CN206362879U - 互感器极性检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种互感器极性检测装置，包括：受控开关，其第一极和第二极分别用于连接至互感器一次侧的两端，受控开关用于在其控制极响应有效/无效电平时导通/断开第一极和第二极，以向互感器一次侧的两端加载电压/切断加载电压；信号采集电路，用于采集互感器二次侧两端响应一次侧两端加载电压变化产生的响应电压；控制器，用于根据加载电压和响应电压的偏差检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。从而，可以通过控制器能够自动地检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性，实现了对大型电互感器在交接及大修前后应进行自动极性试验时，提高自动化程度，减少人工测试成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件检测领域，具体涉及一种互感器极性检测装置。
背景技术
电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的装置，在电力***的继电保护中得到广泛应用。电流互感器在交接及大修前后应进行极性试验，以防在接线时将极性弄错，造成在继电保护回路上和计量回路中引起保护装置错误动作和不能够正确的进行测量，所以必须在投运前做极性试验。
由于没有自动测试装置，现有技术中，对互感器同名端的测试方法大都分为三种：
(1)第一种是交流法。这种方法对变流比在5以下时采用交流法测量比较简单准确，对变流比超过10的互感器不要采用这种方法进行测量，而电力***常用电流互感器变比为400∶5；600∶5，因此这种方法不适用。
(2)第二种是仪表法。使用仪表法由于试验设备较重，搬运麻烦，接线长度不够等问题。适合在实验室内使用，不适合在变电站内。
(3)第三种是直流法。这种方法目前在测试同名端时被广泛应用，但是，该方法需要两人配合，一人在开关柜后面手持干电池搭试，一人在开关柜前手持万用表用肉眼观察万用表指针运动方向，因此，这种方式成本高，浪费人力。
为此，如何对大型电互感器在交接及大修前后应进行自动极性试验时，提高自动化程度，减少人工测试成本成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于如何对大型电流互感器在交接及大修前后应进行自动极性试验时，提高自动化程度，减少人工测试成本。
为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种互感器极性检测装置，包括：
受控开关，其第一极和第二极分别用于连接至互感器一次侧的两端，受控开关用于在其控制极响应有效/无效电平时导通/断开第一极和第二极，以向互感器一次侧的两端加载电压/切断加载电压；信号采集电路，用于采集互感器二次侧两端响应一次侧两端加载电压变化产生的响应电压；控制器，用于根据加载电压和响应电压的偏差检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。
可选地，控制器还用于向受控开关的控制极提供有效/无效电平的驱动信号。
可选地，控制器包括：第一控制器，连接至受控开关的控制极，用于向受控开关的控制极提供有效/无效电平的驱动信号；第二控制器，连接至信号采集电路，用于检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。
可选地，还包括：通信模块，连接至第一控制器和第二控制器之间，用于第一控制器和第二控制器之间数据交互；触发开关，连接至第二控制器，用于通过第二控制器向第一控制器提供用于表征提供有效的驱动信号的触发信号。
可选地，通信模块为无线通信模块。
可选地，响应电压包括：第一响应电压和第二响应电压；触发开关触发第一控制器提供有效电平时，信号采集电路采集互感器二次侧两端的第一响应电压；触发开关触发第一控制器提供无效电平时，信号采集电路采集互感器二次侧两端的第二响应电压；有效电平到来的时间早于无效电平到来的时间；控制器用于根据加载电压与第一响应电压和第二响应电压的偏差检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。
可选地，还包括：显示模块，用于可视化显示第二控制器的检测结果。
可选地，受控开关为PNP型晶体管，有效电平为低电平，无效电平为高电平；或者，受控开关为NPN型晶体管，有效电平为高电平，无效电平为低电平。
可选地，受控开关包括：三极管，其控制极为受控开关的控制极，其第二极接地；二极管，其阳极与三极管的第一极连接，二极管的阴极为受控开关的第一极；限流电阻，其一端与三极管的第一极连接，其另一端为受控开关的第二极。
可选地，还包括：同向加法器，连接至互感器二次侧和信号采集电路之间，信号采集电路采集经同向加法器抬升后的响应电压。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的互感器极性检测装置，由于受控开关用于在其控制极响应有效/无效电平时导通/断开第一极和第二极，以向互感器一次侧的两端加载电压/切断加载电压；信号采集电路采集互感器二次侧两端响应一次侧两端加载电压变化产生的响应电压；控制器根据加载电压和响应电压的偏差检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。从而，可以通过控制器能够自动地检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性，实现了对大型电互感器在交接及大修前后应进行自动极性试验时，提高自动化程度，减少人工测试成本。
作为可选的技术方案，触发开关连接至第二控制器，用于通过第二控制器向第一控制器提供用于表征提供有效/无效电平的驱动信号的触发信号，从而使得能够在第二控制器端实现对第一控制器端的互感器两极电压通断的远程控制，从而实现自动极性检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种互感器极性检测装置结构示意图；
图2为本发明实施例中一种可选互感器极性检测装置结构示意图；
图3为本发明实施例中另一种可选互感器极性检测装置结构示意图；图4为本发明实施例中再一种可选互感器极性检测装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为了对大型电互感器在交接及大修前后应进行自动极性试验时，提高自动化程度，减少人工测试成本，本实施例公开了一种互感器极性检测装置，请参考图1，为该极性检测装置结构示意图，该极性检测装置包括：受控开关、信号采集电路1和控制器2，其中：
受控开关其第一极和第二极分别用于连接至互感器一次侧的两端，受控开关用于在其控制极响应有效/无效电平时导通/断开第一极和第二极，以向互感器一次侧的两端加载电压/切断加载电压。在具体实施例中，受控开关可以由单个晶体管T0来实现，例如可以是场效应管，也可以是双极型晶体管，只要能够实现开关功能即可。请参考图1，本实施例中，受控开关(例如晶体管T0)的第一极(例如漏极)连接至互感器一次侧的一端L1，受控开关(例如晶体管T0)的第二极(例如源极)连接至互感器一次侧的另一端L2；互感器一次侧的一端L1和受控开关(例如晶体管T0)的第一极(例如漏极)连接至高电平电源，互感器一次侧的另一端L2和受控开关(例如晶体管T0)的第二极(例如源极)接地。在具体实施例中，当受控开关(例如晶体管T0)的控制极(例如栅极)接收到有效电平(例如低电平)时，导通第一极和第二极，从而向互感器一次侧的两端加载电压，当受控开关(例如晶体管T0)的控制极(例如栅极)接收到无效电平(例如高电平)时，断开第一极和第二极，从而向互感器一次侧的两端切断加载电压。需要说明的是，本实施例中，受控开关(例如晶体管T0)可以是PNP型晶体管，也可以是NPN型晶体管，当受控开关为PNP型晶体管时，有效电平为低电平，无效电平为高电平；当受控开关为NPN型晶体管时，有效电平为高电平，无效电平为低电平。
信号采集电路1用于采集互感器二次侧两端响应一次侧两端加载电压变化产生的响应电压。在互感器一次侧的两端加载电压或者电压发生变化时，互感器二次侧的两端也会跟随一次侧两端的加载电压的变化产生响应电压。本实施例中，通过在互感器二次侧两端设置信号采集电路1，可以实现对互感器二次侧两端的响应电压进行采集。在具体实施例中，可以通过AD/DA转换模块实现互感器二次侧两端的电压的采集。
控制器2用于根据加载电压和响应电压的偏差检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。在具体实施例中，互感器一次侧的两端(L1和L2)分别与互感器二次侧的两端(K1和K2)对应：当信号采集电路1采集到互感器二次侧两端的电压偏向与互感器一次侧两端的电压偏向相同时，则表明互感器二次侧中与互感器一次侧的一端L1对应的一端K1与互感器一次侧的一端L1同名端(减极性)；反之，当信号采集电路1采集到互感器二次侧两端的电压偏向与互感器一次侧两端的电压偏向相反时(，则表明互感器二次侧中与互感器一次侧的一端L1对应的一端K1与互感器一次侧的一端L1异名端(加极性)。
在可选的实施例中，可以通过控制器2向受控开关(例如晶体管T0)的控制极提供有效/无效电平的驱动信号。
在可选的实施例中，控制器2包括：第一控制器21和第二控制器22，其中：第一控制器21连接至受控开关(例如晶体管T0)的控制极，用于向受控开关(例如晶体管T0)的控制极提供有效/无效电平的驱动信号。第二控制器22连接至信号采集电路1，用于检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。
为了实现远程操作，在可选的实施例中，请参考图2，该互感器极性检测装置还包括：通信模块3和触发开关4，其中：
通信模块3连接至第一控制器21和第二控制器22之间，用于第一控制器21和第二控制器22之间数据交互。在优选的实施例中，通信模块3可以为无线通信模块，采用无线通信的方式来实现第一控制器21和第二控制器22之间的数据交互。
触发开关4连接至第二控制器22，用于通过第二控制器22向第一控制器21提供用于表征提供有效电平驱动信号的触发信号。具体地，例如，当触发开关4打开时，通过第二控制器22向第一控制器21提供用于表征提供有效电平驱动信号的触发信号；当信号采集电路完成第一响应电压测量并保存数据后，通过第二控制器22向第一控制器21提供用于表征提供无效电平的驱动信号的触发信号，信号采集电路完成第二响应电压测量并保存数据。在具体实施例中，当触发开关触发时，互感器一次侧的两端压差会发生变化，从而使得互感器二次侧两端均会有不同的响应电压，由此，可以通过信号采集电路1来实现该响应电压的采集，亦即通过触发开关可以触发极性检测装置启动检测工作。
在可选的实施例中，通信模块3包括第一通信单元31和第二通信单元32，其中，第一通信单元31连接至第一控制器21，与第一控制器21进行数据交互；第二通信单元32连接至第二控制器22，与第二控制器22进行数据交互；第一控制器21和第二控制器22之间通过第一通信单元31和第二通信单元32进行通信。需要说明的是，本实施例中，当第一通信单元31和第二通信单元32为无线通信单元时，第一通信单元31和第二通信单元32可以分别设置在靠近第一控制器21端和靠近第二控制器22端，亦即，第一通信单元31和第二通信单元32可以由两个不同的功能芯片分别实现。
在可选的实施例中，响应电压包括：第一响应电压和第二响应电压。触发开关4触发第一控制器21提供有效电平时，信号采集电路1采集互感器二次侧两端的第一响应电压；一次电压采集完成后，第一控制器21提供无效电平时，信号采集电路1采集互感器二次侧两端的第二响应电压；控制器用于根据加载电压与第一响应电压和第二响应电压的偏差检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。本实施例中，有效电平到来的时间早于无效电平到来的时间。在具体检测过程中，二次侧两端电压在一次侧加载电压瞬间正偏，切断加载电压瞬间反偏，则表明互感器二次侧中与互感器一次侧的一端L1对应的一端K1与互感器一次侧的一端L1同名端(减极性)；反之，二次侧两端电压在一次侧加载电压瞬间反偏，切断加载电压瞬间正偏，则表明互感器二次侧中与互感器一次侧的一端L1对应的一端K1与互感器一次侧的一端L1异名端(加极性)。
为便于本领域技术人员理解极性检测原理，下文对检测过程予以示例性描述。
当按下触发开关4表示开始进行测量，第一控制器21收到用于表征输出有效电平的驱动信号，第一控制器21向受控开关(例如晶体管T0)的控制极(例如栅极)提供有效电平，从而导通受控开关(例如晶体管T0)的第一极和第二极，此时，电源VCC的电压加载在互感器一次侧的两端(L1和L2)；互感器二次侧感应到加载电压后，其两端(K1和K2)会产生第一响应电压，可以通过信号采集电路1(例如AD/DA转换电路)进行互感器二次侧两端的第一响应电压的采集，此时完成第一响应电压的采集。
而后，程序判断第一响应电压测量完成，于是，第一控制器21向受控开关(例如晶体管T0)提供无效电平，断开受控开关(例如晶体管T0)的第一极和第二极，于是，互感器一次侧两端的电压发生了变化，从而使得互感器二次侧响应电压也发生了变化，此时，互感器二次侧两端的响应电压为第二响应电压，可以通过信号采集电路1(例如AD/DA转换电路)进行互感器二次侧两端的第二响应电压的采集，此时完成第二响应电压的采集。
在互感器一次侧加载的为正向偏差的加载电压(即L1端的电位高于L2端的电位，以+5V为例)，如果第一响应电压大于第二响应电压，例如第一响应电压为1～2V，第二响应电压为0～1V，则互感器一次侧的一端L1和互感器二次侧的一端K1为同名端(即互感器为减极性)；如果第一响应电压小于第二响应电压，则互感器一次侧的一端L1和互感器二次侧的一端K1为异名端(即互感器为加极性)。
在可选的实施例中，该互感器极性检测装置还可以包括：显示模块，用于可视化显示第二控制器的检测结果。具体地，显示模块可以是液晶显示，也可以是LED显示；显示方式也可以为文字、图形、符号等的任意一种或者任意组合。该显示模块还可以采用二进制的信号输出方式来表征，例如可以采用红绿灯的形式输出检测结果，例如亮绿灯表示L1和K1为同名端(减极性)，亮红灯则表示L1和K2为同名端(加极性)。
请参考图4，为本实施例的另一种互感器极性检测装置电路原理示意图。在可选的实施例中，受控开关也可以通过三极管和二极管的组合来实现，具体地，受控开关包括：三极管T1、二极管D1和限流电阻R3，其中：
三极管T1其控制极为受控开关的控制极，其第二极接地，本实施例中，三极管T1可选为CMOS管。
二极管D1其阳极与三极管T1的第一极连接，二极管D1的阴极为受控开关的第一极，在具体实施例中，二极管D1的阴极还用于接入电源，用于输入电源电压VCC。
限流电阻R3其一端与三极管T1的第一极连接，其另一端为受控开关的第二极。
请参考图4，在可选的实施例中，该互感器极性检测装置还可以进一步包括：同向加法器5，同向加法器5连接至互感器二次侧和信号采集电路1之间，信号采集电路采集经同向加法器5抬升后的响应电压。
图4示例了同向加法器5的一种实现方式，其包括：
比较器，比较器的反相输入端通过电阻R接地，比较器的输出端连接至信号采集电路1，比较器的输出端还通过反馈电阻Rf连接至反相输入端；比较器的正相输入端通过并联的电阻分别接入抬升电压Uref(例如1V，当然根据需要也可以是其它数值)和互感器二次侧K1端的电压UK1，即：第一电阻R1的一端用于输入抬升电压Uref，另一端连接至比较器的正相输入端，互感器二次侧K1端通过第二电阻R2连接至比较器的正相输入端。
图4示意的互感器极性检测装置工作过程如下：
触发开关4通过第二控制器22向第一控制器21提供用于表征提供有效的驱动信号的触发信号，当第一控制器21收到表征有效电平的驱动信号时，第一控制器通过I/O口向三极管T1(例如MOS管)提供有效电平(例如高电平)信号，此时三极管T1导通。由此，互感器一次侧电感和限流电阻两端加载电压，而后，二次侧会在一次侧电压上升的过程中产生感应电势，此时二次侧感应电压以K2端为地向外输出，同向加法器将K1输出的电压UK1进行抬升Uref(例如1V)，例如UK1为-1V，则比较器输出端输出电压为0；再如UK1为1V，则比较器输出端输出电压为2V。本实施例通过同向加法器抬升可以避免单片机测量负电压，抬升后的电压经信号采集电路1输入至第二控制器22，以完成一次测量检测。
当一次测量(三极管T1导通)完成后，第一控制器21的I/O输出无效信号(例如低电平)关断三极管T1，互感器一次侧电感两端及限流电阻两端电压被切断，在切断的瞬间二次侧电感感应出电势，此时二次侧感应电压以K2端为地向外输出，同向加法器5将K1输出的电压UK1进行抬升例如1V，抬升后的电压经信号采集电路1输入至第二控制器22，以完成二次测量检测。
(1)如果一次测量值(比较器输出端电压，下同)大于1V则，说明UK1为正(正偏)，如果二次测量值(比较器输出端电压，下同)小于1V则说明UK1为负(反偏)，综上说明L1和K1为同名端。
(2)如果一次测量值小于1V则，说明UK1为负(反偏)，如果二次测量值大于1V则说明UK1为正(正偏)，综上说明L1和K1为异名端。
需要说明的是，在一般工程实验中，互感器一次侧通入3V左右的电压，互感器二次侧感应的电压在-1V到+1V之间，因此本实施例举了具体的数值来帮助本领域技术人员理解技术方案，本实施例中例举的具体数值不能认定为对本实施技术方案构成限制。
本实施例提供的互感器极性检测装置，由于受控开关用于在其控制极响应有效/无效电平时导通/断开第一极和第二极，以向互感器一次侧的两端加载电压/切断加载电压；信号采集电路采集互感器二次侧两端响应一次侧两端加载电压变化产生的响应电压；控制器根据加载电压和响应电压的偏差检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性。从而，可以通过控制器能够自动地检测互感器的一次侧与二次侧之间的极性，实现了对大型电互感器在交接及大修前后应进行自动极性试验时，提高自动化程度，减少人工测试成本。
在可选的实施例中，触发开关连接至第二控制器，用于通过第二控制器向第一控制器提供用于表征提供有效电平的驱动信号的触发信号，从而使得能够在第二控制器端实现对第一控制器端的互感器极性进行远程检测。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种互感器极性检测装置，其特征在于，包括：
受控开关，其第一极和第二极分别用于连接至所述互感器一次侧的两端，所述受控开关用于在其控制极响应有效/无效电平时导通/断开所述第一极和所述第二极，以向所述互感器一次侧的两端加载电压/切断加载电压；
信号采集电路，用于采集所述互感器二次侧两端响应一次侧两端加载电压变化产生的响应电压；
控制器，用于根据所述加载电压和所述响应电压的偏差检测所述互感器的一次侧与二次侧之间的极性。
2.如权利要求1所述的互感器极性检测装置，其特征在于，所述控制器还用于向所述受控开关的控制极提供有效/无效电平的驱动信号。
3.如权利要求2所述的互感器极性检测装置，其特征在于，所述控制器包括：
第一控制器，连接至所述受控开关的控制极，用于向所述受控开关的控制极提供有效/无效电平的驱动信号；
第二控制器，连接至所述信号采集电路，用于检测判断所述互感器的一次侧与二次侧之间的极性。
4.如权利要求3所述的互感器极性检测装置，其特征在于，还包括：
通信模块，连接至所述第一控制器和所述第二控制器之间，用于所述第一控制器和所述第二控制器之间数据交互；
触发开关，连接至所述第二控制器，用于通过所述第二控制器向所述第一控制器提供用于表征提供有效/无效电平的驱动信号的触发信号。
5.如权利要求4所述的互感器极性检测装置，其特征在于，所述通信模块为无线通信模块。
6.如权利要求4所述的互感器极性检测装置，其特征在于，所述响应电压包括：第一响应电压和第二响应电压；
所述触发开关触发所述第一控制器提供有效电平时，所述信号采集电路采集所述互感器二次侧两端的第一响应电压；
所述触发开关触发所述第一控制器提供无效电平，所述信号采集电路采集所述互感器二次侧两端的第二响应电压；
所述有效电平到来的时间早于所述无效电平到来的时间；
所述控制器用于根据所述加载电压与所述第一响应电压和所述第二响应电压的偏差检测所述互感器的一次侧与二次侧之间的极性。
7.如权利要求3-6任意一项所述的互感器极性检测装置，其特征在于，还包括：
显示模块，用于可视化显示所述第二控制器的检测结果。
8.如权利要求1-6任意一项所述的互感器极性检测装置，其特征在于，
所述受控开关为PNP型晶体管，所述有效/无效电平为低电平/高电平；或者，
所述受控开关为NPN型晶体管，所述有效/无效电平为高电平/低电平。
9.如权利要求1-6任意一项所述的互感器极性检测装置，其特征在于，所述受控开关包括：
三极管，其控制极为所述受控开关的控制极，其第二极接地；
二极管，其阳极与所述三极管的第一极连接，所述二极管的阴极为所述受控开关的第一极；
限流电阻，其一端与所述三极管的第一极连接，其另一端为所述受控开关的第二极。
10.如权利要求1-6任意一项所述的互感器极性检测装置，其特征在于，还包括：
同向加法器，连接至所述互感器二次侧和所述信号采集电路之间，所述信号采集电路采集经所述同向加法器抬升后的所述响应电压。
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2016
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