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一种互感器二次侧接地检测保护系统.pdf

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一种 互感器 二次 接地 检测 保护 系统
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摘要
申请专利号:

CN201611038184.6

申请日:

2016.11.23

公开号:

CN106483349A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

授权

?#34892;?#24615;:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 1/36申请日:20161123|||公开
IPC分类号: G01R1/36; G01R31/02; G01R31/06 主分类号: G01R1/36
申请人: 国网重庆市电力公司江津供电分公司; 国家电网公司
发明人: 胡君军; 冉龙明; 江洁; 刘和志; 徐嘉; 魏徐; 魏坤涌; 陈航; 罗通
地址: 402260 重庆市江津区?#38468;?#34903;道滨江大道西段366号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 重庆市恒信知识产权代理有限公司 50102 代理人: 刘小红
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611038184.6

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2019.01.22|||2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明请求保护一种互感器二次侧接地检测保护系统,包括:恒流源,用于输出稳定的直流电并加载于互感器的二次线圈;接地检测单元,用于检测互感器二次侧接地端是否良好接地并输出检测信号;保护执行单元,其输入端与接地检测单元的输出端连接,用于接收接地检测单元输出的检测信号并在互感器二次侧接地?#25910;?#24773;况下执行互感器二次侧接地;一方面能够对互感器二次侧的接地状况进行准确检测,另一方面,当互感器二次侧出现接地?#25910;?#21518;能够将互感器的二次侧进行良好接地,实现接地保护,从而?#34892;?#36991;免对互感器二次侧的负载设备进行良好的保护以及负载设备误动。

权利要求书

1.一种互感器二次侧接地检测保护系统,包括互感器恒流电源,所述互感器恒流电源
用于输出稳定的直流电并加载于互感器的二次线圈两端,其特征在于还包括:
-接地检测单元,设置于互感器二次侧接地端,用于检测互感器二次侧接地端是否良好
接地并输出检测信号;
-保护执行单元,保护执行单元的输入端与接地检测单元的输出端连接,用于接收接地
检测单元输出的检测信号并在互感器二次侧接地?#25910;?#24773;况下执行互感器二次侧接地。
2.根据权利要求1所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述接地检测
单元包括电阻R1、电容C1、光耦U1以及电阻R2;所述电阻R1的一端与互感器二次侧的接地端
连接,R1的另一端接地,所述电容C1的一端与互感器二次侧的接地端连接,电容C1的另一端
接地,所述光耦U1的发光二极管的正极连接于电容C1和互感器二次侧的接地端的公共连接
点,光耦U1的发光二极管的负极接地,所述光耦U1的光敏三极管的集电极接电源VCC,光耦
U1的光敏三极管的发射极通过电阻R2接地,光耦U1的光敏三极管的发射极与电阻R2之间的
公共连接点作为接地检测单元的输出端。
3.根据权利要求2所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述接地检测
单元还包括TVS二极管,所述TVS二极管的正向端连接于电阻R1和互感器二次侧的接地端的
公共连接点,TVS二极管的反向端接地。
4.根据权利要求2或3所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述述接
地检测单元还包括指?#38236;芁ED1,所述指?#38236;芁ED1的正极连接于电源VCC,指?#38236;芁ED1的负极
连接于光耦U1的光敏三极管的集电极。
5.根据权利要求1或2或3所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述保
护执行单元包括继电器J1、直流电源、电阻R6、指?#38236;芁ED2、电子开关器件以及控制电子开
关器件动作的驱动电路;
所述继电器J1的静触点K1连接于互感器二次侧的接地端,继电器J1的静触点K2接地,
直流电源的正极通过电子开关器件与电阻R6的一端连接,电阻R6的另一端与指?#38236;芁ED2的
正极连接,指?#38236;芁ED2的负极与继电器J1的励磁线圈的一端连接,直流电源的负极与继电
器J1的励磁线圈的另一端连接,所述驱动电路的输出端与电子开关器件的输入端连接,所
述驱动电路的输入端作为保护执行单元的输入端与接地检测单元的输出端连接;其中,继
电器J1为常闭?#22270;?#30005;器。
6.根据权利要求5所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述电子开关
器件为MOS管Q1,所述MOS管Q1的漏极与直流电源的正极连接,MOS管Q1的源极与继电器J1的
励磁线圈连接,MOS管Q1的栅极与驱动电路的输出端连接。
7.根据权利要求1或2或3所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述驱
动电路包括可控硅SCR1、电阻R3、电阻R4、运算放大器UA、电容C2以及二极管D1;所述可控硅
SCR1的阳极通过电阻R3与电源VCC连接,可控硅SCR1的阴极接地,可控硅SCR1的控制极作为
驱动电路的输入端连接于接地检测单元的输出端,可控硅SCR1和电阻R3的公共连接点通过
电阻R4接地,可控硅SCR1和电阻R3的公共连接点与运算放大器UA的正相端连接,运算放大
器UA的反相端接地,运算放大器UA的输出端与二极管D1的正极连接,二极管D1的负极作为
驱动电路的输出端与电子开关器件的输入端连接,所述运算放大器UA的输出端通过电容C2
接地。
8.根据权利要求7所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述驱动电路
还包括?#27425;?#30005;路,所述?#27425;?#30005;路包括手动开关S1、电阻R7、电阻R5、电容C3以及三极管Q2;所
述手动开关S1的一端与电源VCC和电阻R3的公共连接点连接,另一端通过电阻R5接地,所述
电阻R5和手动开关S1的公共连接点与运算放大器UA的正相端连接,所述三极管Q2的集电极
连接于电源VCC和电阻R3的公共连接点,三极管Q2的发射极接地,电阻R7的一端连接于手动
开关S1和电阻R5的公共连接点,电阻R7的另一端通过电容C3接地,三极管Q2的基极连接于
电阻R7和电容C3之间的公共连接点。
9.根据权利要求8所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述手动开关
S1为延时手动开关,采用?#30913;?#24310;时开关或触摸延时开关。
10.根据权利要求1所述的互感器二次侧接地检测保护系统,其特征在于,所述互感器
包括电压互感器和电流互感器。

说明书

一种互感器二次侧接地检测保护系统

技术领域

本发明涉及电网检测设备,尤其涉及一种互感器二次侧接地检测保护系统。

背景技术

互感器包括电压互感器和电流互感器,互感器是电网中极为重要的设备,用于测
量或保护系统,其原理是利用电磁感应原理将一次侧的高电?#22815;?#32773;大电流转换成标准低压
或者标准小电流,以便实现测量仪表、保护设备以及自动控制设备的标准化、小型化。

互感器的二次侧必须可靠接地,用来防止互感器的一次侧的高压在互感器绝缘击
穿后窜入到二次侧而引起的二次侧的设备误动以及对二次侧设备实现良好的保护,但是,
随着使用时间的推移,互感器二次侧的接地会出现?#25910;希?#20986;现接地不良或者接地断开,这是
非常危险的,目前还没有一种?#34892;?#30340;手段对互感器二次侧接地进行准确检测并进行接地保
护。

因此,需要提出一种对互感器二次侧接地进行检测以及执行保护的系统,一方面
能够对互感器二次侧的接地状况进行准确检测,另一方面,当互感器二次侧出现接地?#25910;?br />后能够将互感器的二次侧进行良好接地,实现接地保护,从而?#34892;?#36991;免对互感器二次侧的
负载设备进行良好的保护以及负载设备误动。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种能够对互感器二次侧的接地状
况进行准确检测、?#34892;?#23545;互感器二次侧的负载设备进行良好的保护以及避免负载设备误动
的互感器二次侧接地检测保护系统。

本发明的技术方案如下:

一种互感器二次侧接地检测保护系统,包括互感器恒流电源,所述互感器恒流电源用
于输出稳定的直流电并加载于互感器的二次线圈两端,其还包括:

-接地检测单元,设置于互感器二次侧接地端,用于检测互感器二次侧接地端是否良好
接地并输出检测信号;

-保护执行单元,保护执行单元的输入端与接地检测单元的输出端连接,用于接收接地
检测单元输出的检测信号并在互感器二次侧接地?#25910;?#24773;况下执行互感器二次侧接地。

进一步的,所述接地检测单元包括电阻R1、电容C1、光耦U1以及电阻R2;所述电阻
R1的一端与互感器二次侧的接地端连接,R1的另一端接地,所述电容C1的一端与互感器二
次侧的接地端连接,电容C1的另一端接地,所述光耦U1的发光二极管的正极连接于电容C1
和互感器二次侧的接地端的公共连接点,光耦U1的发光二极管的负极接地,所述光耦U1的
光敏三极管的集电极接电源VCC,光耦U1的光敏三极管的发射极通过电阻R2接地,光耦U1的
光敏三极管的发射极与电阻R2之间的公共连接点作为接地检测单元的输出端。

进一步的,所述接地检测单元还包括TVS二极管,所述TVS二极管的正向端连接于
电阻R1和互感器二次侧的接地端的公共连接点,TVS二极管的反向端接地。

进一步的,所述述接地检测单元还包括指?#38236;芁ED1,所述指?#38236;芁ED1的正极连接
于电源VCC,指?#38236;芁ED1的负极连接于光耦U1的光敏三极管的集电极。

进一步的,所述保护执行单元包括继电器J1、直流电源、电阻R6、指?#38236;芁ED2、电子
开关器件以及控制电子开关器件动作的驱动电路;

所述继电器J1的静触点K1连接于互感器二次侧的接地端,继电器J1的静触点K2接地,
直流电源的正极通过电子开关器件与电阻R6的一端连接,电阻R6的另一端与指?#38236;芁ED2的
正极连接,指?#38236;芁ED2的负极与继电器J1的励磁线圈的一端连接,直流电源的负极与继电
器J1的励磁线圈的另一端连接,所述驱动电路的输出端与电子开关器件的输入端连接,所
述驱动电路的输入端作为保护执行单元的输入端与接地检测单元的输出端连接;其中,继
电器J1为常闭?#22270;?#30005;器。

进一步的,所述电子开关器件为MOS管Q1,所述MOS管Q1的漏极与直流电源的正极
连接,MOS管Q1的源极与继电器J1的励磁线圈连接,MOS管Q1的栅极与驱动电路的输出端连
接。

进一步的,所述驱动电路包括可控硅SCR1、电阻R3、电阻R4、运算放大器UA、电容C2
以及二极管D1;所述可控硅SCR1的阳极通过电阻R3与电源VCC连接,可控硅SCR1的阴极接
地,可控硅SCR1的控制极作为驱动电路的输入端连接于接地检测单元的输出端,可控硅
SCR1和电阻R3的公共连接点通过电阻R4接地,可控硅SCR1和电阻R3的公共连接点与运算放
大器UA的正相端连接,运算放大器UA的反相端接地,运算放大器UA的输出端与二极管D1的
正极连接,二极管D1的负极作为驱动电路的输出端与电子开关器件的输入端连接,所述运
算放大器UA的输出端通过电容C2接地。

进一步的,所述驱动电路还包括?#27425;?#30005;路,所述?#27425;?#30005;路包括手动开关S1、电阻
R7、电阻R5、电容C3以及三极管Q2;所述手动开关S1的一端与电源VCC和电阻R3的公共连接
点连接,另一端通过电阻R5接地,所述电阻R5和手动开关S1的公共连接点与运算放大器UA
的正相端连接,所述三极管Q2的集电极连接于电源VCC和电阻R3的公共连接点,三极管Q2的
发射极接地,电阻R7的一端连接于手动开关S1和电阻R5的公共连接点,电阻R7的另一端通
过电容C3接地,三极管Q2的基极连接于电阻R7和电容C3之间的公共连接点。

进一步的,所述手动开关S1为延时手动开关,采用?#30913;?#24310;时开关或触摸延时开关。

进一步的,所述互感器包括电压互感器和电流互感器。

本发明的优点及有益效果如下:

本发明互感器二次侧接地检测保护系统,一方面能够对互感器二次侧的接地状况进行
准确检测,另一方面,当互感器二次侧出现接地?#25910;?#21518;能够将互感器的二次侧进行良好接
地,实现接地保护,从而?#34892;?#36991;免对互感器二次侧的负载设备进行良好的保护以及负载设
备误动,确保电网安全稳定运行。

附图说明


图1是本发明提供优选实施例互感器二次侧接地检测保护系统的电路原理图。

具体实施方式

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、详
细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

恒流源,用于输出稳定的直流电并加载于互感器的二次线圈;

接地检测单元,用于检测互感器二次侧接地端是否良好接地并输出检测信号;

保护执行单元,其输入端与接地检测单元的输出端连接,用于接收接地检测单元输出
的检测信号并在互感器二次侧接地?#25910;?#24773;况下执行互感器二次侧接地,其中,恒流?#27425;?#29616;
有的直流电流源,向互感器的二次侧加载测试直流电流,由于互感器二次线圈的作用,即互
感器的线圈相当于电感,电感对于交流电具有较大的感抗,而对于直流电的感抗极小,因
此,恒流源所加载的测试电流可?#36816;?#30021;的通过互感器的二次侧线圈而?#25442;?#23545;二次侧负载RL
造成?#39759;?#24433;响,通过上述结构,一方面能够对互感器二次侧的接地状况进行准确检测,另一
方面,当互感器二次侧出现接地?#25910;?#21518;能够将互感器的二次侧进行良好接地,实现接地保
护,从而?#34892;?#36991;免对互感器二次侧的负载设备进行良好的保护以及负载设备误动,确保电
网安全稳定运行,其中,恒流源采用现有的可控恒流源,并且根据控制指令按照设定的周期
进行电流加载,在此对其结构及原理不加以赘述。

本实施例中,所述接地检测单元包括电阻R1、电容C1、光耦U1以及电阻R2;

所述电阻R1的一端与互感器二次侧的接地端连接,另一端接地,所述电容C1的一端与
互感器二次侧的接地端连接,另一端接地,所述光耦U1的发光二极管的正极连接于电容C1
和互感器二次侧的接地端的公共连接点,光耦U1的发光二极管的负极接地,所述光耦U1的
光敏三极管的集电极接电源VCC,光耦U1的光敏三极管的发射极通过电阻R2接地,光耦U1的
光敏三极管的发射极与电阻R2之间的公共连接点作为接地检测单元的输出端,在这种结构
中,电阻R1和电容C1与互感器二次侧的实际接地线为并联结构,如果互感器二次侧的接地
良好,那么恒流源所加载的测试电流将直接被导入地端,电容C1和电阻R1均没有电流流过,
当互感器二次侧的接地端接地不良,恒流源加载的直流电将对电容C1充电,随着电容C1的
电压升高,光耦U1导通,从而由光耦U1的发射极输出检测信号,通过上述结构,能够对互感
器二次侧的接地状况进行准确检测,利于后续的保护执行单元的工作。

其中,所述接地检测单元还包括TVS二极管,所述TVS二极管的正向端连接于电阻
R1和互感器二次侧的接地端的公共连接点,TVS二极管的反向端接地,通过这种结构,能够
对接地检测单元以及后续电路实现良好的保护,从而当互感器二次侧发生接地?#25910;?#26102;一次
侧的大电流窜入而损坏接地保护单元以及保护执行单元。

其中,所述接地检测单元还包括指?#38236;芁ED1,所述指?#38236;芁ED1的正极连接于电源
VCC,指?#38236;芁ED1的负极连接于光耦U1的光敏三极管的集电极,通过这种结构,当光耦U1导
通后,指?#38236;芁ED1亮起,表明当前互感器二次侧存在接地?#25910;希?#26041;便提示工作人员进行检
修。

本实施例中,所述保护执行单元包括继电器J1、直流电源、电阻R6、指?#38236;芁ED2、电
子开关器件以及控制电子开关器件动作的驱动电路;

所述继电器J1的静触点K1连接于互感器二次侧的接地端,继电器J1的静触点K2接地,
直流电源的正极通过电子开关器件与电阻R6的一端连接,电阻R6的另一端与指?#38236;芁ED2的
正极连接,指?#38236;芁ED2的负极与继电器J1的励磁线圈的一端连接,直流电源的负极与继电
器J1的励磁线圈的另一端连接,所述驱动电路的输出端与电子开关器件的输入端连接,所
述驱动电路的输入端作为保护执行单元的输入端与接地检测单元的输出端连接;其中,继
电器J1为常闭?#22270;?#30005;器,直流电源采用现有的电源,?#28909;?#36890;过交流电整流后提供的直流电,
或者通过蓄电池等提供。

其中,所述电子开关器件为MOS管Q1,所述MOS管Q1的漏极与直流电源的正极连接,
MOS管Q1的源极与继电器J1的励磁线圈连接,MOS管Q1的栅极与驱动电路的输出端连接。

所述驱动电路包括可控硅SCR1、电阻R3、电阻R4、运放UA、电容C2以及二极管D1;

所述可控硅SCR1的阳极通过电阻R3与电源VCC连接,可控硅SCR1的阴极接地,可控硅
SCR1的控制极作为驱动电路的输入端连接于接地检测单元的输出端,可控硅SCR1和电阻R3
的公共连接点通过电阻R4接地,可控硅SCR1和电阻R3的公共连接点与运放UA的正相端连
接,运放UA的反相端接地,运放UA的输出端与二极管D1的正极连接,二极管D1的负极作为驱
动电路的输出端与电子开关器件的输入端连接,所述运放UA的输出端通过电容C2接地;在
互感器二次侧接地正常的状态下,运放U1的正相端为高电平,反相端为低电平,运放U1输出
低电平,此时MOS管Q1截止,当接地检测单元检测到互感器二次侧的接地出现?#25910;希?#21363;互感
器二次侧的接地端不可靠或者完全断开等,此时光耦U1导通,可控硅SCR1的控制极得电,可
控硅SCR1导通,此时运放UA的正相端的电屏被拉低,运放UA的正相端和反相端均为低电平
输入,运放UA输出高电平,MOS管Q1导通,指?#38236;芁ED2发光进行?#25910;现?#31034;,并且继电器J1得
电,继电器J1的动触点和静触点K1、K2吸合,互感器二次侧的接地端被重新接地,从而对互
感器以及互感器的二次侧设?#24863;?#25104;良好的保护,由于继电器J1吸合,测试电流不再流向电
容C1,而且电容C1的剩余电量通过继电器J1吸合后的触点放电,光耦U1截止,LED1熄灭,虽
然可控硅SCR1的控制极不再有触发电流,但是由于可控硅SCR1的触发特性,可控硅SCR1阳
极和阴极之间仍然导通,运放UA的正相端保持低电平状态。

本实施例中,所述驱动电路还包括?#27425;?#30005;路,所述?#27425;?#30005;路包括手动开关S1、电阻
R7、电阻R5、电容C3以及三极管Q2;

所述手动开关S1的一端与电源VCC和电阻R3的公共连接点连接,另一端通过电阻R5接
地,所述电阻R5和手动开关S1的公共连接点与运放UA的正相端连接,所述三极管Q2的集电
极连接于电源VCC和电阻R3的公共连接点,三极管Q2的发射极接地,电阻R7的一端连接于手
动开关S1和电阻R5的公共连接点,电阻R7的另一端通过电容C3接地,三极管Q2的基极连接
于电阻R7和电容C3之间的公共连接点;当工作人员对互感器二次侧的接地?#25910;?#23436;成检修
后,工作人员?#25925;?#21160;开关闭合,此时在电阻R5上产生压降,运放UA的正相端重新输入高电
平,运放UA输出低电平,MOS管Q1截止,且继电器J1失电断开;此?#20445;?#30005;容C3被充电,当电容C3
的电压达到三极管Q2的导通电压后,三极管Q2导通,此时运放UA的正相端短暂?#31995;紓?#21487;控硅
SCR1由于失电截止,当可控硅SCR1截止以及电容C3的电压下?#26723;?#33268;三极管Q2截止后,运放
UA的正相端?#25351;?#39640;电平状态;通过?#27425;?#30005;路的作用,能够使继电器J1继续保持断开等待执
行下一次保护动作;其中,手动开关S1为延时手动开关,?#28909;綈磁?#24310;时开关、触摸延时开关
等。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护?#27573;А?#22312;
阅读了本发明的记载的内容之后,技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变
化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的?#27573;А?br />

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