用于监测电流互感器状态的电流诊断装置及其诊断方法制造方法及图纸

检测电流互感器状态的电流诊断装置，包括设置在互感器二次线圈一个输出端与信号调理电路之间的一端接地的状态检测接地电阻，连接在互感器与中央处理单元的AD脚之间的信号调理电路为比例积分电路，用于将电流互感器输出的主回路电流信号转换为交流电压信号，并对所述信号的幅值和相位进行调整。中央处理单元将信号调理电路输出的电压信号进行AD转换，当电流互感器出现断线故障时，信号调理电路输出一个超过设定的偏离基准电压Vref的阈值的固定直流电压信号，当计数器数值达到预定的周期数且每个周期的平均值都超过阈值时，中央处理单元发出故障警报，指令分闸驱动单元驱动断路器执行脱扣动作，同时显示单元显示主回路电流和故障信息。

Current diagnostic device for monitoring current transformer state and diagnosis method thereof

The current diagnostic device for detecting current transformer state, which is arranged in the transformer coil of an output end and the two end of the signal conditioning circuit between ground state detecting grounding resistance, signal connection between the transducer and the central processing unit AD pin conditioning circuit for proportional integral circuit is used to convert the main the loop current signal current transformer output AC voltage signal, and the amplitude and phase of the signal adjustment. The central processing unit and the voltage signal output signal conditioning circuit for AD conversion, when the current transformer fault, signal conditioning circuit outputs a fixed DC voltage signal exceeds the preset threshold voltage deviation from the reference Vref, when the average value of the counter value reaches a predetermined number of cycles and each cycle is over the threshold, the central processing unit sends the fault alarm, instruction gate drive unit to drive the circuit breaker tripping execution, and the display unit to display the main circuit current and fault information.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种断路器的电流互感器的电流诊断装置，特别是用于监测智能型断 路器的电流互感器工作状态的电流诊断装置及其诊断方法。
技术介绍
随着国家对电网智能化改造的不断深入，对电网中所使用设备的可靠性提出了更 高的要求。而针对断路器而言，是保障后端用电设备用电安全及人身安全的重要设备，其工 作可靠性的重要性可想而知。空心线圈类型的电流互感器是检测断路器主回路中电流的普 遍使用的部件，其工作原理是将断路器所控制的主电路作为电流互感器的一次绕组，电流 互感器的二次绕组所产生的感应电流作为测量仪表或继电器等装置所用的标准化电流。随 着智能型断路器的问世，电流互感器本身的性能指标及工作状态直接决定了智能型断路器 能否可靠工作，成为提高断路器产品的安全等级和使用可靠性的重要性能指标，所以对电 流互感器工作状态的监测就显得尤为重要。特别对于智能型断路器而言，不仅要求具有检 测电流互感器的工作状态的功能，而且还要求其诊断和控制是实时的。目前，市场上的断路器包括智能型断路器在内，大部分并不具备对电流互感器的 检测功能，而少数带有电流互感器检测功能的断路器，对于电流互感器状态检测所采用的 手段，主要是将电流互感器作为一个通路，通过其引入一个电压或电流信号，通过直接判断 此信号的有或无来监测互感器的状态。比如美国专利US20070063797A1(中国同族专利申 请公开号为CN101013808A)公开了一种包括电子跳闸设备的断路器及其监控方法，该方法 对电流互感器引入了 一个直流电流信号，通过判断此电压信号的有无来判断电流互感器的 状态。电流互感器由于存在内阻，就会感生出一个直流电压，从而在调理电路后端产生反 应。以上已有技术的缺陷在于都要给电流互感器引入外部信号，此信号势必会直接影响电 流互感器的采样信号，会导致电流采样失真，所以必须在后端采取校对措施进行校正，例如 US20070063797A1就在软件中加入了校对环节，用以去除这个直流电压信号，来还原真实的 电流采样信号。但是这种做法就增加了信号处理步骤，不仅降低了电流采样精度，还会导致 方法和结构复杂，制造成本提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于监测电流互感器状态的电 流诊断装置及其诊断方法，只需对电流采样信号进行判断，就可以实现对电流互感器的监 测和判断，不仅防止了因电流互感器断线而引起的断路器误动作和在电流互感器断线时可 以发出检修警报，并且该装置无需额外增加监测端口，不会对电流互感器的采样信号有任 何影响，使采用本专利技术诊断方法及装置的断路器等低压电器具有更高的安全可靠性和智能 性。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案。一种用于检测电流互感器状态的电流诊断装置，包括连接在断路器1的负载侧的电流互感器2，所述的电流诊断装置还包括一个状态检测接地电阻R5、R11，设置在电流互 感器2与信号调理电路3之间，所述的状态检测接地电阻R5、R11的一端与电流互感器2的 二次线圈两个输出端中的其中一个输出端连接，另一端接地。信号调理电路3，连接在电流 互感器2的二次线圈输出端与中央处理单元4的AD脚之间，所述的信号调理电路3为比例 积分电路，用于将电流互感器2输出的主回路电流信号转换为以基准电压Vref为直流分量 的交流电压信号，并对所述信号的幅值和相位进行调整。中央处理单元4将信号调理电路 3输出的电压信号Vout进行AD转换和处理，当电流互感器2出现断线故障时，信号调理电 路3输出一个超过偏离基准电压Vref的设定阈值的固定的直流电压信号，中央处理单元4 根据该直流电压信号发出电流互感器2的故障警报。显示单元5和分闸驱动单元6，分别与 中央处理单元4的输出端相连接，分间驱动单元6根据中央处理单元4的故障警报指令驱 动断路器1执行脱扣动作，同时显示单元5显示主回路电流和故障信息。根据本专利技术的一种实施方式，所述的信号调理电路3包括运算放大器U1、第一电 阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容Cl和第二电容C2，第一电阻Rl的 一端与电流互感器二次线圈的一个输出端连接，第一电阻Rl的另一端与运算放大器Ul的 反相输入端11连接，第二电阻R2的一端与电流互感器二次线圈的另一个输出端连接，第二 电阻R2的另一端与运算放大器Ul的正相输入端12连接，第三电阻R3和第一电容Cl并联 后其输入端与基准电压Vref连接，另一端与运算放大器Ul的正相输入端12连接，第四电 阻R4和第二电容C2并联后其一端与运算放大器Ul的反相输入端11连接，另一端与运算放 大器Ul的输出端10连接，运算放大器Ul的输出端10与中央处理单元4的AD脚相连接。 所述的信号调理电路3的第一电阻Rl与第二电阻R2相同，第三电阻R3与第四电阻R4相 同，第一电容Cl与第二电容C2相同。根据本专利技术的另一种实施方式，所述的信号调理电路3包括运算放大器U11、第一 电阻R14、第二电阻R15、第三电阻R16、第四电阻R17、第一电容C12和第二电容C13，第一 电阻Rl的一端与电流互感器二次线圈的一个输出端连接，第一电阻Rl的另一端与运算放 大器Ul的反相输入端11连接，第二电阻R2的一端与电流互感器二次线圈的另一个输出端 连接，第二电阻R2的另一端与运算放大器Ul的正相输入端12连接，第三电阻R3和第一电 容Cl并联后其输入端与基准电压Vref连接，另一端与运算放大器Ul的正相输入端12连 接，第四电阻R4和第二电容C2并联后其一端与运算放大器Ul的反相输入端11连接，另一 端与运算放大器Ul的输出端10连接，运算放大器Ul的输出端10与中央处理单元4的AD 脚相连接；所述的信号调理电路3的第六电阻R12与第七电阻R13取值相同，第一电阻R14 与第二电阻R15取值相同，第三电阻R16与第四电阻R17取值相同，第一电容C12与第二电 容C13的取值相同。所述的信号调理电路3的运算放大器Ul的正相输入端的电压的直流分量为Vref*(R5+R2)/(R5+R2+R3) = Vref- Δ V ；其中AV为偏离基准电压的差值。所述的信号调理电路3的基准电压Vref取值为中央处理单元4的AD采样允许输 入电压范围的一半。所述的电流诊断装置还包括一个电阻分压电路，其中第二电阻R15与第三电阻 R16串联连接的电路并联连接在第七电阻R13的两端，第七电阻R13的与电流互感器2输出端14连接的节点与状态检测接地电阻Rll串联并接地。所述的电流诊断装置还包括一个滤波电路，包括起输入信号滤波作用的第三电容 C11，第三电容Cll并联连接在电流互感器2的两个输出端上。所述的电流诊断装置还包括一个辅助分压电路，包括串联连接的第六电阻R12、第 七电阻R13，第六电阻R12与第七电阻R13串联连接所形成的节点与电压基准Vref输入端 相连接。采用本专利技术的电流诊断装置进行诊断的方法，包括以下步骤a.中央处理单元4对来自信号调理电路3的电压信号Vout进行模数AD转换；b.对一周期的采样数据求平均值；c.将本周期的平均值与设定的偏离基准电压Vref的阈值进行比较，判断该平均 值是否大于所设定的阈值；d.当该平均值等于或小过所设定的阈值时，中央处理单元4判断电流互感器2处 于正本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于检测电流互感器状态的电流诊断装置，包括连接在断路器（１）的负载侧的电流互感器（２），其特征在于，所述的电流诊断装置还包括：一个状态检测接地电阻Ｒ５，设置在电流互感器（２）与信号调理电路（３）之间，所述的状态检测接地电阻（Ｒ５、Ｒ１１）的一端与电流互感器（２）的二次线圈两个输出端中的其中一个输出端连接，另一端接地；信号调理电路（３），连接在电流互感器（２）的二次线圈输出端与中央处理单元（４）的ＡＤ脚之间，所述的信号调理电路（３）为比例积分电路，用于将电流互感器（２）输出的主回路电流信号转换为以基准电压Ｖｒｅｆ为直流分量的交流电压信号，并对所述信号的幅值和相位进行调整；中央处理单元（４）将信号调理电路（３）输出的电压信号Ｖｏｕｔ进行ＡＤ转换和处理，当电流互感器（２）出现断线故障时，信号调理电路（３）输出一个超过偏离基准电压Ｖｒｅｆ的设定阈值的固定的直流电压信号，中央处理单元（４）根据该直流电压信号发出电流互感器（２）的故障警报；显示单元（５）和分闸驱动单元（６），分别与中央处理单元（４）的输出端相连接，分闸驱动单元（６）根据中央处理单元（４）的故障警报指令驱动断路器（１）执行脱扣动作，同时显示单元（５）显示主回路电流和故障信息。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳，柴爱军，徐泽亮，
申请(专利权)人：上海诺雅克电气有限公司，
类型：发明
国别省市：31