一种计量用电流互感器二次回路状态的检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电流互感器的检测系统及方法，具体涉及一种计量用电流互感器二次 回路状态的检测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 电能计量装置主要有电压互感器、电流互感器、二次回路和电能表组成。二次回路 的状态中的开路、短路及串接元器件均对电能计量十分重要。在系统中，系统电压幅值相对 比较稳定，因此可通过系统电压的监视实现对二次回路以及电压互感器状态的检测。而电 流幅值的大小却随着负荷的大小变化而变化，因此不能通过幅值的检测实现对回路状态的 检测。
[0003] 目前已有一些方法通过检测过谐振频率的最小值确定回路状态，然而在实际使用 中，该方法对于小变比的电流互感器；或者通过电磁耦合的方式分别向电流互感器二次回 路注入和检测高频信号，通过采样电阻测量高频信号，并根据幅值的变化判断电流互感器 二次回路状态；但在实际使用中，其均存在对于电流互感器的开路和正常工作状态几乎无 法通过频率的变化进行区别的问题，尤其是大变比电流互感器。同时不适用于独立安装用 于二次回路状态检测，且其存在状态误报的情况，应用效果不理想。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供的一种计量用电流互感器二次回路状态的检测系统及方 法；该检测系统可独立安装于二次回路中，其构造简单且可靠，可实时检测被检测电流互感 器二次回路状态的所需数据，该检测方法更可靠，可实现被检测电流互感器二次回路状态 的实时检测，尤其是对正常工作和开路状态的识别，为二次回路状态分析提供了可靠的数 据来源。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种计量用电流互感器二次回路状态的检测系统，所述计量用电流互感器的一次 侧与工频电源相连，所述计量用电流互感器的二次侧与电能表连接并构成所述二次回路；
[0007] 所述系统包括串接在所述计量用电流互感器与所述电能表之间的高频电压信号 产生单元、振荡与谐振检测单元和电流检测单元；
[0008] 所述高频电压信号产生单元、振荡与谐振检测单元和电流检测单元均连接至单片 机；
[0009] 所述电能表通过通信单元连接至所述单片机；所述单片机包括USB接口、蜂鸣器、 A/D转换器和数据处理器。
[0010] 优选的，所述高频电压信号产生单元包括运算放大器和电压互感器；
[0011] 所述运算放大器与所述数据处理器连接，且与所述电压互感器的二次侧并联；
[0012] 所述电压互感器的一次侧串接在所述计量用电流互感器与所述电能表之间的所 述二次回路上。
[0013] 优选的，所述振荡与谐振检测单元包括反相器、电容组和第一电流互感器；
[0014] 所述反相器分别与第一电流互感器的二次侧及所述数据处理器连接；
[0015] 所述电容组与所述第一电流互感器的二次侧连接；
[0016] 所述第一电流互感器的一次侧串接在所述计量用电流互感器与所述电能表之间 的所述二次回路上；
[0017] 所述电容组包括串联的2个电容器。
[0018] 优选的，所述电流检测单元包括采样电阻和第二电流互感器；
[0019] 所述采样电阻分别与所述第二电流互感器的二次侧及所述A/D转换器的采样端 连接；
[0020] 所述第二电流互感器的一次侧串接在所述计量用电流互感器与所述电能表之间 的所述二次回路上。
[0021] 优选的，所述振荡与谐振检测单元和所述电流检测单元通过数字控制模拟电子开 关连接；
[0022] 所述数字控制模拟电子开关设置在所述采样电阻与所述A/D转换器的采样端之 间。
[0023] 一种计量用电流互感器二次回路状态的检测方法，所述计量用电流互感器的一 次侧与工频电源相连，其二次侧与电能表连接并构成所述二次回路；所述方法包括如下步 骤：
[0024] 步骤1.测量所述二次回路上的检测点的实际电流值；
[0025] 步骤2.比较所述实际电流值与所述电能表测得的测量电流值；
[0026] 若所述测量电流值与所述实际电流值的绝对偏差值大于等于偏差标准值，则判断 所述检测点到所述电能表之间的所述二次回路短路，检测结束；
[0027] 若所述绝对偏差值小于所述偏差标准值，且所述实际电流值不为0,则进入步骤 3 ;
[0028] 若所述绝对偏差值小于所述偏差标准值，且所述实际电流值为0,则进入步骤5;
[0029] 步骤3.测量所述二次回路的振荡频率值；
[0030] 步骤4.比较所述振荡频率值与所述二次回路的振荡频率标准值；
[0031] 若所述振荡频率值未超过所述振荡频率标准值，则判断所述二次回路状态正常， 检测结束；
[0032] 若所述振荡频率值大于所述振荡频率标准值，则判断所述二次回路短路、所述计 量用电流互感器的一次侧短路或所述计量用电流互感器磁饱和，检测结束；
[0033] 步骤5.向所述二次回路中注入高频电压，并检测所述二次回路中的实际高频电 压值；
[0034] 步骤6.若所述实际高频电压值为0,则判断所述二次回路开路，检测结束；
[0035] 若所述实际高频电压值大于所述二次回路的电压限值；则判断所述二次回路短 路，检测结束；
[0036] 若所述实际高频电压值大于0且未超过所述二次回路的电压限值；则判断所述二 次回路状态正常，检测结束。
[0037] 优选的，所述偏差标准值为所述测量电流值的5% ;所述振荡频率标准值为所述二 次回路的最小振荡频率常值的50%。
[0038] 优选的，所述步骤1，包括：
[0039] 1-1.将所述二次回路与第二电流互感器的一次侧串接，所述第二电流互感器位于 所述二次回路上的所述检测点处；所述第二电流互感器的二次侧与采样电阻连接；
[0040] 1-2.用所述第二电流互感器测量所述检测点的实际电流值。
[0041] 优选的，所述步骤3,包括：
[0042] 3-1.将所述二次回路与第一电流互感器的一次侧串接；
[0043] 3-2.在所述第一电流互感器的二次侧分别连接电容组及辅助电路；所述电容组 包括2个串联的电容器；
[0044] 3-3?测量2个串联的电容器的电容值；
[0045] 3-4.通过所述电容值及所述二次回路的实际电流值，计算所述二次回路的振荡频 率值。
[0046] 优选的，所述步骤5,包括：
[0047] 5-1.将所述二次回路与电压互感器的一次侧串接；在所述电压互感器的二次侧 并联高频信号发生器；
[0048] 5-2.通过所述电压互感器向所述二次回路中注入高频电压；
[0049] 5-3、检测所述第一电流互感器的二次侧与所述电容组串联的回路的电阻值；
[0050] 5-4、根据所述电阻值、2个串联的电容器的电容值、所述电压互感器向所述二次回 路中注入的高频电压的频率及所述第一电流互感器的高频电压值，计算所述电容组的两端 的实际高频电压值。
[0051] 从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种计量用电流互感器二次回路状态 的检测系统及方法；检测系统包括串接在计量用电流互感器与电能表之间的高频电压信号 产生单元、振荡与谐振检测单元和电流检测单元。检测方法通过测量并比较实际电流值与 电能表测得的测量电流值，振荡频率值与振荡频率标准值，及向二次回路中注入高频电压 并检测二次回路中的实际高频电压值，对二次回路状态的进行检测。本发明的检测系统可 独立安装于二次回路中，其构造简单且可靠，可实时检测被检测电流互感器二次回路状态 的所需数据；检测方法更可靠，可实现被检测电流互感器二次回路状态的实时检测，尤其是 对正常工作和开路状态的识别；为二次回路状态分析提供了可靠的数据来源，进而保证了 计量用电流互感器的运行的稳定性与可靠性。
[0052] 与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
[0053] 1、本发明所提供的技术方案，检测系统通过串接在计量用电流互感器与电能表之 间的高频电压信号产生单元、振荡与谐振检测单元和电流检测单元的设置；使得该检测系 统可独立安装于二次回路中，其构造简单且可靠，可实时检测被检测电流互感器二次回路 状态的所需数据，为二次回路状态分析提供了可靠的数据来源，进而保证了计量用电流互 感器的运行的稳定性与可靠性。
[0054] 2、本发明所提供的技术方案中，检测方法通过测量并比较实际电流值与电能表测 得的测量电流值，振荡频率值与振荡频率标准值，及向二次回路中注入高频电压并检测二 次回路中的实际高频电压值，对二次回路状态的进行检测，使得该检测方法更可靠，可实现 被检测电流互感器二次回路状态的实时检测，尤其是对正常工作和开路状态的识别，进而 保证了计量用电流互感器的运行的稳定性与可靠性。
[0055] 3、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
【附图说明】
[0056] 图1是本发明的一种计量用电流互感器二次回路状态的检测方法的流程图；
[0057] 图2是本发明的检测方法的步骤1的流程图；
[0058] 图3是本发明的检测方法的步骤3的流程图；
[0059] 图4是本发明的检测方法的步骤5的流程图；
[0060] 图5是本发明的应用例的一种计量用电流互感器二次回路状态的检测系统的结 构示意图。
【具体实施方式】
[0061] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明的实施例，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。
[0062] 本发明提供一种计量用电流互感器二次回路状态的检测系统，计量用电流互感器 的一次侧与工频电源相连，计量用电流互感器的二次侧与电能表连接并构成二次回路；[0063] 系统包括串接在计量用电流互感器与电能表之间的高频电压信号产生单