检测电流互感器二次接线异常的系统及方法

摘要

本发明涉及用电计量计费领域，其公开了一种检测电流互感器二次接线异常的系统及方法。一种检测电流互感器二次接线异常的系统，包括检测电路，ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块；所述检测电路包括外部、内部电流互感器、线圈、铁心、电阻以及高频信号源；所述外部、内部电流互感器、线圈、铁心、电阻以及高频信号源进行电连接。本发明的有益效果是：不依赖于三相电压电流的矢量关系，除可用于三相测量电路外，亦可用于单相测量电路中；可靠的分辨出无负载电流接线与开路接线的情况；可24小时在线检测，实时监测，反应灵敏；实施成本增加很少，方便易行。

权利要求

1.一种检测电流互感器二次接线异常的系统，包括检测电路、ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块；所述检测电路、ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块依次连接；所述检测电路包括外部电流互感器、内部电流互感器、线圈、铁心、电阻以及高频信号源；所述外部电流互感器、内部电流互感器、线圈、铁心、电阻以及高频信号源进行电连接，其特征在于：所述ADC模数转换器将交流信号和高频信号转换成数字信号；所述数字高通滤波器分开所述交流信号和高频信号并反馈到所述异常判断模块中。

2.根据权利要求1所述检测电流互感器二次接线异常的系统，其特征在于；所述线圈为次级线圈；所述铁心、次级线圈以及内部电流互感器组成新的电流互感器。

3.根据权利要求2所述检测电流互感器二次接线异常的系统，其特征在于：所述新的电流互感器的次级线圈包括第一次级线圈和第二次级线圈；所述第一次级线圈和所述电阻进行连接；所述第二次级线圈和所述高频信号源进行连接。

4.一种检测电流互感器二次接线异常的方法，其特征在于：包括如下步骤，（S1）进行电路连接并生成交流信号和高频信号；（S2）模数转换器进行模数转换；（S3）数字高通滤波器分离数字信号；（S4）异常判断模块检测外部电流互感器的接线情况; 所述步骤（S1）中，将检测电路、ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块分别进行连接；所述检测电路包括外部电流互感器、内部电流互感器、电阻、铁心、线圈以及高频信号源；所述内部电流互感器、铁心和线圈组成新的电流互感器; 所述新的电流互感器包括两个竖直排列的铁心；所述铁心两侧分别为初级线圈和次级线圈；所述次级线圈包括第一次级线圈和第二次级线圈；所述第一次级线圈和电阻连接；所述第二次级线圈和高频信号源连接。

5.根据权利要求4所述检测电流互感器二次接线异常的方法，其特征在于：所述模数转换器将交流信号和高频信号的混合信号转换成数字信号；所述数字高通滤波器分开所述交流信号和高频信号。

6.根据权利要求4所述检测电流互感器二次接线异常的方法，其特征在于：所述步骤（S4）中，所述异常判断模块检测从数字高通滤波器反馈的高频信号并判断外部电流互感器的接线情况。

7.根据权利要求6所述检测电流互感器二次接线异常的方法，其特征在于：所述接线情况包括短路、开路以及接线正常状态。

说明书

检测电流互感器二次接线异常的系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用电计量计费领域，特别涉及一种检测电流互感器二次接线异常的系统及方法。

背景技术

[0002] 在用电计量计费中，通常要用到电压互感器和电流互感器，电压互感器将高电压转换成低电压，电流互感器将大电流转换成小电流，计量部件根据小信号计算用电，最后乘以变比得到真实的用电量.电压互感器，电流互感器的二次接线是否正确对准确计量有着十分重要的影响。检测电流互感器的二次接线情况常见方法是通过检查三相电压电流及零序电流的相位关系，判断某相电流是否短路。当前常用的检测方法采用纯软件检测方法，但其计算方法复杂，需要设置一个零序电流门槛值，此值门槛值的设置是否合理跟现场情况相关.同时，此类方法还无法分辨开路情况与无负载电流情况。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种检测电流互感器二次接线异常的系统及方法，解决目前检测方法中无法分辨开路情况与无负载电流的问题，达到检测方便、快捷的目的。

[0004] 本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计和制造一种检测电流互感器二次接线异常的系统，包括检测电路，ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块；所述检测电路，ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块依次连接；所述检测电路包括外部、内部电流互感器、线圈、铁心、电阻以及高频信号源；所述外部、内部电流互感器、线圈、铁心、电阻以及高频信号源进行电连接。

[0005] 本发明进一步的改进是：所述线圈为次级线圈；所述铁心、次级线圈以及内部电流互感器组成新的电流互感器。

[0006] 本发明进一步的改进是：所述新的电流互感器的次级线圈包括第一次级线圈和第二次级线圈；所述第一次级线圈和所述电阻进行连接；所述第二次级线圈和所述高频信号源进行连接。

[0007] 本发明进一步的改进是：所述ADC模数转换器将交流信号和高频信号进行转换成数字信号；所述数字高通滤波器分开所述交流信号和高频信号并反馈到所述异常判断模块中。

[0008] 本发明又提供了一种检测电流互感器二次接线异常的方法，包括如下步骤，(S1)进行电路连接并生成交流信号和高频信号；(S2)模数转换器进行模数转换；(S3)数字高通滤波器分离数字信号；(S4)异常判断模块检测外部电流互感器的接线情况。

[0009] 本发明进一步的改进是：所述步骤(S1)中，将检测电路，ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块分别进行连接；所述检测电路包括外部电流互感器、内部电流互感器、电阻、铁心、线圈以及高频信号源；所述内部电流互感器、铁心和线圈组成新的电流互感器。

[0010] 本发明进一步的改进是：所述模数转换器将交流信号和高频信号的混合信号转换成数字信号；所述数字高通滤波器分开所述交流信号和高频信号。

[0011] 本发明进一步的改进是：所述步骤(S4)中，所述异常判断模块检测从数字高通滤波器反馈的高频信号并判断外部电流互感器的接线情况。

[0012] 本发明进一步的改进是：所述接线情况包括短路、开路以及接线正常状态。

[0013] 本发明进一步的改进是：所述新的电流互感器包括两个竖直排列的铁心；所述铁心两侧分别为初级线圈和次级线圈；所述次级线圈包括第一次级线圈和第二次级线圈；所述第一次级线圈和电阻连接；所述第二次级线圈和高频信号源连接。

[0014] 本发明的有益效果是：通过简单改进计量互感器，注入一高频信号源，结合DSP技术，解决了电力电流互感器二次各种接线异常情况的判定问题，有如下优点：不依赖于三相电压电流的矢量关系，除可用于三相测量电路外，亦可用于单相测量电路中；可靠的分辨出无负载电流接线与开路接线的情况；可24小时在线检测，实时监测，反应灵敏；实施成本增加很少，方便易行。

附图说明

[0015] 图1是本发明检测电流互感器二次接线异常的系统框图。

[0016] 图2是检测电流互感器二次接线异常的系统常用框图。

[0017] 图3是本发明检测电流互感器二次接线异常的方法的流程图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0019] 一种检测电流互感器二次接线异常的系统，包括检测电路，ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块；所述检测电路，ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块依次连接；所述检测电路包括外部、内部电流互感器、线圈、铁心、电阻以及高频信号源；所述外部、内部电流互感器、线圈、铁心、电阻以及高频信号源进行电连接。

[0020] 所述线圈为次级线圈；所述铁心、次级线圈以及内部电流互感器组成新的电流互感器。

[0021] 所述新的电流互感器的次级线圈包括第一次级线圈和第二次级线圈；所述第一次级线圈和所述电阻进行连接；所述第二次级线圈和所述高频信号源进行连接。

[0022] 所述ADC模数转换器将交流信号和高频信号进行转换成数字信号；所述数字高通滤波器分开所述交流信号和高频信号并反馈到所述异常判断模块中。

[0023] 图2是电子式电能计量中典型的电流测量原理框图，TA0是外部电力电流互感器(即是要求被检测的电流互感器)，A，B两点右侧是计量部件，TA1是内部测量用电流互感器，它将电流信号进一步的转换成更小的小信号，R1是取样电阻，将TA1输出的电流信号转换成电压信号后经过ADC将模拟电压信号转换成数字信号。

[0024] 图1是本发明中一实施例图，该方案对计量内部电流互感器TA1进行了改进，增加了一个铁心，一个次级绕组以及一个高频信号源S1，高频信号源S1的频率选择范围在1.5KHZ-2KHZ，即交流电50HZ的30倍频～40倍频之间，根据奈奎斯特定理，采样率在8Kbps的ADC转换器很容易的将高频信号恢复出来。

[0025] 本发明又提供了一种检测电流互感器二次接线异常的方法，包括如下步骤，S1进行电路连接并生成交流信号和高频信号；S2模数转换器进行模数转换；S3数字高通滤波器分离数字信号；S4异常判断模块检测外部电流互感器的接线情况。

[0026] 所述步骤S1中，将检测电路，ADC模数转换器、数字高通滤波器以及异常判断模块分别进行连接；所述检测电路包括外部电流互感器、内部电流互感器、电阻、铁心、线圈以及高频信号源；所述内部电流互感器、铁心和线圈组成新的电流互感器。

[0027] 所述模数转换器将交流信号和高频信号的混合信号转换成数字信号；所述数字高通滤波器分开所述交流信号和高频信号。

[0028] 所述步骤S4中，所述异常判断模块检测从数字高通滤波器反馈的高频信号并判断外部电流互感器的接线情况。

[0029] 所述接线情况包括短路、开路以及接线正常状态。

[0030] 所述新的电流互感器包括两个竖直排列的铁心；所述铁心两侧分别为初级线圈和次级线圈；所述次级线圈包括第一次级线圈和第二次级线圈；所述第一次级线圈和电阻连接；所述第二次级线圈和高频信号源连接。

[0031] 在实施过程中，如图2，结合DSP技术，设TA1的初级线圈匝数N1，N2，次级线圈匝数分别为N3，N4，其中N1，N3是原计量部分，N2，N4为新增部分.N2与N1是同一线圈的两个部分，正常接线时，A，B两点连接外部电流互感器，构成一个闭合的电路回路，回路阻抗设为R1.信号S1为高频交流信号，通过互感器TA1耦合到TA1的初级(即TA0的二次测)。

[0032] 设N4的磁阻为R4，高频信号S1在N4上产生的磁通量为φ(t)，

[0033] φ(t)＝N4*I4(t)/R4，

[0034] φ(t)在N2上感应的电动势E＝N2*dφ(t)/dt；

[0035] 电动势E在闭合回路产生感应电流I2，I2＝E/R1；

[0036] 高频交流电流信号I2通过TA1耦合到N3，设为I3；

[0037] 通过高速ADC，对50HZ交流信号和S1信号的混合信号进行转换成数字信号；

[0038] 通过DSP数字滤波器(IIR滤波器)很方便的把50HZ信号和S1信号分开；

[0039] 通过检测反馈的S1信号可以很方便的判断外部电流互感器的接线情况；当外部A，B点短路时候，回路阻抗R1变小，则I2＝E/R1变小，则I3也变小，根据变小的幅度，可以很方便的判断短路程度(分流)；

[0040] 当外部A，B点开路的时候，可以测量出i3(i1耦合到N3的50HZ交流电)＝0；I3＝0；可以判断为开路；

[0041] 若接线正常，但i1(外部互感器二次电流)实际为0，则可测量出i3＝0；I3略大于0；可判断为接线正常；这是因为当A，B点有接入外部电流互感器的时候，会引入一高频噪声源，使得I3不为0，当开路的时候，没有噪声源，对于设计良好的ADC电路，测量结果近似于0，可取一个时间窗内的平均值进行比较。

[0042] 通过以上方法，能够准确的检测出电流互感器的二次接线是否异常。通过改进计量互感器，注入一高频信号源，结合DSP技术，解决了电力电流互感器二次各种接线异常情况的判定问题。不依赖于三相电压电流的矢量关系，除可用于三相测量电路外，亦可用于单相测量电路中。

[0043] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。