一种漏电互感器二次线圈断路和短路的检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电气火灾监控系统的检测技术领域，尤其是一种漏电互感器二次线圈断路和短路的检测装置。
【背景技术】
[0002]漏电互感器是电力系统中的重要部件。当漏电互感器发生断线时，会产生很高的感应电压而对设备和人身都造成伤害。因此，往往需要及时发现漏电互感器断线以便继电保护设备采取保护措施。针对漏电互感器二次线圈断线检测，目前常用的断线检测方法有两种:一种是通过在漏电互感器一次回路中额外增加一个检测回路，该回路穿过漏电互感器的感应线圈，人为施加一个电流变化量，会引起二次回路一个感应电流，通过检测二次感应电流有无来判断二次是否断线；另一种是在电路中增加加载断线检测电流模块，在二次线圈中施加微小电流，通过检测此电流来判断漏电互感器二次线圈是否断线。前一种方法虽然能够检测断线，但当漏电互感器额定电流很大的时候，想要在二次检测到可靠的电流时，人为施加的电流就非常大，增加了系统的成本和复杂性；后一种方法则需要在二次线圈回路增加加载断线检测电流模块，虽然一定程度上降低了系统的成本，但是并没有降低整个系统的复杂度，额外的加载断线检测电流模块也意味着降低了整个系统的可靠性和易生产性。而且以上两种方法都只能检测漏电互感器是否处于断线状态，对于漏电互感器是否处于短路状态则无法准确检测，也没有办法在检测漏电互感器当前状态的同时测量外部剩余电流值。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种漏电互感器二次线圈断路和短路的检测装置，该装置无需在漏电互感器的一次线圈或二次线圈回路中增加额外的检测电流模块，即可检测漏电互感器二次线圈当前处于“正常、断线、短路”中的哪一种状态，同时可以计算外部剩余电流值。
[0004]实现本实用新型目的的具体技术方案是:
[0005]一种漏电互感器二次线圈断路和短路的检测装置，特点是该装置包括剩余电流信号检测模块、运放模块及主控模块，剩余电流信号检测模块连接运放模块，运放模块连接主控模块；
[0006]所述剩余电流信号检测模块中的采样电阻Rl根据欧姆定律采样直流电压分量当前值，运放模块放大此直流电压分量，主控模块通过计算放大后的直流电压分量值判断漏电互感器二次线圈的当前状态；所述剩余电流信号检测模块中的采样电阻Rl将漏电互感器当前交流电流转换为交流电压分量，运放模块放大此交流电压分量，主控模块通过此交流电压分量和采样电阻Rl阻值计算出外部剩余电流值。其中:
[0007]所述剩余电流信号检测模块包括采样电阻Rl及上拉电阻R2，采样电阻Rl与漏电互感器CT的两个信号输出端并联，采样电阻Rl —端连接直流基准电压VREF、另一端连接上拉电阻R2的一端和R3的一端，上拉电阻R2的另一端连接直流电源VCC ；
[0008]所述运放模块包括输入电阻R3、放大电阻R4、滤波电阻R5、差模电容Cl、滤波电容C2及运算放大器U1，输入电阻R3—端与采样电阻Rl的A端相连、另一端连接放大电阻R4、差模电容Cl和运算放大器Ul负输入端2 ;放大电阻R4的另一端连接滤波电阻R5和运算放大器Ul输出端3 ;差模电容Cl的另一端连接运算放大器Ul正输入端I和直流基准电压VREF ;滤波电阻R5的另一端连接滤波电容C2的一端和主控模块的ADC测量通道，滤波电容C2的另一端接地；
[0009]所述主控模块为带ADC测量通道的单片机U2。
[0010]本实用新型无需在漏电互感器的一次线圈或二次线圈回路中增加额外的检测电流模块，即可检测漏电互感器二次线圈当前处于“正常、断线、短路”中的哪一种状态，同时可以计算外部剩余电流值。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型结构示意图；
[0012]图2为本实用新型主控模块工作流程图。
【具体实施方式】
[0013]参阅图1，本实用新型包括剩余电流信号检测模块、运放模块和主控模块，所述剩余电流信号检测模块由采样电阻R1、上拉电阻R2组成，采样电阻Rl与漏电互感器CT的两个信号输出端并联，％为漏电互感器CT的内阻，采样电阻Rl的B端连接直流基准电压VREF, Rl的A端连接上拉电阻R2的一端和运放模块的输入电阻R3的一端，上拉电阻R2的另一端连接直流电源VCC ;所述运放模块由输入电阻R3、放大电阻R4、滤波电阻R5、差模电容Cl、滤波电容C2及运算放大器Ul组成，输入电阻R3 —端与采样电阻Rl的A端相连，R3另一端连接放大电阻R4、差模电容Cl和运算放大器Ul负输入端2，放大电阻R4的另一端连接滤波电阻R5和运算放大器Ul输出端3，差模电容Cl的另一端和运算放大器Ul正输入端I都连接直流基准电压VREF，滤波电阻R5的另一端和滤波电容C2的一端连接主控模块的ADC测量通道，滤波电容C2的另一端接地；所述主控模块为带ADC测量通道的单片机U2o
[0014]上述检测装置中，漏电互感器CT和采样电阻Rl构成回路，采样电阻Rl的A端通过上拉电阻R2连接到VCC，采样电阻Rl的B端连接到基准直流电压VREF，采样电阻Rl的A、B两端电压经反向运算放大电路放大，再经过滤波电阻R5和滤波电容C2构成的滤波电路输入到主控模块U2的ADC测量通道，主控模块U2根据ADC测量通道所测量到的AD采样值计算直流电压值和交流电压值。
[0015]本实用新型可检测漏电互感器二次线圈当前处于“正常、断线、短路”中的哪一种状态，同时可以计算外部剩余电流值，计算方法如下:漏电互感器CT对外部交流剩余电流信号进行采样，所获得的交流剩余电流流经漏电互感器CT和采样电阻Rl构成的回路，根据欧姆定律Rl两端的交流电压即为该交流剩余电流对应的交流电压分量；直流电源VCC、直流基准电压VREF、上拉电阻R2、采样电阻R1、漏电互感器CT的内阻Rq构成的电路，根据欧姆定律测量Rl两端可获得直流电压分量；前述直流电压分量和交流电压分量经运放模块放大以模拟量形式传送至主控模块，经由主控模块中的ADC测量通道进行模数转换后计算出直流偏置值和交流有效值。当互感器二次线圈发生断路时，测量的直流电压值介于O和VREF之间，交流电压值为O ;当互感器二次线圈发生短路时，测量的直流电压值为VREF，交流电压值为O;当互感器二次线圈未发生断路或短路时，测量的直流电压值较大但小于VERF，交流电压值与外部剩余电流值线性相关。
[0016]参阅图2，本实用新型主控模块的工作过程:主控模块获取电压采样值后，对直流电压分量进行计算，并与漏电互感器二次线圈断路、短路、正常三种状态时的直流电压分量理论值进行比较，由此判断出漏电互感器二次线圈的当前状态；如漏电互感器二次线圈处于短路或断路状态，则主控模块标记漏电互感器当前状态；如漏电互感器二次线圈处于正常状态，主控模块可对漏电互感器所测量的外部剩余电流进行正常计算。
[0017]直流电压分量和交流电压分量的计算公式和比较方法如下:
[0018]当漏电互感器二次线圈断路时，主控模块计算直流电压的公式为:
[0019]直流电压Vdcl = VREF - (VCC-VREF) *R1/(R1+R2) * (R4/R3)；
[0020]当漏电互感器二次线圈短路时，主控模块计算直流电压的公式为:
[0021]直流电压Vdc2 = VREF ；
[0022]当漏电互感器二次线圈处于正常状态时，主控模块计算直流电压的公式为:
[0023]直流电压Vdc3 = VREF - (VCC-VREF)*R1’ /(Rl，+R2)*(R4/R3);(公式中的 Rl’为漏电互感器CT内阻Rq与Rl电阻的并联电阻值)，以上公式中，VREF、VCC、R1、R2、R3、R4、Rl’的取值满足一