一种CT二次回路断线检测装置及方法与流程

一种ct二次回路断线检测装置及方法
技术领域
1.本发明实施例涉及微机继电保护技术领域，尤其涉及一种ct二次回路断线检测装置及方法。


背景技术：

2.微机继电保护装置是电力系统重要组成部分。为保障电力系统安全、稳定运行必须对电力设备进行实时监测。当电力系统发生故障时，微机继电保护装置必须发出告警信息并启动保护动作，切除故障，保障电力系统可靠运行。继电保护装置内部电流互感器(current transformer，以下简称“ct”)体积大，重量高，在装置运输过程或者板卡数次拔插过程中，很容易引起二次引脚断裂。ct二次回路断线会导致采样回路无法正确采样，ct开路点的高电压会威胁设备和人身安全，严重情况还会引起保护误动；另一方，面ct二次回路断线时，若一次回路存在故障电流，装置无法预警，将造成事故风险。因此，如何对ct二次回路断线进行检测成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.基于现有技术的上述情况，本发明实施例的目的在于提供一种ct二次回路断线检测装置及方法，基于可调可编程增益放大器(programmable gain amplifier，以下简称“pga”)的adc，判断adc源阻抗变化进而检测ct二次回路是否断线，该方法简单易行，准确率高，能够快速检测出ct二次回路是否断线而无需增加其他的检测电路。
4.为达到上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种ct二次回路断线检测装置，包括电压转换模块、电阻匹配模块、adc输入模块和adc；其中，
5.所述电压转换模块连接于待测的ct二次回路，以将二次回路的电流信号转换为电压信号；
6.所述电阻匹配模块连接于所述电压转换模块和adc输入模块之间；
7.所述adc输入模块连接adc的输入端；
8.所述adc通过adc输入模块采集ct二次回路的电压值，以进行断线检测。
9.进一步的，还包括滤波模块；
10.所述滤波模块包括滤波电容和滤波电阻，所述滤波模块连接于所述电阻匹配模块和adc输入模块之间。
11.进一步的，所述adc包括内部可编程增益放大器的共模电压可调的adc。
12.进一步的，所述电阻匹配模块包括匹配电阻。
13.进一步的，所述adc输入模块包括第一输入电阻和第二输入电阻；
14.所述adc通过第一输入电阻和第二输入电阻采集差分电压信号。
15.根据本发明的另一个方面，提供了一种采用如本发明第一个方面所述的ct二次回路断线检测装置进行检测的方法，包括步骤：
16.获取adc所采集的电压值；
17.当所采集的电压值符合断线检测条件时，执行断线检测步骤：
18.升高该adc内部可编程增益放大器的共模电压，并读取此时adc采样电压值uh；
19.若uh―u0》20lsb，则降低该adc内部可编程增益放大器的共模电压，并读取此时adc采样电压值u
l
；
20.若u
l
＝u0，则判断为发生ct二次回路断线；
21.其中，u0为符合断线检测条件时所采集的电压值。
22.进一步的，所述断线检测条件包括：
23.所述adc的同一模拟输入通道连续n次输出同一采样值u0；
24.其中，n为断线检测阈值。
25.进一步的，所述连续n次输出同一采样值，包括n次采样值之间的误差小于等于10lsb。
26.进一步的，在不使用过采样情况下，n最小值为：
27.n＝10
×fsample
×
(r
pd
2
×rfilter
)
×cfilter
28.其中，f
sample
为采样频率；r
pd
为匹配电阻的阻值；r
filter
为滤波电阻的阻值；c
filter
为滤波电容的容值。
29.进一步的，当共模电压升高时，uh―u0≤20lsb；或者共模电压降低时，u
l
≠u0；则返回第一步骤重新获取adc所采集的电压值。
30.综上所述，本发明实施例提供了一种ct二次回路断线检测装置及方法，该装置包括电压转换模块、电阻匹配模块、adc输入模块和adc；所述电压转换模块连接于待测的ct二次回路，以将二次回路的电流信号转换为电压信号；所述电阻匹配模块连接于所述电压转换模块和adc输入模块之间；所述adc输入模块连接adc的输入端；所述adc通过adc输入模块采集ct二次回路的电压值，以进行断线检测。本发明实施例提供的ct二次回路断线检测方法，通过adc采样的电压值变化判断是否可能发生断线，并进一步通过升高和降低pga共模电压后adc采样值的变化来判断是否发生断线，具有如下有益的技术效果：利用采样回路本身的电路元件，快速检测出ct二次回路是否断线，而无需增加其他的检测电路，简化了电路设计。
附图说明
31.图1是本发明实施例ct二次回路断线检测装置的构成框图；
32.图2是本发明实施例ct二次回路断线检测装置的电路结构示意图；
33.图3是双极性模拟量输入回路进adc之前的电路简化示意图；
34.图4是本发明实施例ct二次回路断线检测方法的流程图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
36.下面对结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实
49.可以得到:
[0050][0051]
此时输出电压随运放的共模电压变化。当ct二次回路未断线时，即图2开关s闭合，此时r3＝r4,r5＝r6,r7＝r8,rpd和r1的并联电阻与r3，r5，r7相比可以忽略不计(rpd《《r1)，所以：
[0052]
β1≈β2≈β
[0053]
此输出电压可以表示为：
[0054][0055]
基于以上分析，本实施例提供的ct二次回路断线检测方法，图4中示出了该方法的流程图，包括如下步骤：
[0056]
s1、获取adc所采集的电压值。例如采用上述实施例中断线检测装置中的adc进行电压值采集。本实施例中例如采用ad7606b进行电压值采集，基于ad7606b的软件自动模式，开启采集转换。
[0057]
s2、当所采集的电压值符合断线检测条件时执行断线检测步骤s3-s5。其中，断线检测条件包括：所述adc的同一模拟输入通道连续n次输出同一采样值u0；其中，n为断线检测阈值，该n的取值为连续n次输出同一采样值，包括n次采样值之间的误差小于等于10lsb，误差可以在10lsb内。
[0058]
在不使用过采样情况下，n最小值为：
[0059]
n＝10
×fsample
×
(r
pd
2
×rfilter
)
×cfilter
[0060]
其中，f
sample
为采样频率；r
pd
为匹配电阻的阻值；r
filter
为滤波电阻的阻值；c
filter
为滤波电容的容值。
[0061]
在检测步骤中，
[0062]
s3、升高该adc内部可编程增益放大器的共模电压，并读取此时adc采样电压值uh。
[0063]
s4、若uh―u0》20lsb，则降低该adc内部可编程增益放大器的共模电压，并读取此时adc采样电压值u
l
。
[0064]
s5、若u
l
＝u0，则判断为发生ct二次回路断线；其中，u0为符合断线检测条件时所采集的电压值。
[0065]
当共模电压升高时，uh―u0≤20lsb；或共模电压降低时，u
l
≠u0；则返回第一步骤重新获取adc所采集的电压值。通常来说，adc内部pga的共模电压设置为两个档位，当所采集的电压值符合断线检测条件时，通过先升高共模电压至高档位，读取adc的采样值，再降低共模电压至低档位，来判断adc输出值是否随其内部pga共模电压变化而变化，当该模拟通道adc输出值随其内部pga共模电压变化时，判断该ct采样二次回路断线，此时可以将断线信号输出，通知运维检修人员及时处理故障，把ct二次回路断线对电力系统的影响降到最低，保证电网可靠稳定运行。
[0066]
综上所述，本发明实施例涉及一种ct二次回路断线检测装置及方法，该装置包括电压转换模块、电阻匹配模块、adc输入模块和adc；所述电压转换模块连接于待测的ct二次回路，以将二次回路的电流信号转换为电压信号；所述电阻匹配模块连接于所述电压转换
模块和adc输入模块之间；所述adc输入模块连接adc的输入端；所述adc通过adc输入模块采集ct二次回路的电压值，以进行断线检测。本发明实施例提供的ct二次回路断线检测方法，通过adc采样的电压值变化判断是否可能发生断线，并进一步通过升高和降低pga共模电压后adc采样值的变化来判断是否发生断线。
[0067]
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。