一種電流互感器的防開路保護器及其方法
2023-07-23 05:30:01 2
一種電流互感器的防開路保護器及其方法
【專利摘要】一種電流互感器的防開路保護器及其方法，涉及涉及一種電器元件的附屬裝置，特別是屬於一種電流互感器的防開路保護裝置。其特徵在於，包括檢測裝置、通訊模塊、控制裝置、開路保護模塊和電源模塊，所述的通訊模塊具有延時裝置和通訊裝置；且分別通過延時晶片（11）和北鬥晶片（7）實現，其中，延時晶片連接電源選擇開關（12）和北鬥晶片，北鬥晶片連接天線模塊（8）。其方法包括如下步驟：準備工作、供電和通訊功能檢測、被保護電流互感器二次迴路電流檢測、開路保護和通訊、故障排除後的保護迴路檢測。具有故障檢測及時迅速、有效保護電流互感器、安全可靠的積極效果。
【專利說明】一種電流互感器的防開路保護器及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及涉及一種電器元件的附屬裝置，特別是屬於一種電流互感器的防開路保護裝置。
【背景技術】
[0002]在發變電、輸配電和用電的線路中電流大小懸殊，從幾安到幾萬安都有；為便於測量、保護和控制各大小電流就需要將其轉換為比較統一的電流，於是電流互感器因其電流變換和電氣隔離作用，在電路領域應用十分廣泛。
[0003]電流互感器在運行狀態下二次側開路會產生高壓，因此電流互感器在運行狀態下二次迴路是禁止開路的，但實際應用中常因線路老化、線路損壞、接觸不良以及各種人為原因，易造成電流互感器二次迴路的的開路，損壞互感器本身甚至危及操作人員生命安全。
[0004]目前出現的通過在電流互感器二次迴路中直接並聯一個可控矽或二極體互感器做為過電壓保護器。此類開路保護裝置雖然能有效的切除故障，保護互感器不受高壓損壞，但卻存在許多缺點和局限性:1、關鍵部件可控矽或二極體直接並聯到二次迴路中，需要高壓觸發才能正常運行；不能與高壓隔離。2、可控矽或二極體一旦損壞，將呈現永久性導通或斷開狀態，不但保護器將失去應有的保護作用，而且二次迴路將會被永久性短路；同時可控矽或二極體這種故障無法被及時發現，容易產生較嚴重的後果。3、適用範圍較小，此類開路保護裝置只適用於對電流互感器測量繞組的保護，不能對電流互感器保護繞組進行保護。
4、目前IOkV及以上電壓等級的電力系統中應用的電流互感器絕大多數含有I個測量繞組、2個或3個保護繞組，如果單純的只對測量繞組進行保護，而對忽略數量更多的保護繞組，防開路保護的實際應用將無多大意義。因此，此類防開路保護裝置多適用於低壓電力系統中，無法滿足高壓電力系統的保護要求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的即在於提供一種電流互感器的防開路保護器及其方法，以達到有效隔離高電壓和大電流、及時預報故障信息、適用範圍廣泛的目的。
[0006]本發明所公開的一種電流互感器的防開路保護器，其特徵在於，包括檢測裝置、通訊模塊、控制裝置、開路保護模塊和電源模塊，所述的通訊模塊具有延時裝置和通訊裝置；且分別通過延時晶片和北鬥晶片實現，其中，延時晶片連接電源選擇開關和北鬥晶片，北鬥晶片連接天線模塊；
開路保護模塊是指由可控矽、繼電器、精密可調電阻器串接組成的保護迴路，此保護迴路與電流互感器的二次迴路呈並聯關係；
檢測裝置是指在二次迴路和開路保護模塊的保護迴路中分別連接的微型電流互感器，用於檢測二者迴路有無電流通過；控制裝置包括控制晶片和監控室主控端；其中，微型電流互感器、可控矽的控制極、繼電器的控制端、北鬥晶片分別與控制晶片相連接；
上述電源模塊採用雙電源供電模式，設置有外接電源接口和配合內置蓄電池使用的太陽能電池板接口。
[0007]本發明所公開的一種電流互感器的防開路保護的方法，其特徵在於，包括如下步驟:
1)、準備工作:
步驟1-1、調節精密可調電阻器阻值，使其等於被保護互感器的額定負荷阻值；
步驟1-2、接入被保護電流互感器、用電器；
步驟1-3、打開電源，保護器開始工作；
2)、供電和通訊功能檢測:
步驟2-1、延時晶片每隔24h輸出時長Imin電壓信號為北鬥晶片供電，使監控室主控端檢測其在線狀態:
步驟2-2、監控室主控端有顯示，則保護器供電及通訊功能正常；
步驟2-3、監控室主控端無顯示，則保護器供電或通訊功能異常，檢修；
3)、被保護電流互感器二次迴路電流檢測:
步驟3-1、二次迴路中微型電流互感器I檢測到有電流通過，則二次迴路正常，保護器無動作；
步驟3-2、無電流通過，控制晶片發出信號至可控矽控制極；
4)、開路保護和通訊:
步驟4-1、如果是一次線路停電，則主幹路停電，可控矽陰陽兩極無電壓，無動作發生；步驟4-2、若一次線路未停電，可控矽陰陽兩極存在電壓，可控矽控制極接收到觸發信號後，陰陽兩極導通，形成迴路，起到保護作用；同時，控制晶片發出電壓信號至北鬥晶片的供電模塊，啟動北鬥晶片；
步驟4-3、延時後，控制晶片發出信號至北鬥晶片控制端，使北鬥晶片向監控室主控端發送帶有位置、時間和故障信息的短報文消息；
步驟4-4、故障未排除，北鬥晶片持續發送信息；
步驟4-5、故障排除，控制晶片檢測到二次迴路有電流通過後，控制晶片發出信號至繼電器控制端，繼電器啟動，使其兩端斷開3秒後復位；之後，控制晶片再次發出一個時長為3秒的電流信號至繼電器控制端，使其斷開、復位一次；
5)故障排除後的保護迴路檢測:
步驟5-1，微型電流互感器II檢測到有電流，控制晶片向北鬥晶片控制端發出信號，北鬥晶片向監控室主控端發出保護迴路故障消息；
步驟5-2、微型電流互感器II檢測到沒有電流，則保護器復位，控制晶片停止對北鬥晶片的供電，保護過程結束。
[0008]本發明所公開的一種電流互感器的防開路保護器及其方法，在二次迴路兩端並聯保護迴路，基於對電流互感器二次迴路中有無電流通過作為主要判斷依據，通過控制晶片控制可控矽、繼電器的導通進行二次迴路的開路保護，並通過北鬥晶片完成對開路故障、保護失靈等問題的遠程報警功能；並且通過微型電流互感器從二次迴路中感應電流信號，有效的隔離了可能出現的大電流、高電壓，保護內部電路不受損壞；因此具有故障檢測及時迅速、有效保護電流互感器、安全可靠的積極效果。【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]附圖部分公開了本發明的具體實施例，其中，
圖1、本發明電路原理圖；
圖2、本發明工作流程圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1、圖2所示的實施例中，本發明所公開的電流互感器的防開路保護器，包括檢測裝置、通訊模塊、控制裝置、開路保護模塊和電源模塊。
[0011]其中，通訊模塊具有延時裝置和通訊裝置，且分別通過延時晶片11和北鬥晶片7實現，延時晶片連接電源選擇開關12和北鬥晶片，北鬥晶片連接天線模塊8。
[0012]開路保護模塊是指由可控矽5、繼電器4、精密可調電阻器3串接組成的保護迴路，此保護迴路與電流互感器的二次迴路2呈並聯關係。
[0013]檢測裝置是指在二次迴路和開路保護模塊的保護迴路中分別連接的微型電流互感器I 9和微型電流互感器II 10，用於感測二者迴路有無電流通過。
[0014]控制裝直包括控制晶片和監控室王控端；控制晶片的引腳1、2連接微型電流互感器II，引腳3、4連接微型電流互感器I，引腳15連接可控矽的控制極，引腳13、14連接繼電器的控制端，引腳11、12連接北鬥晶片控制端。
[0015]上述電源模塊採用雙電源供電模式，設置有電源選擇開關12、外接電源接口和太陽能電池板接口。在有良好供電條件的環境中使用時，可採用外接電源供電方式，在戶外環境等無法提供獨立供電的場所使用時，可採用太陽能電池板配合內置蓄電池供電方式。
[0016]如圖2所示，首先調節精密可調電阻器阻值，使其等於被保護互感器的額定負荷阻值；然後接入被保護電流互感器、用電器；打開電源後，延時晶片每隔24小時輸出時長為I分鐘的電壓信號為北鬥晶片提供電源，北鬥晶片啟動並發出定位信息到監控室主控端，主控端檢測其在線運行狀態，則表明保護器的電源和通訊功能正常。若在一個24小時周期內主控端未檢測到在線狀態，說明保護器的電源或通訊功能出現異常，需要進行維修。
[0017]當電流互感器的二次迴路中微型電流互感器I感應出微電流信號時，電流信號輸送至控制晶片的引腳3中，控制晶片檢測到引腳3中有電流信號輸入，則表明電流互感器二次迴路正常運行。
[0018]當電流互感器二次迴路發生開路故障或一次線路發生停電時，二次迴路中無電流流過，則微型電流互感器I中無感應電流輸出，控制晶片檢測到引腳3中無電流信號輸入，則控制晶片引腳15發出一個持續電壓信號至可控矽的控制極b ;然後:1、若是一次線路發生停電，則被保護的電流互感器輸出端無電壓，即可控矽的陰、陽兩極a、c間無電壓，即使控制極b得到觸發信號，保護裝置迴路也無動作發生；2、若是電流互感器二次迴路發生開路故障，則可控矽的陰、陽兩極a、c間存在電壓，當控制極b接收到觸發信號後可控矽的陰、陽兩極a、c導通，形成保護迴路；同時控制晶片引腳9、10發出電壓信號為北鬥晶片供電，啟動北鬥晶片，在延時幾秒鐘後，控制晶片引腳11、12發出信號至北鬥晶片控制端，使北鬥晶片向監控室主控端發送帶有位置、時間和故障信息的短報文消息，上報故障申請維修。
[0019]如果故障未排除，北鬥晶片持續工作；如果故障排除，電流互感器二次迴路中有電流流過，微型電流互感器I中感應出微電流信號傳送至控制晶片引腳3，則控制晶片引腳15停止信號輸出，同時引腳13、14發出一個時長為3秒的電流信號至繼電器控制端e、f，繼電器啟動，將c、d兩端斷開3秒鐘後，控制極電壓信號消失，繼電器復位。c、d兩端斷開，施加於a、c兩極的電壓消失，可控矽處於斷開狀態，繼電器復位後因可控矽控制極b無觸發信號輸入，因此可控矽依然處於斷開狀態，即保護迴路處於斷開狀態。為防止繼電器出現低概率不動作情況，控制晶片在輸出第一個3秒鐘電流信號後,延時3秒鐘再次輸出一個時長3秒鐘的電流信號給繼電器控制端，使其斷開、復位一次。
[0020]控制晶片引腳13、14發出信號結束後，檢測引腳I中有無電流信號輸入，如果沒有信號輸入，則說明保護器正常復位，控制晶片引腳9、10停止對北鬥晶片供電，北鬥晶片關閉，保護過程完成。如果檢測到引腳I中有電流信號，則說明可控矽或者繼電器可能出現損壞，無法斷開保護迴路，控制晶片引腳11、12發出信號至北鬥晶片控制端，使北鬥晶片向監控室主控端發送帶有位置和保護器失靈信息的短報文消息，上報故障申請維修。
[0021]本發明適用範圍廣，能同時對電流互感器的測量繞組和保護繞組進行開路保護，克服了目前防開路裝置無法有效的保護互感器保護繞組的缺點，可廣泛應用於各電壓等級的電力系統中；上述實施例中採用3組保護接口，滿足大多數電流互感器一個測量繞組、兩個保護繞組的組合方式，對於只有一個繞組的互感器，則可同時完成對A、B、C三相線路中互感器的保護；同時可根據實際需求增減接口數量。
【權利要求】
1.一種電流互感器的防開路保護器，其特徵在於，包括檢測裝置、通訊模塊、控制裝置、開路保護模塊和電源模塊，所述的通訊模塊具有延時裝置和通訊裝置；且分別通過延時晶片(11)和北鬥晶片(7)實現，其中，延時晶片連接電源選擇開關(12)和北鬥晶片，北鬥晶片連接天線模塊(8)。
2.根據權利要求1所述的一種電流互感器的防開路保護器，其特徵在於，所述的開路保護模塊是指由可控矽(5)、繼電器(4)、精密可調電阻器(3)串接組成的保護迴路，此保護迴路與電流互感器的二次迴路(2)呈並聯關係。
3.根據權利要求2所述的一種電流互感器的防開路保護器，其特徵在於，所述的檢測裝置是指在二次迴路和開路保護模塊的保護迴路中分別連接的微型電流互感器。
4.根據權利要求3所述的一種電流互感器的防開路保護器，其特徵在於，所述的控制裝置包括控制晶片和監控室主控端；其中，微型電流互感器、可控矽的控制極、繼電器的控制端、北鬥晶片分別與控制晶片相連接。
5.根據權利要求1所述的一種電流互感器的防開路保護器，其特徵在於，所述的電源模塊採用雙電源供電模式，設置有外接電源接口和配合內置蓄電池使用的太陽能電池板接□。
6.一種電流互感器的防開路保護的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 1)、準備工作: 步驟1-1、調 節精密可調電阻器阻值，使其等於被保護互感器的額定負荷阻值； 步驟1-2、接入被保護電流互感器、用電器； 步驟1-3、打開電源，保護器開始工作； 2)、供電和通訊功能檢測: 步驟2-1、延時晶片每隔24h輸出時長Imin電壓信號為北鬥晶片供電，使監控室主控端檢測其在線狀態: 步驟2-2、監控室主控端有顯示，則保護器供電及通訊功能正常； 步驟2-3、監控室主控端無顯示，則保護器供電或通訊功能異常，檢修； 3)、被保護電流互感器二次迴路電流檢測: 步驟3-1、二次迴路中微型電流互感器I檢測到有電流通過，則二次迴路正常，保護器無動作； 步驟3-2、無電流通過，控制晶片發出信號至可控矽控制極； 4)、開路保護和通訊: 步驟4-1、如果是一次線路停電，則主幹路停電，可控矽陰陽兩極無電壓，無動作發生；步驟4-2、若一次線路未停電，可控矽陰陽兩極存在電壓，可控矽控制極接收到觸發信號後，陰陽兩極導通，形成迴路，起到保護作用；同時，控制晶片發出電壓信號至北鬥晶片的供電模塊，啟動北鬥晶片； 步驟4-3、延時後，控制晶片發出信號至北鬥晶片控制端，使北鬥晶片向監控室主控端發送帶有位置、時間和故障信息的短報文消息； 步驟4-4、故障未排除，北鬥晶片持續發送信息； 步驟4-5、故障排除，控制晶片檢測到二次迴路有電流通過後，控制晶片發出信號至繼電器控制端，繼電器啟動，使其兩端斷開3秒後復位；之後，控制晶片再次發出一個時長為3秒的電流信號至繼電器控制端，使其斷開、復位一次； 5)故障排除後的保護迴路檢測: 步驟5-1，微型電流互感器II檢測到有電流，控制晶片向北鬥晶片控制端發出信號，北鬥晶片向監控室主控端發出保護迴路故障消息； 步驟5-2、微型電流互感器II檢測到沒有電流，則保護器復位，控制晶片停止對北鬥晶片的供電，保護過程結束。`
【文檔編號】H02H7/20GK103762557SQ201410001294
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】王紹金, 孫東 申請人:山東華信電氣股份有限公司