度采集电路和消谐电路，所述温度采集电路连接所述采集板可编程逻辑控制电路，所述消谐电路连接所述采集板可编程逻辑控制电路，所述采集板可编程逻辑控制电路连接所述控制主板。

在一个实施例中，所述控制主板包括处理器电路、主板可编程逻辑控制电路、模拟量采集电路、通信电路和数据存储电路，所述主板可编程逻辑控制电路连接所述处理器电路，所述模拟量采集电路连接所述处理器电路，所述通信电路连接所述处理器电路，所述数据存储电路连接所述处理器电路，所述主板可编程逻辑控制电路连接所述温度采集板，所述处理器电路连接所述电源板。

在一个实施例中，所述出口板包括出口板可编程逻辑控制电路、第二光耦隔离电路和开关控制电路，所述开关控制电路连接所述第二光耦隔离电路，所述第二光耦隔离电路连接所述出口板可编程逻辑控制电路，所述出口板可编程逻辑控制电路连接控制主板。

在一个实施例中，所述装置还包括机箱和电源板，所述电源板、所述控制主板和所述温度采集板均置于所述机箱内部，所述电源板连接所述控制主板。

在一个实施例中，所述装置还包括显示装置和信号指示灯，所述显示装置和所述信号指示灯置于所述机箱外表面，所述显示装置连接所述电源板，所述显示装置连接所述控制主板，所述信号指示灯连接所述控制主板。

在一个实施例中，所述装置还包括交流输入板，所述交流输入板连接所述控制主板，所述交流输入板连接所述电源板。

在一个实施例中，所述交流输入板包括电压互感器输入电路和电流互感器输入电路，所述电压互感器输入电路连接所述控制主板，所述电流互感器输入电路连接所述控制主板。

在一个实施例中，所述装置还包括开入板，所述开入板连接所述控制主板。

在一个实施例中，所述开入板包括开入板板可编程逻辑控制电路和第二光耦隔离电路，所述开入板板可编程逻辑控制电路连接所述控制主板，所述第二光耦隔离电路连接所述开入板板可编程逻辑控制电路。

上述互感器控制装置通过温度采集板对互感器的温度进行采集，并将得到的温度发送到控制主板，控制主板根据接收的温度进行分析计算，得到相应的结果，当得到的结果超过预设温度量阈值时，通过出口板断开互感器与电力系统的连接，从而保障互感器的安全运行。

附图说明

图1为一实施例中互感器控制装置结构示意图；

图2为一实施例中温度采集板结构示意图；

图3为一实施例中控制主板结构示意图；

图4为一实施例中出口板结构示意图；

图5为另一实施例中互感器控制装置结构示意图；

图6为又一实施例中互感器控制装置结构示意图；

图7为一实施例中开入板结构示意图；

图8为一实施例中差流判断流程示意图；

图9为另一实施例中差流判断流程示意图；

图10为一实施例中一次侧过流判断流程示意图；

图11为一实施例中二次侧过流判断流程示意图；

图12为一实施例中零序、负序过流判断流程示意图；

图13为一实施例中消谐流程示意图；

图14为一实施例中温度判断流程示意图；

图15为一实施例中温差判断流程示意图；

图16为一实施例中温升判断流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

一种互感器控制装置，请参阅图1，包括分别采集三相输电线上的互感器的温度，并将所采集的温度信息发送到控制主板300的温度采集板400；接收温度采集板400发送的温度信息，并输出控制信号至出口板700的控制主板300；根据控制信号控制互感器与电力系统的通断的出口板700；互感器通过出口板与电力系统连接，控制主板300连接温度采集板400，出口板700连接控制主板300。

具体地，互感器包括电压互感器和电流互感器，以电压互感器为例，温度采集板400可以采集电压互感器三相电压侧任意一相所对应的温度量，得到相应的温度数据并将得到的温度数据发送到控制主板300，控制主板300根据接收到的温度数据进行分析计算得到相应结果，并将得到的结果与预设温度量阈值进行比较，判断是否超过了预设温度量阈值。当超过预设温度量阈值时，向出口板700发送对应的控制信号，出口板700根据控制信号将将电压互感器切除电力系统，保证互感器的安全运行，避免由于温度过高导致互感器发生烧毁或爆炸等事故的发生。应当指出的是，预设温度量阈值包括温度告警阈值、温升动作阈值、温度变化闭锁阈值、温度变化动作阈值和温差动作阈值等，当控制主板300接收到温度采集板400发送的温度量时，根据所选择的判断方法，进行对应的分析计算，从而判断是否超过对应的预设温度量阈值。在一个实施例中，还可以是控制主板300根据接收的温度数据进行对比分析之后，得到所采集的温度数据是否大于预设温度量阈值的结果，当所采集的温度数据大于预设温度量阈值时，直接将得到的结果通过出口板700发送与出口板700连接的外部设备，用户根据接收的结果决定是否将互感器切除电力系统；当所采集的温度数据不大于预设温度量阈值时，控制出口板700与外部设备断开连接，不再将比较结果发送给用户；通过本实施例的方法，可以让用户根据自己的需求决定是否将互感器与电力系统的连接断开，能满足用户的特定需求。

在一个实施例中，请参阅图2，温度采集板400包括采集板可编程逻辑控制电路410、温度采集电路420和消谐电路430，温度采集电路420连接采集板可编程逻辑控制电路410，消谐电路430连接采集板可编程逻辑控制电路410，采集板可编程逻辑控制电路410连接控制主板300。

具体地，温度采集电路420用于采集互感器三相电压侧任意一相所对应的温度量，得到相应的温度数据并将得到的温度数据发送到采集板可编程逻辑控制电路410，采集板可编程逻辑控制电路410能够对得到的温度数据进行预处理，从而将温度数据发送到控制主板300进行分析判断。由于温度采集电路420是实时进行工作的，采集的到的温度数据数量很多，温度变化是需要一定的时间积累的，没必要将采集的到的数据都发送到控制主板300进行分析；因此将采集得到的温度数据进行筛选之后再发送到控制主板300进行分析判断，能够减少控制主板300的工作量，有效地提高控制主板300的数据处理效率。可以理解，在一个实施例中，采集板可编程逻辑控制电路410能够将每隔一时间段采集得到的温度数据发送到控制主板300，具体间隔时间可以由用户根据实际情况设定。消谐电路430用于采集互感器电压并发送到采集板可编程逻辑控制电路410，同样地，采集板可编程逻辑控制电路410对采集得到的电压进行预处理之后，发送到控制主板300进行分析判断，控制主板300根据所采集的电压判断是否发生了谐振，当发生谐振时进行相应的操作，将谐振消除。应当指出的是，采集板可编程逻辑控制电路410可以是FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)控制电路、PLD(Programmable Logic Device，可编程逻辑器件)控制电路或CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)控制电路等。

在一个实施例中，请参阅图3，控制主板300包括处理器(CPU，Central Processing Unit)电路310、主板可编程逻辑控制电路320、模拟量采集电路330、通信电路340和数据存储电路350，主板可编程逻辑控制电路320连接处理器电路310，模拟量采集电路330连接处理器电路310，通信电路340连接处理器电路310，数据存储电路350连接处理器电路310，主板可编程逻辑控制电路320连接温度采集板400，处理器电路310连接电源板200。

具体地，电源板200与控制主板300的处理器电路310连接，为处理器电路310提供相应的工作电压，主板可编程逻辑控制电路320连接温度采集板400的采集板可编程逻辑控制电路410，模拟量采集电路330用于获取相应的电流和电压，并将得到的电流和电压发送到处理器电路310进行进一步地分析处理，进而判断互感器是否发生了过流或过压的情况。通信电路340用于实现控制主板300与外部集成电路板件(比如温度采集板400)之间的通信，数据存储电路350用于将处理器电路310根据不同的温度信号进行分析处理之后得到的处理结果进行保存，以便于工作人员能够及时进行查看。通过控制主板300上各个处理电路之间的协同工作，能够在温度过高、过流或过压的情况下及时将互感器切除电路，保证互感器的安全运行。同样地，主板可编程逻辑控制电路320可以是FPGA控制电路、PLD控制电路或CPLD控制电路等。

在一个实施例中，请参阅图4，出口板700包括出口板可编程逻辑控制电路710、第二光耦隔离电路720和开关控制电路730，开关控制电路730连接第二光耦隔离电路720，第二光耦隔离电路720连接出口板可编程逻辑控制电路710，出口板可编程逻辑控制电路710连接控制主板300。

具体地，出口板可编程逻辑控制电路710连接控制主板300的主板可编程逻辑控制电路320，控制主板300根据不同的控制信号，通过出口板700的第二光耦隔离电路720和开关控制电路730实现跳转到不同的接口，从而将互感器从电力系统中切除，保证互感器的安全运行。进一步地，在一个实施例中，开关控制电路730为继电器电路，通过不同的继电器触点来控制互感器与电力系统的连接或断开。

在一个实施例中，请参阅图5，互感器控制装置还包括机箱100和电源板200，电源板100、控制主板300和温度采集板400均置于机箱100内部，电源板200连接控制主板300。

具体地，电源板200能够对电源进行处理，从而得到输出不同类型的电源，以适应控制主板300的正常工作。通过将电源板100、控制主板300和温度采集板400均置于机箱100内部，能够有效的提高互感器控制装置的安全可靠性。

在一个实施例中，请参阅图6，互感器控制装置还包括显示装置800和信号指示灯900，显示装置800和信号指示灯900置于机箱100外表面(图未示)，显示装置800连接电源板200，显示装置800连接控制主板300，信号指示灯900连接控制主板300。

具体地，电源板200、温度采集板400和控制主板300置于互感器控制装置的机箱100内部，在机箱100的外表面还设置有显示装置800和信号指示灯900，显示装置800连接控制主板300，控制主板300接收到温度采集板400发送的温度数据之后，与预设温度阈值进行对比分析，并将对比分析的结果发送到显示装置800进行显示，以便于工作人员进行查看。当所接收的温度数据大于预设温度阈值时，信号指示灯900会进行相应的预警操作，如指示灯闪烁或显示与正常工作状态不一致的颜色等，以提醒工作人员做出相应的应急措施。进一步地，显示装置800还具有存储功能，能够将不同温度数据的对比分析结果进行存储，通过触控操作，还能够查看不同温度数据的对比分析结果，有效地提高了互感器控制装置的操作便利性。应当指出的是，在其它实施例中，当所接收的温度数据大于预设温度阈值时，还可以采用其它的报警装置进行预警，比如说语音报警装置等，并不仅限于上述实施例中的指示灯。在一个实施例中，显示装置800为触摸式液晶显示装置，操作人员能够通过触摸式液晶显示装置进行触摸操作，从而查看显示装置所存储的历史温度量对比分析数据，具有很强的操作便利性。在另一个实施例中，还可以将显示装置800和信号指示灯900集成于一装置，同时实现上述显示装置800和信号指示灯900的功能。

在一个实施例中，请参阅图6，互感器控制装置还包括交流输入板500，交流输入板500连接控制主板300，交流输入板500连接电源板200。

具体地，交流输入板500用于互感器工作过程中产生的差流信号、一次侧电流信号、二次侧电流信号、零序电流信号、一次侧电压信号和二次侧电压信号等，并将采集得到的差流信号、一次侧电流信号、二次侧电流信号、零序电流信号、一次侧电压信号和二次侧电压信号发送到控制主板300进行对比分析，判断是否发生过流情况，从而进行对应的操作。通过交流输入板500对互感器工作过程中产生的差流信号、一次侧电流信号、二次侧电流信号和零序电流信号进行采集和发送，使控制主板300能够根据接收的差流信号、一次侧电流信号、二次侧电流信号、零序电流信号、一次侧电压信号和二次侧电压信号进行分析，当发生过流时能够及时做出应急措施，进一步的保障了互感器的安全运行。

进一步地，在一个实施例中，交流输入板500包括互感器输入电路和电流互感器输入电路，互感器输入电路连接控制主板300，电流互感器输入电路连接控制主板300。

具体地，互感器电路与控制主板300相连接，互感器电路能够采集互感器的一次侧电压、二次侧电压并将采集到的电压发送到控制主板300，控制主板300接收到一次侧电压和二次侧电压之后进行相应的分析处理。同样地，电流互感器输入电路与控制主板300连接，将采集得到的差流信号、一次侧电流信号、二次侧电流信号和零序电流信号发送到控制主板300进行相应的分析处理。进一步地，互感器输入电路连接控制主板300的模拟量采集电路330连接，电流互感器输入电路与控制主板300的模拟量采集电路330连接，模拟量采集电路330获取互感器输入电路和电流互感器输入电路采集的电压和电流信号，然后发送到控制主板300的处理器电路310进行分析处理。通过互感器输入电路和电流互感器输入电路对各电压、电流信号的采集和发送，通过控制主板300判断是否发生过流或过压的情况，当发生过流或过压时，及时将互感器切除，保障了互感器的安全运行。

在一个实施例中，请参阅图6，互感器控制装置还包括开入板600，开入板600连接控制主板300。

具体地，开入板600是一个能够与外部器件进行连接的集成电路板，当需要通过对其它器件或其它信号量来对互感器的安全运行进行监控时，通过开入板600能够连接其它装置，并获取相应的信号量发送到控制主板300进行分析判断。通过开入板600能够根据其它的器件或信号量来对互感器的安全进行监控，满足用户的特殊需求，使互感器控制装置具有更广泛的应用场景。

进一步地，在一个实施例中，请参阅图7，开入板600包括开入板可编程逻辑控制电路610和第二光耦隔离电路620，开入板板可编程逻辑控制电路610连接控制主板300，第二光耦隔离电路连接开入板板可编程逻辑控制电路610。

具体地，开入板板可编程逻辑控制电路610与第二光耦隔离电路620连接，通过开入板600的第二光耦隔离电路620实现与外部装置或器件的连接，从而接收外部装置或器件发送的信号量，并将相应的信号量发送到开入板板可编程逻辑控制电路610，同样地，开入板板可编程逻辑控制电路610对接收的信号量进行预处理，筛选出合适的信号量发送到控制主板300进行分析处理。可以理解，开入板板可编程逻辑控制电路610需要将什么类型的信号量发送到控制主板300或者需要如何对信号量进行筛选，可以根据用户自己的需求，在开入板板可编程逻辑控制电路610的CPLD器件上进行相应的设置。同样地，开入板可编程逻辑控制电路610可以是FPGA控制电路、PLD控制电路或CPLD控制电路等。

在一个实施例中，互感器控制装置还具有功能压板，功能压板相当于一个开关器件，当不同的功能压板投入时，相当于与该功能压板相对应的互感器功能开关闭合。控制主板300在根据差流信号进行分析判断时，按照不同功能压板的投入，判断过程也有所区别。请参阅图8，图8为仅将总功能压板投入时对采集的差流信号进行判断情况，此时，当存在互感器任意一相对应的差流值大于或等于预设的差流过大告警值时，控制主板300进行计时，如果100ms之后仍存在差流值大于或等于预设的差流过大告警值时，发出差流过大告警信息。应当指出的是，差流过大告警可以通过指示灯实现，也可以通过显示装置800或其它告警装置来实现，只要能够及时告知用户即可。请参阅图9，此时，总功能压板与差动保护功能压板均投入，若存在互感器任意一相对应的差流值大于或等于预设的差流动作值的90％时，控制主板300进行三次确认，如果仍然存在任意一相对应的差流值大于或等于预设的差流动作值的90％时，则确认进入差流启动模式。然后进行判断是否存在任意一相对应的差流值大于或等于预设的差流动作值，若存在，同样地进行三次确认，三次之后仍存在任意一相对应的差流值大于或等于预设的差流动作值，则控制主板300执行相应的差流动作，通过出口板700分别实现跳到不同的出口，将互感器从电力系统中切除，保证互感器的安全运行。

在一个实施例中，请参阅10-图12，分别为控制主板300接收到一次侧电压、二次侧电压或零序、负序电流时的判断流程图，具体地判断过程如图9所示的差流信号的判断类似，不再赘述。

在一个实施例中，请参阅图13，图13为判断是否发生谐振和进行消谐的相应工作流程示意图。同样地，此时总功能压板和消谐保护总功能压板投入，接收到开口电压时进行判断，所接收的开口电压是否大于或等于预设门限电压阈值，若大于或等于预设门限电压阈值，则认为发生了谐振，此时消谐启动。启动消谐之后，如图所示，分三种情况与对应的电压定值阈值进行判断，当任意一情况下的电压大于或等于预设的电压定值时，进行消谐动作，即将开口电压短接。在一个实施例中，在进行短接时，连续短接两个周期，中间间隔四个周期，进行短接三次，完成消谐动作。可以理解，在其它实施例中，还可以以其它的方式进行短接，只要能够进行消谐处理即可。进一步地，消谐处理之后进行重投设置，重投设置为0时，再次判断是否已经消谐，若已经消谐，则记录并保存；若没有消谐，则装置维持当前状态，不再启动消谐；当重投设置为1时，再次判断是否已经消谐，若已经消谐，则记录并保存；若没有消谐，继续返回启动消谐的步骤。

在一个实施例中，控制主板300根据接收的温度信号进行分析判断，同样地，根据不同的功能压板的投入，分为三种不同的判断过程，请参阅图14，总功能压板投入时，当任意一相对应的预设温度超过温度告警值时，5s的确认时间过后，仍存在任意一相对应的预设温度超过温度告警值，则发出温度过高告警。同样地，温度过高告警可以由指示灯、显示装置800或其它的报警装置来实现。请参阅图15，此时仅有温差保护功能压板的投入，控制主板300接收到温度采集板400采集的温度量时，将采集到的温度量与预设的定值温度进行差值计算，得到每一相温度量对应的温差，然后将得到的温差与预设温差动作值进行比较，当存在任意一相对应的温差大于或等于预设温差动作值的90％时，进行30ms的确认时间，30ms之后仍存在任意一相对应的温差大于或等于预设温差动作值的90％，则将温差与预设的温差动作值进行比较，当存在任意一相对应的温差大于或等于预设温差动作值时，确认温度保护动作延时，此时控制主板300输出相应的温度保护动作，通过出口板700分别实现跳到不同的出口，将互感器从电力系统中切除，保证互感器的安全运行。

进一步地，请参阅图16，总功能压板与温升保护功能板投入，当存在任意一相对应的温度变化率大于或等于温度变化闭锁值时，确认1s，若仍存在任意一相对应的温度变化率大于或等于温度变化闭锁值，则将装置直接闭锁。当存在任意一相对应的温度大于或等于预设温升动作值的90％或三相所对应的温度变化率均大于或等于预设温度变化动作值时，进行30ms确认，同样地，若30ms之后仍存在任意一相对应的温度大于或等于预设温升动作值的90％或三相所对应的温度变化率均大于或等于预设温度变化动作值，则启动温差保护。此时，根据温度变化功能定值的不同，控制主板300可以采用两种不同的判断方式，从而输出相应的温度保护动作，当满足如图16中，每种方法各自对应的不同判断条件时，则控制主板300均执行相应的温度保护动作，通过出口板700分别实现跳到不同的出口，将互感器从电力系统中切除，保证互感器的安全运行。应当指出的是，当温度变化功能定值投入为0时，图示两种判断条件同时满足即确认温度保护动作延时，当温度变化功能定值投入为1时，图示两种判断条件满足一种即可确认温度保护动作延时。

上述互感器控制装置通过温度采集板对互感器的温度进行采集，并将得到的温度发送到控制主板，控制主板根据接收的温度进行分析计算，得到相应的结果，当得到的结果超过预设温度量阈值时，通过出口板断开互感器与电力系统的连接，从而保障互感器的安全运行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。