CN204758817U - 一种电流互感器回路异常工况检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电流互感器回路异常工况检测系统，包括交流恒流源和阻抗变换器，所述交流恒流源的输出端连接阻抗变换器的一侧，阻抗变换器的另一侧用于连接TA回路；交流恒流源的输出端还连接到同相比例放大器的输入端，同相比例放大器的输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接线性整流滤波器的输入端。本实用新型的有益效果是：本实用新型能够对TA回路进行实时监测，可以在TA回路发生故障出现非正常计量时，及时反映故障结果，以便用电管理单位及时排除故障，还可有效防止窃电等非正常用电情况的发生，避免国家利益的损失；并且本测试系统生产成本低廉，使用寿命长，免维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统中电能计量回路异常工况检测技术领域，具体为一种电流互感器回路异常工况检测系统。
背景技术
随着我国电力事业的迅猛发展，供电用户不断增长，计量点随之不断增长，若计量回路（如计量用电流互感器回路，即TA回路）发生故障，如电流回路短路、断路、分流等，则会造成非正常计量，造成电能表少计、漏计甚至不计，供电企业则会因电能计量回路的故障、窃电等造成电量的流失，从而使国家的利益受损。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种电流互感器回路异常工况检测系统，该检测系统能够实时监测电能计量回路中的三相电能表的电流回路是否正常运行。技术方案如下：
一种电流互感器回路异常工况检测系统，包括交流恒流源和阻抗变换器，所述交流恒流源的输出端连接阻抗变换器的一侧，阻抗变换器的另一侧用于连接TA回路；交流恒流源的输出端还连接到同相比例放大器的输入端，同相比例放大器的输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接线性整流滤波器的输入端。
进一步的，所述交流恒流源由顺次连接的电桥振荡器、电压跟随器和恒流电阻构成，所述电桥振荡器为由运放集成电路TL074的1、2、3引脚与外围阻容元件连接构成的文氏电桥振荡器；所述电压跟随器包括运放集成电路TL074的5、6、7引脚，所述TL074的引脚5连接到TL074的引脚1，TL074的引脚6连接TL074的引脚7；TL074的引脚7连接到由电阻R16和R17并联构成的恒流电阻的一端，恒流电阻的另一端构成所述交流恒流源的输出端。
更进一步的，所述同相比例放大器由运放集成电路TL074的8、9、10引脚连接外围电阻元件构成，所述外围电阻元件包括R10、R13和R8；TL074的引脚10构成所述同相比例放大器的输入端；TL074的引脚9通过电阻R10接地，并通过电阻R13与TL074的引脚8连接；TL074的引脚8连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端构成所述同相比例放大器的输出端。
更进一步的，所述带通滤波器由运放集成电路TL074的12、13、14引脚连接外围阻容元件构成，所述外围阻容元件包括电阻R1、电阻R6、电容C7和电容C11；所述电容C7的一端构成所述带通滤波器的输入端，该端还通过电容C11连接到TL074的引脚12，并通过电阻R6接地；电容C7的另一端连接到TL074的引脚14，TL074的引脚14还通过电阻R1连接到TL074的引脚13，TL074的引脚12接地，TL074的引脚14构成所述带通滤波器的输出端。
更进一步的，所述线性整流滤波器由双运放集成电路TL082和外围阻容元件，以及高频整流二极管D1和高频整流二极管D2构成，所述外围阻容元件包括电阻R2、电阻R3、电阻R5和电解电容C12；所述TL082的引脚2依次通过D2、D1和电解电容C12接地，D1的正极同时连接D2的负极和TL082的引脚1，D1的负极连接电解电容C12的正极；电阻R3的一端构成所述线性整流滤波器的输入端，电阻R3的另一端通过电阻R5连接到TL082的引脚2，该端并通过电阻R2连接到电解电容C12的正极；TL082的引脚7为信号输出端。
更进一步的，还包括电压跟随器，所述电压跟随器包括双运放集成电路TL082的引脚5、6、7，所述TL0825的引脚5连接到所述电解电容C12的正极，TL082的引脚6连接到TL082的引脚7。
本实用新型的有益效果是：本实用新型能够对TA回路进行实时监测，可以在TA回路发生故障出现非正常计量时，及时反映故障结果，以便用电管理单位及时排除故障，还可有效防止窃电等非正常用电情况的发生，避免国家利益的损失；并且本测试系统生产成本低廉，使用寿命长，免维护。
附图说明
图1为本实用新型电流互感器回路异常工况检测系统结构框图。
图2为本实用新型电流互感器回路异常工况检测系统电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明：如图1所示，一种电流互感器回路异常工况检测系统，包括交流恒流源和阻抗变换器，所述交流恒流源的输出端连接阻抗变换器的一侧，阻抗变换器的另一侧用于连接TA回路；交流恒流源的输出端还连接到同相比例放大器的输入端，同相比例放大器的输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接线性整流滤波器的输入端。
根据电工原理，TA回路的阻抗包括电阻和电抗两部分，电抗又分为容抗和感抗；TA回路的阻抗在相同的工况下，用固定频率的交流恒流信号测试，其阻抗是恒定的；当TA回路工况发生改变时，如出现了短路、断路、分流等情况，在相同的频率的测试信号下，TA回路的阻抗就会发生相应的变化，将这种阻抗变化转换成电平信号的变化，就可以反映出TA回路的实际工况；根据TA回路的实际工况，就可以判定用户是否是非正常用电，如果是分流的话，就可以判定用户窃电。
阻抗测量的基本原理是恒流源法，且采用交流恒流源。测量串联在这一恒流源电路中阻抗变换器两端的电压，从而得出TA回路的阻抗，即间接测出TA回路的阻抗。因为A/B/C三相工作原理相同，就以其中A相为例，电路原理图如图2所示。
交流恒流源由顺次连接的电桥振荡器、电压跟随器和恒流电阻构成。所述电桥振荡器为由运放集成电路TL074的1、2、3引脚与外围阻容元件连接构成的文氏电桥振荡器。TL074的引脚1依次通过电阻R4、电容C8，以及并联的电容C13和电阻R9接地，TL074的引脚1还通过电阻R7连接TL074的引脚2；TL074的引脚2通过相互并联的电阻R11、电阻R1、电位器R14和电位器R15接地；TL074的引脚3连接到电容C8和电容C13之间。振荡频率由外部阻容元件决定，理论计算公式为：f=1/2πRC；经实测，选定频率80KHz（理论计算值为85.8KHz），实测其频率随电源电压而变化，在本实施例电路的条件下，若电源电压为±5v，则f=0.932/2πRC，所以，R4选择3.9K，C8选择220pF；R7、R11、R12为增益调整及稳幅元件。按图中元件输出振幅约7Vp—p，折合正弦波有效值约为2.48V，波形上下都略有削波，但对最后测试结果没有影响。测试的是TA回路的总阻抗，总阻抗包含TA回路的直流电阻、感抗以及分布容抗等，为减少直流电阻和分布容抗对本测试回路阻抗的影响，实测后选取测试信号频率为80KHz，则对各厂家的各种规格的TA构成的TA回路均能达到理想的测试效果。
振荡器输出的交流信号经电压跟随器输出，并经过恒流电阻后，恒流输出。电压跟随器既能隔离振荡器与被测试回路，又能提高测试用高频信号的带负载能力。电压跟随器包括运放集成电路TL074的5、6、7引脚，所述TL074的引脚5连接到TL074的引脚1，TL074的引脚6连接TL074的引脚7；TL074的引脚7连接到由电阻R16和R17并联构成的恒流电阻的一端，恒流电阻的另一端构成所述交流恒流源的输出端。
恒流交流信号经过阻抗变换器T1，耦合到TA回路，TA回路串接在阻抗变换器T1的3、4脚上，如图2所示。恒流交流测试信号输入同相比例放大器，放大倍数为10倍。同相比例放大器由运放集成电路TL074的8、9、10引脚连接外围电阻元件构成，所述外围电阻元件包括R10、R13和R8；TL074的引脚10构成所述同相比例放大器的输入端；TL074的引脚9通过电阻R10接地，并通过电阻R13与TL074的引脚8连接；TL074的引脚8连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端构成所述同相比例放大器的输出端。
测试信号经放大后，输入带通滤波器，滤除各种干扰及寄生振荡，输出理想正弦波，供后续的线性整流电路使用。带通滤波器由运放集成电路TL074的12、13、14引脚连接外围阻容元件构成，所述外围阻容元件包括电阻R1、电阻R6、电容C7和电容C11；所述电容C7的一端构成所述带通滤波器的输入端，该端还通过电容C11连接到TL074的引脚12，并通过电阻R6接地；电容C7的另一端连接到TL074的引脚14，TL074的引脚14还通过电阻R1连接到TL074的引脚13，TL074的引脚12接地，TL074的引脚14构成所述带通滤波器的输出端。
线性整流滤波器将带通滤波器输出高频正弦波变换成直流，通过双运放集成电路TL082的低7脚输出。线性整流滤波器由TL082和外围阻容元件，以及高频整流二极管D1和高频整流二极管D2构成，所述外围阻容元件包括电阻R2、电阻R3、电阻R5和电解电容C12；所述TL082的引脚2依次通过D2、D1和电解电容C12接地，D1的正极同时连接D2的负极和TL082的引脚1，D1的负极连接电解电容C12的正极；电阻R3的一端构成所述线性整流滤波器的输入端，电阻R3的另一端通过电阻R5连接到TL082的引脚2，该端并通过电阻R2连接到电解电容C12的正极；TL082的引脚7为信号输出端。其中，D1和D2型号是1N5819。电压跟随器起到隔离输出和提高负载能力的作用。所述电压跟随器包括双运放集成电路TL082的引脚5、6、7，TL0825的引脚5连接到所述电解电容C12的正极，TL082的引脚6连接到TL082的引脚7。
选用负压集成电路ICL7660供给电路中的所有集成运放使用，它生成一个负电压，使运放始终工作在本实施例要求的一个正常范围内。
Claims (6)
1.一种电流互感器回路异常工况检测系统，其特征在于，包括交流恒流源和阻抗变换器，所述交流恒流源的输出端连接阻抗变换器的一侧，阻抗变换器的另一侧用于连接TA回路；交流恒流源的输出端还连接到同相比例放大器的输入端，同相比例放大器的输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出端连接线性整流滤波器的输入端。
2.根据权利要求1所述的电流互感器回路异常工况检测系统，其特征在于，所述交流恒流源由顺次连接的电桥振荡器、电压跟随器和恒流电阻构成，所述电桥振荡器为由运放集成电路TL074的1、2、3引脚与外围阻容元件连接构成的文氏电桥振荡器；所述电压跟随器包括运放集成电路TL074的5、6、7引脚，所述TL074的引脚5连接到TL074的引脚1，TL074的引脚6连接TL074的引脚7；TL074的引脚7连接到由电阻R16和R17并联构成的恒流电阻的一端，恒流电阻的另一端构成所述交流恒流源的输出端。
3.根据权利要求1所述的电流互感器回路异常工况检测系统，其特征在于，所述同相比例放大器由运放集成电路TL074的8、9、10引脚连接外围电阻元件构成，所述外围电阻元件包括R10、R13和R8；TL074的引脚10构成所述同相比例放大器的输入端；TL074的引脚9通过电阻R10接地，并通过电阻R13与TL074的引脚8连接；TL074的引脚8连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端构成所述同相比例放大器的输出端。
4.根据权利要求1所述的电流互感器回路异常工况检测系统，其特征在于，所述带通滤波器由运放集成电路TL074的12、13、14引脚连接外围阻容元件构成，所述外围阻容元件包括电阻R1、电阻R6、电容C7和电容C11；所述电容C7的一端构成所述带通滤波器的输入端，该端还通过电容C11连接到TL074的引脚12，并通过电阻R6接地；电容C7的另一端连接到TL074的引脚14，TL074的引脚14还通过电阻R1连接到TL074的引脚13，TL074的引脚12接地，TL074的引脚14构成所述带通滤波器的输出端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电流互感器回路异常工况检测系统，其特征在于，所述线性整流滤波器由双运放集成电路TL082和外围阻容元件，以及高频整流二极管D1和高频整流二极管D2构成，所述外围阻容元件包括电阻R2、电阻R3、电阻R5和电解电容C12；所述TL082的引脚2依次通过D2、D1和电解电容C12接地，D1的正极同时连接D2的负极和TL082的引脚1，D1的负极连接电解电容C12的正极；电阻R3的一端构成所述线性整流滤波器的输入端，电阻R3的另一端通过电阻R5连接到TL082的引脚2，该端并通过电阻R2连接到电解电容C12的正极；TL082的引脚7为信号输出端。
6.根据权利要求5所述的电流互感器回路异常工况检测系统，其特征在于，还包括电压跟随器，所述电压跟随器包括双运放集成电路TL082的引脚5、6、7，所述TL0825的引脚5连接到所述电解电容C12的正极，TL082的引脚6连接到TL082的引脚7。
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|---|---|---|---|---|
| CN104950280A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-30 | 国家电网公司 | 一种电流互感器回路异常工况检测系统 |
| CN106226638A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-12-14 | 四川和中电力科技有限公司 | 一种低压互感器计量回路状态在线监测系统 |
| CN110132118A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-16 | 重庆红江机械有限责任公司 | 一种基于lvdt传感器的位移检测系统 |
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