一种电流互感器二次侧故障检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其是一种电流互感器二次侧故障检测装置。


背景技术：

2.在电力系统中，电流互感器有着重要的用途，在使用中，为保障设备和人员的安全，电流互感器二次侧需保证一点可靠接地。如果电流二次侧存在多点接地，会出现二次侧测量值与一次回路存在较大误差，严重时会导致误动或拒动事故发生。相关技术中，通常每半年进行一次电流互感器二次侧多点接地故障排查工作，使用钳形电流表检查电流互感器二次侧可靠接地点电流。该装置无法确定具体的故障接地点，而且需要大量的人力，效率低下，时效性不足，无法对接地故障进行实时监控。综上，相关技术存在的问题亟需得到解决。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于至少一定程度上解决相关技术中存在的技术问题之一。
4.为此，本实用新型实施例的一个目的在于提供一种电流互感器二次侧故障检测装置，本装置能够实现电流互感器二次侧多点接地故障的实时监测，可确定故障接地点的具体位置，有利于及时发现多点接地故障，提高了工作效率，同时，节省了人力成本。
5.为了达到上述技术目的，本实用新型实施例所采取的技术方案包括：
6.本实用新型实施例提供了一种电流互感器二次侧故障检测装置，包括：微处理器模块、显示模块、电源模块、采集模块和转换模块；其中，所述显示模块与所述微处理器模块相连，所述微处理器模块与所述转换模块相连，所述转换模块与所述采集模块相连；所述电源模块为所述显示模块、所述微处理器模块和所述转换模块供电；所述采集模块包括第一电流传感器，所述第一电流传感器用于测量所述二次侧接地点处的电流；所述采集模块还包括第二电流传感器、第三电流传感器、第四电流传感器、第五电流传感器、第六电流传感器和第七电流传感器；所述第二电流传感器用于测量所述第一相引出端的电流，所述第三电流传感器用于测量所述第二相引出端的电流，所述第四电流传感器用于测量所述第三相引出端的电流；所述第五电流传感器用于测量所述第三相流向n线一侧的电流，所述第六电流传感器用于测量所述第二相流向n线一侧的电流，所述第七电流传感器用于测量所述第一相流向n线一侧的电流。
7.另外，根据本实用新型上述实施例的一种电流互感器二次侧故障检测装置，还可以具有以下附加的技术特征：
8.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述采集模块还包括：第八电流传感器，所述第八电流传感器用于测量所述二次侧的n线上靠近接地点处的电流。
9.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述电源模块包括第一电源输出模块、第二电源输出模块和第三电源输出模块；所述第一电源输出模块用于给所述微处理器模块供电，所述第二电源输出模块用于给所述显示模块供电，所述第三电源输出模块用于给所
述转换模块供电。
10.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述第一电源输出模块用于输出3.3v直流电，所述第二电源输出模块用于输出12v直流电，所述第三电源输出模块用于输出24v直流电。
11.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述转换模块包括运算放大模块和模数转换模块。
12.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，该装置还包括：fft模块；所述微处理器模块通过所述fft模块与所述转换模块相连。
13.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，该装置还包括：语音模块；所述语音模块与所述微处理器模块相连。
14.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述微处理器模块包括stm32f103zet6微处理器。
15.本实用新型的优点和有益效果将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到：
16.本技术实施例中提出的一种电流互感器二次侧故障检测装置，包括微处理器模块、显示模块、电源模块、转换模块和采集模块，能够实现电流互感器二次侧多点接地故障的实时监测，可确定故障接地点的位置，有利于及时发现多点接地故障，提高了工作效率，同时，节省了人力成本。
附图说明
17.图1为本实用新型提供的一种电流互感器二次侧故障检测装置的结构示意图；
18.图2为本实用新型提供的一种实施例中电流传感器位置示意图；
19.图3为本实用新型提供的一种实施例中转换模块电路原理图；
20.图4为本实用新型提供的一种实施例中语音模块电路原理图；
21.图5为本实用新型提供的一种实施例中微处理器模块电路原理图。
具体实施方式
22.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。
25.电力系统通常采用高压传输，高压电路的电流继电保护采用电流互感器测量电流，因电流互感器一次回路为高压回路，为保障检测设备和人员安全，电流互感器二次侧需保证一点可靠接地。如果电流互感器二次侧存在多点接地，接地回路对原有回路进行分流，导致测量电流与一次回路电流相差较大，易发生保护误动或拒动事故。因此，使用中的电流互感器二次侧必须有且只有一点接地。
26.本技术领域内的相关条例中指明：电流互感器及电压互感器二次回路分别必须有且只能有一点接地。相关技术中，检查电流互感器二次侧多点接地故障的方法为，每半年举行一次人工的电流互感器二次侧多点接地故障排查工作，使用钳形电流表检查电流互感器二次侧可靠接地点处的电流，当电流大于50ma时，确定电流互感器二次侧存在多点接地故障。此方法无法查找多点接地故障的具体位置，通常通过申请停电或者等待停电检修的时候，将电流互感器及回路上的设备解线，使用摇表测量绝缘电阻的方式查找多点接地位置。
27.本技术实施例中提出的一种电流互感器二次侧故障检测装置，通过微处理器模块、转换模块和采集模块之间的信号传递与处理，能够实现电流互感器二次侧多点接地故障的实时监测，可确定故障接地点的位置，有利于及时发现多点接地故障，提高了工作效率，同时，节省了人力成本。
28.下面参照附图1，详细说明本技术提出的一种电流互感器二次侧故障检测装置。
29.本技术实施例中，故障检测装置包括：微处理器模块101、显示模块104、电源模块、采集模块103和转换模块102；其中，显示模块104与微处理器模块101相连，微处理器模块101与转换模块102相连，转换模块102与采集模块103相连；电源模块为显示模块104、微处理器模块101和转换模块102供电。
30.本装置中采集模块用于测量所在支路的电流，所测得的电流经过转换模块的处理后，输入微处理器模块，微处理器模块根据所测电流判断是否存在多点接地故障，当存在多点接地故障时，微处理器模块输出信号控制显示模块进行故障信息的显示。
31.参照图2中所示的采集模块中各个电流传感器位置示意图，详细说明本技术中采集模块103的工作原理。在一次回路中安装电流互感器，三相主回路中每相各安装一个电流互感器，共三个电流互感器，即图2中第一电流互感器ct1、第二电流互感器ct2和第三电流互感器ct3，三个电流互感器的公共端接地，即接地点200，另一端接入各种测量电路，测量电路回接接地点200。在接地点与地网之间放置第一电流传感器201，第一电流传感器201用于测量二次侧接地点处的电流。将三个电流互感器视为三个电流源，第一电流互感器ct1引出的测量电路回路，记为第一相；第二电流互感器ct2引出的测量电路回路，记为第二相；第三电流互感器ct3引出的测量电路回路，记为第三相。在第一相电流引出端处放置第二电流互感器202，用于测量第一相引出端的电流，电流流出后经过第一相负载211，后经过第一相电路本身电阻221，后流入n线，在第一相流入n线处的回路上，放置第七电流互感器207，用于测量第一相流向n线一侧的电流。相同地，电流互感器二次侧还包括第二相负载212、第三相负载213、第二相电路电阻222和第三相电路电阻223，第二相和第三相的电路连接关系和电流传感器放置位置关系同第一相。综上，本技术实施例中，采集模块包括第一电流传感器
201，第一电流传感器用于测量二次侧接地点处的电流；采集模块还包括第二电流传感器202、第三电流传感器203、第四电流传感器204、第五电流传感器205、第六电流传感器206和第七电流传感器207；第二电流传感器202用于测量第一相引出端的电流，第三电流传感器203用于测量第二相引出端的电流，第四电流传感器204用于测量第三相引出端的电流；第五电流传感器205用于测量第三相流向n线一侧的电流，第六电流传感器206用于测量第二相流向n线一侧的电流，第七电流传感器207用于测量第一相流向n线一侧的电流。通过上述七个电流传感器所测得的电流，可以判断电流互感器二次侧是否存在多点接地故障，还可以判断出多点接地故障所在的测量支路。若电路中有且仅有一点可靠接地，则接地点处的电流应为零。当检测第一电流传感器201测得的第一电流不等于零时，可确定电流互感器二次侧存在故障接地点。故障接地点的具体位置，需要微处理器模块对其它六个采集到的电流数据进行分析判断，可确定故障接地点的具体位置。假如存在故障接地点209，由于故障接地点209处存在分流现象，因此，第二电流传感器202所测地的第二电流与第七电流传感器207所测得的第七电流不相等，微处理器模块101通过比较第二电流传感器202所测得的第二电流与第七电流传感器207所测得的第七电流的大小，即可确定第一相是否存在故障接地点。通过本技术提供的故障检测装置，能够实现电流互感器二次侧多点接地故障的实时监测，可确定故障接地点的位置，有利于及时发现多点接地故障，为电力系统的安全运行保驾护航。
32.本技术实施例中，参照图2，采集模块还包括：第八电流传感208，第八电流传感器208用于测量二次侧的n线上靠近接地点处的电流。图2中将n线电阻230示出第八电流传感器208放置于n线电阻230与公共接地点200之间。当电力系统中不存在多点接地故障时，第八电流传感器208测得的第八电流等于第二电流传感器202测得的第二电流、第三电流传感器203测得的第三电流和第四电流传感器204测得的第四电流矢量和。若通过第一电流传感器201所测得的第一电流已确定电力系统存在故障接地点，而经判断，确定第一相、第二相和第三相中不存在故障接地点；此时，通过获取第八电流传感器208所测得的第八电流，如果第八电流传感器208测得的第八电流不等于第二电流传感器202测得的第二电流、第三电流传感器203测得的第三电流和第四电流传感器204测得的第四电流矢量和，则可确定n线上存在故障接地点。通过增加第八电流传感器，可以确定电流互感器二次侧n线上是否存在故障接地点，扩大故障接地点的检测范围，增加故障检测装置的准确性和可靠性。
33.本技术实施例中，电源模块包括第一电源输出模块、第二电源输出模块和第三电源输出模块；第一电源输出模块用于给微处理器模块供电，第二电源输出模块用于给显示模块供电，第三电源输出模块用于给转换模块供电。本技术中的故障检测装置包含多个模块，而各个模块的工作电压各不相同，因此，需要电源模块提供不同的电压，以使装置能安全工作。
34.本技术实施例中，第一电源输出模块用于输出3.3v直流电，第二电源输出模块用于输出12v直流电，第三电源输出模块用于输出24v直流电。具体地，可选用多路输出的开关电源，实现输入220v交流电，输出3.3v、12v和24v的直流电。其中，3.3v直流电给微处理器模块供电，24v直流电给转换模块供电，12v直流电给显示模块供电。
35.本技术实施例中，转换模块包括运算放大模块和模数转换模块。参照图3中所示的本技术的一种实施例的转换模块电路原理图。具体地，若本技术中采集模块包括八个电流
传感器，则每个电流传感器连接一个转换模块，对所测得的电流数据进行运算放大和模数转换，以便微处理器模块识别所测电流信号，并对电流信号进行分析处理。本技术实施例中，每个转换模块的301和302端口分别与电流传感器的s1和s2端口连接；每个转换模块的303和304端口分别与微处理器模块的pa口连接，即微处理器模块的pa0-pa15端口分别连接8个转换模块的303和304端口，以实现所测得的电流信号在转换模块和微处理器模块之间的传递。
36.本技术实施例中，还包括：fft模块，所述微处理器模块通过所述fft模块与所述转换模块相连。fft模块用于对所测电流信号进行fft处理，以获得基波电流、1次谐波电流、3次谐波电流和5次谐波电流，并将处理后的电流信号发送给微处理器模块进行分析判断。fft模块接收的是经过转换模块处理后的电流信号，即电流数字信号在fft模块内部的数字电路和程序进行快速傅里叶变换处理，将电流数据信号分离成为基波电流和谐波电流信号，并将基波电流和谐波电流信号发送给微处理器模块。通过fft模块的信号处理，对测量的电流进行谐波分离，可排除谐波电流的干扰，增加故障检测装置的准确性。
37.本技术实施例中，还包括：语音模块；所述语音模块与所述微处理器模块相连。通过设置语音模块，在出现多点接地故障时，可通过语音提醒用户，达到实时监测的目的。语音模块电路原理图如图4所示，语音模块包括继电器线圈k1和继电器开关k2。端口401连接微处理器模块端口pb0，当微处理器模块对所测电流信号处理分析后，确定存在多点接地故障时，输出高电平至语音模块的端口401，该高电平将使得图4中的三极管导通，从而令继电器线圈k1所在的串联支路得电，继电器线圈k1吸引继电器开关k2闭合，端口402得电。端口402处可以接喇叭、蜂鸣器器或者音响等能输出声音信号的器件，以提醒用户存在多点接地故障，及时进行检修。
38.本技术实施例中，所述微处理器模块包括stm32f103zet6微处理器。电路原理图如图5所示，其中，端口pe0-pe7分别接显示模块的端口lcd-db0至lcd-db7，端口pe8、pe9、pe10分别接入显示模块的lcd-rd、lcd-wr、lcd-rs端口。显示模块可以采用4.3寸工业触控屏，通过微处理器模块对显示模块的控制，显示模块可实现数据和故障的显示、参数的设置，完成人机交互功能。
39.本技术实施例中，可增加计时模块，也可通过微处理器模块的定时器增加计时功能，当达到计时阈值时，进行电流数据的采集，并重置计时模块。具体地，计时阈值可设为一小时，每一个小时，采集一次电流数据，并输入微处理器模块分析判断。当然，计时阈值也可设置为两小时，具体数值的设定，可根据电流互感器所在电力系统的区域、使用频率、时刻等因素综合分析。通过周期性的对电流进行采集，并输入微处理器模块进行判断分析，既可以快速地及时发现多点接地故障，降低电力系统故障的危害程度，又可以节约能耗。
40.综上所述，本技术实施例中提出的一种电流互感器二次侧故障检测装置，通过微处理器模块、转换模块和采集模块之间的信号传递与处理，能够实现电流互感器二次侧多点接地故障的实时监测，可确定故障接地点的具体位置，有利于及时发现多点接地故障，提高了工作效率，同时，节省了人力成本，可广泛应用于电力系统相关技术中。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“另一实施方式”或“某些实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的
是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
42.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。