一种互感器状态监测电路的制作方法

1.本实用新型涉及电器监控领域，具体涉及一种互感器状态监测电路。


背景技术：

2.测量用互感器是电力系统中的重要部件，其用于将高电压变成低电压、大电流变成小电流进而实现电能计量功能。当测量用互感器发生断线时，由于其电能计量功能无法实现，导致电能表无法准确监测到用户用电量，影响电能表的正常工作。因此，往往需要及时发现测量用互感器断线以便采取急救措施以保障电能表的正常工作。针对测量用互感器断线检测，目前常用的断线检测方法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。该方法虽然能够检测断线，但当测量用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，导致无法准确检测测量用互感器当前状态。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中无法准确检测测量用互感器当前状态的缺陷，从而提供一种互感器状态监测电路。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.本实用新型实施例提供一种互感器状态监测电路，包括：信号处理模块、计量模块及控制模块，其中，所述信号处理模块的一端与互感器连接，所述信号处理模块的另一端与所述计量模块的一端连接，所述信号处理模块用于将所述互感器采集到的电流信号转化为直流电压信号，将所述直流电压信号发送至所述计量模块；所述计量模块的另一端与所述控制模块连接，所述计量模块用于将所述直流电压信号进行模数转换得到直流偏置值，并将所述直流偏置值发送至所述控制模块；所述控制模块用于将所述直流偏置值与预设电压阈值进行比较，根据比较结果判断所述互感器状态，当所述直流偏置值小于第一预设电压阈值时，判定所述互感器为短路状态，当所述直流偏置值大于第二预设电压阈值时，判定所述互感器为断路状态，当所述直流偏置值等于第三预设电压阈值时，判定所述互感器为正常状态。
6.可选地，所述信号处理模块还用于将所述电流信号转化为交流电压信号，将所述交流电压信号发送至所述计量模块。
7.可选地，所述计量模块还用于将所述交流电压信号进行模数转换得到交流有效值，将所述交流有效值发送至所述控制模块。
8.可选地，所述信号处理模块，包括：第一电阻及第二电阻，其中，所述第一电阻的一端外接供电电源，所述第一电阻的另一端分别与所述互感器的第一输出端、所述第二电阻的一端及所述计量模块的第一输入端连接；所述第二电阻的另一端分别与所述互感器的第二输出端及所述计量模块的第二输入端连接后接地。
9.可选地，所述信号处理模块，还包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端连接，所述第三电阻的另一端接地。
10.可选地，互感器状态监测电路，还包括：滤波模块，所述滤波模块的一端与所述信号处理模块的另一端连接，所述滤波模块的另一端与所述计量模块的一端连接，用于滤除所述直流电压信号。
11.可选地，所述计量模块设置于所述控制模块内部。
12.本实用新型技术方案，具有如下优点：
13.本实用新型提供的互感器状态监测电路，包括：信号处理模块、计量模块及控制模块，其中，信号处理模块的一端与互感器连接，信号处理模块的另一端与计量模块的一端连接，信号处理模块用于将互感器采集到的电流信号转化为直流电压信号，将直流电压信号发送至计量模块；计量模块的另一端与控制模块连接，计量模块用于将直流电压信号进行模数转换得到直流偏置值，并将直流偏置值发送至控制模块；控制模块用于将直流偏置值与预设电压阈值进行比较，根据比较结果判断互感器状态，当直流偏置值小于第一预设电压阈值时，判定互感器为短路状态，当直流偏置值大于第二预设电压阈值时，判定互感器为断路状态，当直流偏置值等于第三预设电压阈值时，判定互感器为正常状态。通过将直流偏置值与预设电压阈值进行比较，根据比较结果判断互感器状态，能够简单有效检测出互感器状态，降低电路的成本与复杂度，提高检测的准确性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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。
15.图1为本实用新型实施例中互感器状态监测电路的一个具体示例的原理框图；
16.图2为本实用新型实施例中互感器状态监测电路的另一个具体示例的原理框图；
17.图3为本实用新型实施例中互感器状态监测电路图。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
19.在本实用新型的描述中，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，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。
20.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“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实用新型中的具体含义。
21.此外，下面所描述的本实用新型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。
22.本实用新型实施例提供一种互感器状态监测电路，应用于电能表内部互感器状态监测及电能计量场景。如图1所示，上述互感器状态监测电路包括：信号处理模块1、计量模块2及控制模块3。其中，信号处理模块1的一端与互感器连接，信号处理模块1的另一端与计量模块2的一端连接，信号处理模块1用于将互感器采集到的电流信号转化为直流电压信号，将直流电压信号发送至计量模块2；计量模块2的另一端与控制模块3连接，计量模块2用于将直流电压信号进行模数转换得到直流偏置值，并将直流偏置值发送至控制模块3；控制模块3用于将直流偏置值与预设电压阈值进行比较，根据比较结果判断互感器状态，当直流偏置值小于第一预设电压阈值时，判定互感器为短路状态，当直流偏置值大于第二预设电压阈值时，判定互感器为断路状态，当直流偏置值等于第三预设电压阈值时，判定互感器为正常状态。
23.在一具体实施例中，信号处理模块1将互感器采集到的电流信号转化为直流电压信号，并将直流电压信号发送至计量模块2进行模数转换得到直流偏置值。控制模块3将计量模块2输送来的直流偏置值与预设电压阈值进行多次比较判断互感器状态。具体地，控制模块3通常将电能表正常工作时，计量模块2输送来的直流偏置值设置为预设电压阈值。设置0.2倍的预设电压阈值作为短路故障阈值，即第一预设电压阈值；设置0.8倍的预设电压阈值作为断开故障阈值，即第二预设电压阈值；设置预设电压阈值作为正常电压阈值，即第三预设电压阈值。通过将输送来的直流偏置值与预设电压阈值进行多次比较判断，剔除干扰，提高互感器状态判断的准确性，降低误判率。在本实用新型实施例中，控制模块3为mcu，在mcu中预先设置好成熟算法以进行互感器状态判断。计量模块2的adc采样频率在khz级别。
24.本实用新型提供的互感器状态监测电路，包括：信号处理模块、计量模块及控制模块，其中，信号处理模块的一端与互感器连接，信号处理模块的另一端与计量模块的一端连接，信号处理模块用于将互感器采集到的电流信号转化为直流电压信号，将直流电压信号发送至计量模块；计量模块的另一端与控制模块连接，计量模块用于将直流电压信号进行模数转换得到直流偏置值，并将直流偏置值发送至控制模块；控制模块用于将直流偏置值与预设电压阈值进行比较，根据比较结果判断互感器状态，当直流偏置值小于第一预设电压阈值时，判定互感器为短路状态，当直流偏置值大于第二预设电压阈值时，判定互感器为断路状态，当直流偏置值等于第三预设电压阈值时，判定互感器为正常状态。通过将直流偏置值与预设电压阈值进行比较，根据比较结果判断互感器状态，能够简单有效检测出互感器状态，降低电路的成本与复杂度，提高检测的准确性。
25.在一实施例中，信号处理模块1还用于将电流信号转化为交流电压信号，将交流电压信号发送至计量模块2。计量模块2还用于将交流电压信号进行模数转换得到交流有效值，将交流有效值发送至控制模块3。
26.在一具体实施例中，信号处理模块1在进行互感器状态判断时，还可以同时计算交
流有效值，完成电能计量。在本实用新型实施例中，如图2所示，互感器状态监测电路，还包括：滤波模块4，滤波模块4的一端与信号处理模块1的另一端连接，滤波模块4的另一端与计量模块2的一端连接，用于滤除直流电压信号。计量模块2在计算交流有效值时，需先采用滤波模块4去除直流分量，进而将交流电压信号进行模数转换以及方均根值换算出交流有效值。通过在对互感器状态进行判断时，计算交流有效值，丰富了电能表的功能，满足了用户日益增长的用电需求。
27.在一实施例中，如图3所示，信号处理模块，包括：第一电阻r1及第二电阻r2，其中，第一电阻r1的一端外接供电电源，第一电阻r1的另一端分别与互感器的第一输出端、第二电阻r2的一端及计量模块的第一输入端连接；第二电阻r2的另一端分别与互感器的第二输出端及计量模块的第二输入端连接后接地。
28.在一具体实施例中，电阻r0为互感器的内阻。电阻r0的一端分别与第一电阻r1的另一端及第二电阻r2的一端连接。电阻r0的另一端与第二电阻r2的另一端连接。具体地，电能表在检测互感器状态的同时计算交流有效值的具体过程如下：互感器对外部交流电流信号进行采样，所获得的交流电流流经互感器和第二电阻r2构成的回路，根据欧姆定律第二电阻r2两端的交流电压即为该交流电流对应的交流电压分量；直流电源vcc、第一电阻r1、第二电阻r2、互感器的内阻ro构成的电路，根据欧姆定律测量第二电阻r2两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计量模块2进行模数转换后计算出直流偏置值和交流有效值，并将上述直流偏置值和交流有效值发送至控制模块3，以进行互感器状态判断以及交流有效值计算。
29.在本实用新型实施例中，如图3所示，信号处理模块，还包括：第三电阻r3，第三电阻r3的一端与第二电阻r2的另一端连接，第三电阻r3的另一端接地。其中，第三电阻r3根据计量模块2的adc性能情况来选择是否有下拉电阻，如果没有下拉电阻r3，第二电阻r2的一段需要接地。
30.在一实施例中，计量模块2设置于控制模块3内部。
31.在一具体实施例中，在将计量模块2设置于控制模块3内部时，有效值计算的方法可不经过滤波模块4进行高通滤波算法，而是采用采用更加简单的采样数据直接减去校准好的直流偏置值，然后再方均根值计算有效值。在本实用新型实施例中，在将计量模块2设置于控制模块3内部时，控制模块3为具有adc模块的mcu。
32.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。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。