一種漏電互感器二次線圈斷路和短路的檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的檢測技術領域，尤其是一種漏電互感器二次線圈斷路和短路的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]漏電互感器是電力系統(tǒng)中的重要部件。當漏電互感器發(fā)生斷線時，會產(chǎn)生很高的感應電壓而對設備和人身都造成傷害。因此，往往需要及時發(fā)現(xiàn)漏電互感器斷線以便繼電保護設備采取保護措施。針對漏電互感器二次線圈斷線檢測，目前常用的斷線檢測方法有兩種:一種是通過在漏電互感器一次回路中額外增加一個檢測回路，該回路穿過漏電互感器的感應線圈，人為施加一個電流變化量，會引起二次回路一個感應電流，通過檢測二次感應電流有無來判斷二次是否斷線；另一種是在電路中增加加載斷線檢測電流模塊，在二次線圈中施加微小電流，通過檢測此電流來判斷漏電互感器二次線圈是否斷線。前一種方法雖然能夠檢測斷線，但當漏電互感器額定電流很大的時候，想要在二次檢測到可靠的電流時，人為施加的電流就非常大，增加了系統(tǒng)的成本和復雜性；后一種方法則需要在二次線圈回路增加加載斷線檢測電流模塊，雖然一定程度上降低了系統(tǒng)的成本，但是并沒有降低整個系統(tǒng)的復雜度，額外的加載斷線檢測電流模塊也意味著降低了整個系統(tǒng)的可靠性和易生產(chǎn)性。而且以上兩種方法都只能檢測漏電互感器是否處于斷線狀態(tài)，對于漏電互感器是否處于短路狀態(tài)則無法準確檢測，也沒有辦法在檢測漏電互感器當前狀態(tài)的同時測量外部剩余電流值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供的一種漏電互感器二次線圈斷路和短路的檢測裝置，該裝置無需在漏電互感器的一次線圈或二次線圈回路中增加額外的檢測電流模塊，即可檢測漏電互感器二次線圈當前處于“正常、斷線、短路”中的哪一種狀態(tài)，同時可以計算外部剩余電流值。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術方案是:
一種漏電互感器二次線圈斷路和短路的檢測裝置，特點是該裝置包括剩余電流信號檢測模塊、運放模塊及主控模塊，剩余電流信號檢測模塊連接運放模塊，運放模塊連接主控模塊；
所述剩余電流信號檢測模塊中的采樣電阻Rl根據(jù)歐姆定律采樣直流電壓分量當前值，運放模塊放大此直流電壓分量，主控模塊通過計算放大后的直流電壓分量值判斷漏電互感器二次線圈的當前狀態(tài)；所述剩余電流信號檢測模塊中的采樣電阻Rl將漏電互感器當前交流電流轉(zhuǎn)換為交流電壓分量，運放模塊放大此交流電壓分量，主控模塊通過此交流電壓分量和采樣電阻Rl阻值計算出外部剩余電流值。其中:
所述剩余電流信號檢測模塊包括采樣電阻Rl及上拉電阻R2，采樣電阻Rl與漏電互感器CT的兩個信號輸出端并聯(lián)，采樣電阻Rl —端連接直流基準電壓VREF、另一端連接上拉電阻R2的一端和R3的一端，上拉電阻R2的另一端連接直流電源VCC ；
所述運放模塊包括輸入電阻R3、放大電阻R4、濾波電阻R5、差模電容Cl、濾波電容C2及運算放大器U1，輸入電阻R3 —端與采樣電阻Rl的A端相連、另一端連接放大電阻R4、差模電容Cl和運算放大器Ul負輸入端2 ;放大電阻R4的另一端連接濾波電阻R5和運算放大器Ul輸出端3 ;差模電容Cl的另一端連接運算放大器Ul正輸入端I和直流基準電壓VREF ;濾波電阻R5的另一端連接濾波電容C2的一端和主控模塊的ADC測量通道，濾波電容C2的另一端接地；
所述主控模塊為帶ADC測量通道的單片機U2。
[0005]本發(fā)明無需在漏電互感器的一次線圈或二次線圈回路中增加額外的檢測電流模塊，即可檢測漏電互感器二次線圈當前處于“正常、斷線、短路”中的哪一種狀態(tài)，同時可以計算外部剩余電流值。
【附圖說明】
[0006]圖I為本發(fā)明結構示意圖；
圖2為本發(fā)明主控模塊工作流程圖。
【具體實施方式】
[0007]參閱圖1，本發(fā)明包括剩余電流信號檢測模塊、運放模塊和主控模塊，所述剩余電流信號檢測模塊由采樣電阻R1、上拉電阻R2組成，采樣電阻Rl與漏電互感器CT的兩個信號輸出端并聯(lián)，Rq為漏電互感器CT的內(nèi)阻，采樣電阻Rl的B端連接直流基準電壓VREF，R1的A端連接上拉電阻R2的一端和運放模塊的輸入電阻R3的一端，上拉電阻R2的另一端連接直流電源VCC ;所述運放模塊由輸入電阻R3、放大電阻R4、濾波電阻R5、差模電容Cl、濾波電容C2及運算放大器Ul組成，輸入電阻R3 —端與采樣電阻Rl的A端相連，R3另一端連接放大電阻R4、差模電容Cl和運算放大器Ul負輸入端2，放大電阻R4的另一端連接濾波電阻R5和運算放大器Ul輸出端3，差模電容Cl的另一端和運算放大器Ul正輸入端I都連接直流基準電壓VREF，濾波電阻R5的另一端和濾波電容C2的一端連接主控模塊的ADC測量通道，濾波電容C2的另一端接地；所述主控模塊為帶ADC測量通道的單片機U2。
[0008]上述檢測裝置中，漏電互感器CT和采樣電阻Rl構成回路，采樣電阻Rl的A端通過上拉電阻R2連接到VCC，采樣電阻Rl的B端連接到基準直流電壓VREF，采樣電阻Rl的A、B兩端電壓經(jīng)反向運算放大電路放大，再經(jīng)過濾波電阻R5和濾波電容C2構成的濾波電路輸入到主控模塊U2的ADC測量通道，主控模塊U2根據(jù)ADC測量通道所測量到的AD采樣值計算直流電壓值和交流電壓值。
[0009]本發(fā)明可檢測漏電互感器二次線圈當前處于“正常、斷線、短路”中的哪一種狀態(tài)，同時可以計算外部剩余電流值，計算方法如下：漏電互感器CT對外部交流剩余電流信號進行采樣，所獲得的交流剩余電流流經(jīng)漏電互感器CT和采樣電阻Rl構成的回路，根據(jù)歐姆定律Rl兩端的交流電壓即為該交流剩余電流對應的交流電壓分量；直流電源VCC、直流基準電壓VREF、上拉電阻R2、采樣電阻R1、漏電互感器CT的內(nèi)阻Rq構成的電路，根據(jù)歐姆定律測量Rl兩端可獲得直流電壓分量；前述直流電壓分量和交流電壓分量經(jīng)運放模塊放大以模擬量形式傳送至主控模塊，經(jīng)由主控模塊中的ADC測量通道進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后計算出直流偏置值和交流有效值。當互感器二次線圈發(fā)生斷路時，測量的直流電壓值介于O和VREF之間，交流電壓值為O ;當互感器二次線圈發(fā)生短路時，測量的直流電壓值為VREF，交流電壓值為O ;當互感器二次線圈未發(fā)生斷路或短路時，測量的直流電壓值較大但小于VERF，交流電壓值與外部剩余電流值線性相關。
[0010]參閱圖2，本發(fā)明主控模塊的工作過程：主控模塊獲取電壓采樣值后，對直流電壓分量進行計算，并與漏電互感器二次線圈斷路、短路、正常三種狀態(tài)時的直流電壓分量理論值進行比較，由此判斷出漏電互感器二次線圈的當前狀態(tài)；如漏電互感器二次線圈處于短路或斷路狀態(tài)，則主控模塊標記漏電互感器當前狀態(tài)；如漏電互感器二次線圈處于正常狀態(tài)，主控模塊可對漏電互感器所測量的外部剩余電流進行正常計算。
[0011]直流電壓分量和交流電壓分量的計算公式和比較方法如下：
當漏電互感器二次線圈斷路時，主控模塊計算直流電壓的公式為：
直流電壓 Vdcl = VREF - (VCC-VREF) *R1/(R1+R2)*(R4/R3)；
當漏電互感器二次線圈短路時，主控模塊計算直流電壓的公式為：
直流電壓Vdc2 = VREF ；
當漏電互感器二次線圈處于正常狀態(tài)時，主控模塊計算直流電壓的公式為：
直流電壓 Vdc3 = VREF - (VCC-VREF) *R1’ /(Rl，+R2) * (R4/R3);(公式中的 R1’ 為漏電互感器CT內(nèi)阻R0與Rl電阻的并聯(lián)電阻值)，以上公式中，VREF、VCC、R1、R2、R3、R4、R1’的取值滿足一定條件時，Vdcl、Vdc2、Vdc3的值區(qū)別較大，主控模塊可以據(jù)此判斷漏電互感器二次線圈的當前狀態(tài)。
[0012]假定VREF=1/2VCC，R4/R3=4，R2/R1=3，R1/ Rl’=4,由此可知 Vdcl= 0，Vdc2=VREF，Vdc3 = 9/13VR