一种电流互感器二次回路阻抗在线检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电流互感器二次回路阻抗在线检测系统，包括：信号发生单元，用于产生正弦电压信号；正弦电压信号注入单元，用于接收正弦电压信号并注入到所述电流互感器二次回路；高频电流信号耦合单元，用于与电流互感器耦合得到耦合电压信号；幅值比较单元，用于将所述耦合电压信号的幅值与锁相放大单元的检测阈值范围进行比较，并将所述比较结果发送至服务器；锁相放大单元，用于根据所述正弦电压信号和所述耦合电压信号计算正交分量和同相分量并发送至服务器；以及服务器，用于根据所述比较结果对信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值进行调整；根据调整后的正弦电压信号计算得到的正交分量和同相分量计算电流互感器二次回路的阻抗。

On line detection system and method for two circuit impedance of current transformer

The invention discloses a two loop impedance of a current transformer online detection system, including signal generating unit for generating a sinusoidal voltage signal; sinusoidal voltage signal injection unit for receiving a sinusoidal voltage signal and injected into the two loop current transformer; high frequency current signal coupling unit for coupling the voltage signal and the coupling current transformer; amplitude comparison unit for comparing the detection threshold range of the amplitude and the phase locked coupling voltage signal amplification unit, and the comparison result is sent to the server; the phase lock amplifying unit is used to calculate the quadrature components and the in-phase component and sent to the server according to the sine voltage signal and the coupling voltage signal; and for the server, according to the comparison results of the signal of the sine voltage signal unit The amplitude is adjusted; the quadrature component and the in-phase component are calculated according to the adjusted sinusoidal voltage signal, and the impedance of the two loop of the current transformer is calculated.

【技术实现步骤摘要】
一种电流互感器二次回路阻抗在线检测系统及方法
本专利技术涉及电流互感器的阻抗检测领域，并且更具体地，涉及一种电流互感器二次回路阻抗在线检测系统及方法。
技术介绍
目前针对电流互感器二次回路故障状态分析及窃电状态识别的技术方法种类繁多，这些技术方法中很多都是利用二次回路的阻抗作为特征量来进行分析的。对二次回路的阻抗进行定性分析的，没有对二次回路的阻抗进行定量计算的，导致一些特殊的情况，如变比为2000：5的大阻抗电流互感器无法区分其正常连接和开路状态，变比为50：5的小阻抗电流互感器无法区分其正常连接和短路状态，导致不能为电流互感器绕组故障、绝缘异常等故障诊断提供可靠直接的数据支撑。因此，如何对电流互感器二次回路阻抗进行在线检测是急需解决的一个问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电流互感器二次回路阻抗在线检测系统及方法，以解决对电流互感器二次回路阻抗进行在线检测的问题。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个专利技术，提供了一种电流互感器二次回路阻抗在线检测系统，所述系统包括：信号发生单元、正弦电压信号注入单元、高频电流信号耦合单元、信号幅值比较单元、锁相放大单元和服务器，所述信号发生单元，分别与所述正弦电压信号注入单元的输入端、锁相放大器单元的输入端和服务器的输出端相连接，用于产生正弦电压信号，并将所述正弦电压信号发送至正弦电压信号注入单元和锁相放大单元；所述正弦电压信号注入单元，与电流互感器二次回路相连接，用于接收所述正弦电压信号并注入到所述电流互感器二次回路；所述高频电流信号耦合单元，分别与所述电流互感器二次回路、信号幅值比较单元的输入端和锁相放大单元的输入端相连接，用于与所述电流互感器二次回路耦合得到耦合电压信号，并将所述耦合电压信号分别发送至信号幅值比较单元和锁相放大单元；所述幅值比较单元，与所述服务器相连接，用于将所述耦合电压信号的幅值与锁相放大单元的检测阈值范围进行比较，产生比较结果，并将所述比较结果发送至服务器；所述锁相放大单元，分别与所述高频电流信号耦合单元和信号发生单元的输出端，以及服务器的输入端相连接，用于根据所述正弦电压信号和所述耦合电压信号计算正交分量和同相分量，并将所述正交分量和同相分量发送至服务器；以及所述服务器，用于根据所述比较结果对信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值进行调整；根据调整后的正弦电压信号和对应的耦合电压信号计算得到的正交分量和同相分量计算电流互感器二次回路的阻抗。优选地，其中所述锁相放大单元包括：前置放大模块、带通滤波模块、触发模块、90°相移模块、相关检测模块和低通滤波模块。优选地，其中所述服务器根据所述比较结果对信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值进行调整，包括：若比较结果为所述耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内，不改变所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值；若比较结果为所述耦合电压信号的幅值大于所述检测阈值范围的上限，根据预设调整幅值阈值减小所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值，直至比较结果为调整后的正弦电压信号对应的耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内；若比较结果为所述耦合电压信号的幅值小于所述检测阈值范围的下下限，根据预设调整幅值阈值增大所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值，直至比较结果为调整后的正弦电压信号对应的耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内。优选地，其中所述服务器根据调整后的正弦电压信号和对应的耦合电压信号计算得到的正交分量和同相分量计算电流互感器二次回路的阻抗，包括：其中，Z为电流互感器二次回路的阻抗，U0为注入的正弦电压信号，n0为正弦电压信号注入单元的匝数，n2为高频电流信号耦合单元的匝数、R为高频电流信号耦合单元采样电阻，x为锁相放大单元输出的同相分量，y为锁相放大单元输出的正交分量。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种电流互感器二次回路阻抗在线检测方法，所述方法包括：向电流互感器注入正弦电压信号；计算经过电流互感器二次回路耦合得到的耦合电压信号的幅值；将所述耦合电压信号的幅值与锁相放大单元的检测阈值范围进行比较，产生比较结果，并根据所述比较结果对所述注入的正弦电压信号的幅值进行调整；根据调整后注入的正弦电压信号和对应的耦合电压信号计算正交分量和同相分量；以及根据所述调整后注入的正弦电压信号、正交分量和同相分量计算电流互感器二次回路的阻抗。优选地，其中所述将所述耦合电压信号的幅值与锁相放大单元的检测阈值范围进行比较，产生比较结果，并根据所述比较结果对所述注入的正弦电压信号的幅值进行调整，包括：若比较结果为所述耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内，不改变所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值；若比较结果为所述耦合电压信号的幅值大于所述检测阈值范围的上限，根据预设调整幅值阈值减小所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值，直至比较结果为调整后的正弦电压信号对应的耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内；若比较结果为所述耦合电压信号的幅值小于所述检测阈值范围的下下限，根据预设调整幅值阈值增大所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值，直至比较结果为调整后的正弦电压信号对应的耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内。优选地，其中所述根据所述调整后注入的正弦电压信号、正交分量和同相分量计算电流互感器二次回路的阻抗，包括：其中，Z为电流互感器二次回路的阻抗，U0为注入的正弦电压信号，n0为正弦电压信号注入单元的匝数，n2为高频电流信号耦合单元的匝数、R为高频电流信号耦合单元采样电阻，x为锁相放大单元输出的同相分量，y为锁相放大单元输出的正交分量。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的技术方案的锁相放大单元利用注入的正弦电压信号和对应的耦合电压信号输出得到正交分量和同相分量，并根据所述注入的正弦电压信号、正交分量和同相分量计算得到电流互感器二次回路阻抗，可以有效解决现有大阻抗电流互感器二次回路无法区分正常连接状态和开路状态，小阻抗电流互感器二次回路无法区分短路状态和正常连接状态的情况，为电流互感器绕组故障、绝缘异常等故障诊断提供可靠直接的数据支撑。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本专利技术的示例性实施方式：图1为根据本专利技术实施方式的电流互感器二次回路阻抗在线检测系统100的示意图；图2为根据本专利技术实施方式的锁相放大单元的示意图；图3为电流互感器二次回路的等效电路图；以及图4为根据本专利技术实施方式的电流互感器二次回路阻抗在线检测方法400的流程图。具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图1为根据本专利技术实施方式的电流互感器二次回路阻抗在线检测系统100的示意图。如图1所示，所述电流互感器二次回路阻抗在线检测系统100用于对电流互感器二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流互感器二次回路阻抗在线检测系统，其特征在于，所述系统包括：信号发生单元、正弦电压信号注入单元、高频电流信号耦合单元、信号幅值比较单元、锁相放大单元和服务器，所述信号发生单元，分别与所述正弦电压信号注入单元的输入端、锁相放大器单元的输入端和服务器的输出端相连接，用于产生正弦电压信号，并将所述正弦电压信号发送至正弦电压信号注入单元和锁相放大单元；所述正弦电压信号注入单元，与电流互感器二次回路相连接，用于接收所述正弦电压信号并注入到所述电流互感器二次回路；所述高频电流信号耦合单元，分别与所述电流互感器二次回路、信号幅值比较单元的输入端和锁相放大单元的输入端相连接，用于与所述电流互感器二次回路耦合得到耦合电压信号，并将所述耦合电压信号分别发送至信号幅值比较单元和锁相放大单元；所述幅值比较单元，与所述服务器相连接，用于将所述耦合电压信号的幅值与锁相放大单元的检测阈值范围进行比较，产生比较结果，并将所述比较结果发送至服务器；所述锁相放大单元，分别与所述高频电流信号耦合单元和信号发生单元的输出端，以及服务器的输入端相连接，用于根据所述正弦电压信号和所述耦合电压信号计算正交分量和同相分量，并将所述正交分量和同相分量发送至服务器；以及所述服务器，用于根据所述比较结果对信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值进行调整；根据调整后的正弦电压信号和对应的耦合电压信号计算得到的正交分量和同相分量计算电流互感器二次回路的阻抗。...

【技术特征摘要】
1.一种电流互感器二次回路阻抗在线检测系统，其特征在于，所述系统包括：信号发生单元、正弦电压信号注入单元、高频电流信号耦合单元、信号幅值比较单元、锁相放大单元和服务器，所述信号发生单元，分别与所述正弦电压信号注入单元的输入端、锁相放大器单元的输入端和服务器的输出端相连接，用于产生正弦电压信号，并将所述正弦电压信号发送至正弦电压信号注入单元和锁相放大单元；所述正弦电压信号注入单元，与电流互感器二次回路相连接，用于接收所述正弦电压信号并注入到所述电流互感器二次回路；所述高频电流信号耦合单元，分别与所述电流互感器二次回路、信号幅值比较单元的输入端和锁相放大单元的输入端相连接，用于与所述电流互感器二次回路耦合得到耦合电压信号，并将所述耦合电压信号分别发送至信号幅值比较单元和锁相放大单元；所述幅值比较单元，与所述服务器相连接，用于将所述耦合电压信号的幅值与锁相放大单元的检测阈值范围进行比较，产生比较结果，并将所述比较结果发送至服务器；所述锁相放大单元，分别与所述高频电流信号耦合单元和信号发生单元的输出端，以及服务器的输入端相连接，用于根据所述正弦电压信号和所述耦合电压信号计算正交分量和同相分量，并将所述正交分量和同相分量发送至服务器；以及所述服务器，用于根据所述比较结果对信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值进行调整；根据调整后的正弦电压信号和对应的耦合电压信号计算得到的正交分量和同相分量计算电流互感器二次回路的阻抗。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述锁相放大单元包括：前置放大模块、带通滤波模块、触发模块、90°相移模块、相关检测模块和低通滤波模块。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务器根据所述比较结果对信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值进行调整，包括：若比较结果为所述耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内，不改变所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值；若比较结果为所述耦合电压信号的幅值大于所述检测阈值范围的上限，根据预设调整幅值阈值减小所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值，直至比较结果为调整后的正弦电压信号对应的耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内；若比较结果为所述耦合电压信号的幅值小于所述检测阈值范围的下下限，根据预设调整幅值阈值增大所述信号发生单元发生的正弦电压信号的幅值，直至比较结果为调整后的正弦电压信号对应的耦合电压信号的幅值在所述检测阈值范围内。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜蜀薇，雷民，杜新纲，葛得辉，王斌武，彭楚宁，殷小东，周晖，周峰，刘俊杰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11