CN1414396A - 计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能计量装置中计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置。它由高频激励模块(1)、信号耦合模块(2)、信号采样模块(3)、信号处理模块(4)、故障判断模块(5)、故障状态输出模块(6)、电源模块(7)、时钟模块(8)、故障状态记录模块(9)、故障状态显示模块(10)、网络通信模块(11)等模块组成。该方法及装置可有效解决现有电能计量中计量电流互感器故障检测的准确性低、实时性差、在线检测能力弱等关键问题。

Description

计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置

所属技术领域

本发明属于电能计量中的计量电流互感器故障检测，特别是涉及一种计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置。

背景技术

现有技术中，计量电流互感器故障检测，通常是针对计量电流互感器的二次线圈绝缘性能降低、匝间短路、输入输出端子接触不良、变流比、二次输出回路人为开路和短路等故障进行检测。其检测方法通常是在计量电流互感器的安装现场，通过人工目测，对计量电流互感器的外观、外部接线端子以及电能计量装置中的电度表进行不定期检查。其检测结果通常由以下几种方式来判定：1)根据计量电流互感器的外观变化、外部接线端子的连接情况以及电能计量装置中的电度表是否非正常计量来确定计量电流互感器是否存在输入输出端子接触不良、二次输出回路开路和短路等少量表征故障；2)采用普通电压表和电流表，监测用电系统的电压和电流，根据用电系统电压的有无以及系统电流的变化量及变化趋势来估计计量电流互感器是否存在故障；3)在电网电源的输入端加装前级专用检测电流互感器，根据专用检测电流互感器与计量电流互感器二次输出电流值的数量差、功率值的数量差、电度数的数量差来判断计量电流互感器是否存在故障。以上几种检测方式在运用中存在实时性、准确性、可靠性差等缺陷，线检测能力受到极大的限制和影响，极易造成检测与判断结果的不真实性和不确定性，不能满足计量电流互感器故障准确、可靠、实时在线检测的使用要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种电能计量中的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，该检测方法及装置可有效解决现有电能计量中的计量电流互感器故障检测中的准确性低、实时性和可靠性差、不能实现在线检测等关键问题，可实现实时在线检测电能计量装置中计量电流互感器的各种故障，准确判断出电流互感器的各类故障性质，及时输出电流互感器发生故障时的各种准确表征信息，记录并显示故障的起止时间、相别等，并能通过通信网络实时传输计量电流互感器的故障信息，为及时判定和处理电流互感器故障提供一种新颖的检测方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，它由高频激励模块(1)、信号耦合模块(2)、信号采样模块(3)、信号处理模块(4)、故障判断模块(5)、故障状态输出模块(6)、电源模块(7)、时钟模块(8)、故障状态记录模块(9)、故障状态显示模块(10)、网络通信模块(11)、等模块组成。其中：高频激励模块(1)用于发生高频激励信号，并向信号耦合模块(2)提供高频激励信号，同时向信号处理模块(4)提供基准信号。信号耦合模块(2)与高频激励模块(1)、信号采样模块(3)相连，用于隔离计量电流互感器的强电回路和高频激励模块(1)的弱电回路以及信号采样模块(3)的弱电回路；信号耦合模块(2)还将高频激励模块(1)的高频激励信号耦合输出给计量电流互感器的强电回路，并将计量电流互感器强电回路的高频反馈信号耦合给信号采样模块(3)。信号采样模块(3)用于对信号耦合模块(2)提供的计量电流互感器强电回路的高频反馈信号进行实时在线信号采样、放大、滤波、整形等处理后向信号处理模块(4)提供反馈信号。信号处理模块(4)与高频激励模块(1)、信号采样模块(3)相连，将高频激励模块(1)提供的基准信号进行模数转换等处理，并将信号采样模块(3)提供的反馈信号进行模数转换、数字滤波、傅立叶转换等处理后，将处理后的基准信号和反馈信号送至故障判断模块(5)。故障判断模块(5)与信号处理模块(4)相连，对信号处理模块(4)输出的信号进行分析判断，当计量电流互感器出现故障时，自动对故障类型及相别进行分类判断，并将判断结果送至故障状态输出模块(6)。故障状态输出模块(6)与故障判断模块(5)相连，当计量电流互感器发生故障时，故障状态输出模块(6)按照标准数据格式，输出计量电流互感器故障类型及发生相别。

电源模块(7)为计量电流互感器故障实时在线检测装置提供工作电源，工作电源的相关部件中包含有电源变换器、稳压器及后备蓄电池组，当计量电流互感器故障实时在线检测装置外部供电电源失电时，电源模块(7)启动后备蓄电池组检测计量电流互感器的各类故障。

故障状态记录模块(9)与故障判断模块(5)、时钟模块(8)相连，时钟模块(8)用于提供当前时间。当计量电流互感器发生故障时，记录故障的起止时间、故障类型、发生相别。故障状态显示模块(10)，它由汉字库和汉字液晶显示器两部分组成。故障状态显示模块(10)与故障状态记录模块(9)相连，当故障发生或需查阅相关故障时，可以汉字和数字两种方式显示相关故障。网络通信模块(11)与时钟模块(8)、故障状态记录模块(9)相连，通过网络通信模块(11)，按照相关标准规定的通信协议，在计量电流互感器发生故障时，及时向局内监控中心计算机发送故障信息，对计量电流互感器故障进行实时、快速报警，同时可提供故障状态记录模块(9)中的各种数据记录信息。

本发明提供的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，可实现电能计量装置在各种运行环境下对计量电流互感器故障的实时在线检测，根据本发明提供的检测方法及装置，可准确判断计量电流互感器是否二次线圈绝缘性能降低、匝间短路、输入输出端子接触不良、变流比变化、以及二次输出回路是否开路和短路等各类故障，记录并显示故障的起止时间、故障类型、故障相别。本发明具有网络通信功能，可实时快速地对电能计量装置中各种故障进行报警。

附图说明

附图1为本发明的模块结构框图。

附图2为本发明的另一模块结构框图。

具体实施方式

以下结合附图1、附图2对本发明的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置作如下描述：

在附图1中，高频激励模块(1)用于产生一定频率和幅值的高频信号，高频信号作为激励信号输出给信号耦合模块(2)，同时将高频信号作为基准信号输出给信号处理模块(4)。

信号耦合模块(2)用于隔离高频激励模块(1)与计量电流互感器强电回路，并向计量电流互感器强电回路耦合输出高频激励信号，信号耦合模块(2)还用于隔离信号采样模块(3)与计量电流互感器强电回路，并将计量电流互感器强电回路的高频反馈信号耦合给信号采样模块(3)，信号耦合模块(2)通过隔离耦合方式，有效避免计量电流互感器强电回路的强电流或高电压对计量电流互感器故障实时在线检测功能的影响和破坏。

信号采样模块(3)用于对信号耦合模块(2)提供的计量电流互感器强电回路中的高频反馈信号，进行实时在线信号采样、放大、滤波、整形等处理，并将处理后的反馈信号输出给信号处理模块(4)。

信号处理模块(4)用于对信号采样模块(3)提供的反馈信号进行模数转换、数字滤波、傅立叶转换等处理，清除反馈信号中的电网基波信号和谐波信号，将反馈信号变换成不受电网电压高低和负载电流大小影响的反馈相位数字信号以及反馈幅值数字信号后输出给故障判断模块(5)。

信号处理模块(4)还用于对高频激励模块(1)提供的基准信号进行模数转换处理，将基准信号变换成基准相位数字信号和基准幅值数字信号，输出给故障判断模块(5)。

故障判断模块(5)用于对信号处理模块(4)提供的基准相位数字信号、基准幅值数字信号、反馈相位数字信号以及反馈幅值数字信号进行计量电流互感器故障分析判断，其故障判断原理为：采用相位比较法、幅值比较法、自适应算法等，在复杂多变的反馈信号中，提取计量电流互感器故障的各种特征信号，并根据计量电流互感器故障的特征信号，分析判断电能计量中计量电流互感器二次线圈绝缘性能是否降低、匝间是否短路、输入输出端子是否接触不良、变流比是否变化、以及二次输出回路是否开路和短路等故障，并对故障分类识别后输出给故障状态输出模块(6)。

故障状态输出模块(6)用于输出故障判断模块(5)提供的故障相别及故障类型信号。故障状态输出模块(6)具有多种信号输出方式，信号输出至少可以是编码输出、数据总线输出、I2C总线输出、电平输出等方式，故障状态输出模块(6)还可对计量电流互感器故障进行实时在线声光报警。

电源模块(7)为计量电流互感器故障实时在线检测装置提供工作电源，其中工作电源的相关部件中包含有电源变换器、稳压器及后备蓄电池组。电源模块(7)具有掉电保护功能，可实时监测计量电流互感器故障实时在线检测装置的工作电源。当计量电流互感器故障实时在线检测装置外部供电电源失电时，电源模块(7)启动后备蓄电池组为计量电流互感器故障检测提供工作电源。

在附图2中给出了本发明的另一模块结构框图。在本发明给出的附图1的基础上增加了时钟模块(8)、故障状态记录模块(9)、故障状态显示模块(10)、网络通信模块(11)，用于本发明技术方案的另一实施目的。

时钟模块(8)用于向计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置中的各种需要时间数据的模块提供当前时间和计时信号，时钟模块(8)具有时钟校对功能。

故障状态记录模块(9)在故障判断模块(5)、时钟模块(8)的共同控制下，对计量电流互感器故障的起始时间和结束时间、故障种类、故障发生相别进行准确记录；故障状态记录模块(9)的所有数据都具有密码和掉电保护功能，每条记录数据内容中至少包含有故障起始时间和结束时间、故障种类、故障发生相别等数据信息。故障状态记录模块(9)还可记录计量电流互感器的运行参数，如安装时间、检定周期、电流互感器设备编号、计量方式、变流比等基本数据，运行参数记录同样具有密码和掉电保护功能。故障状态记录模块(9)的数据记录可根据需要，输出给故障状态显示模块(10)，或输出给网络通信模块(11)。

故障状态显示模块(10)包含汉字库和汉字液晶显示器，故障状态显示模块(10)受时钟模块(8)和故障状态记录模块(9)的共同控制，可显示时钟模块(8)提供的当前动态时间数据，并显示故障状态记录模块(9)中的故障数据、运行参数等数据。

网络通信模块(11)的输出接口包含有RS232接口及RS485接口，与用电管理部门监控中心计算机，即上位机进行联网通信，其联网通信方式可以是电力载波、电缆传输、光缆传输、远红外传输、无线传输等方式直接与上位机联网，组成联网通信网络。联网通信方式还可以通过其他通信系统，如用电负荷监控系统、自动抄表系统等间接地与上位机联网，组成联网通信网络。

网络通信模块(11)将故障状态记录模块(9)提供的故障记录数据，通过联网通信网络，按照规定的通信协议，在计量电流互感器发生故障时，及时向局内监控中心计算机发送故障信息，对计量电流互感器故障实现实时、快速报警，同时向上位机传送故障状态记录模块(9)中的各种数据记录，并能接收上位机指令，修改故障状态记录模块(9)中的运行参数，以及对时钟模块(8)进行时钟校对。

本发明提供的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，与现有计量电流互感器检测方法及装置相比，可有效解决在电能计量中其它相关计量器具发生故障，以及电网电压的有无和负载电流的大小变化时对计量电流互感器故障实时在线检测结果的真实性和确定性的影响。此外，本发明提供的检测方法及装置可在高低压配电电网的各种运行方式下对计量电流互感器故障实现实时在线检测，既可作为电能计量中其它相关计量器具的功能扩展模块，也可单独构成计量电流互感器故障检测装置。

Claims (8)

1.一种计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，它由高频激励模块(1)、信号耦合模块(2)、信号采样模块(3)、信号处理模块(4)、故障判断模块(5)、故障状态输出模块(6)、电源模块(7)、时钟模块(8)、故障状态记录模块(9)、故障状态显示模块(10)、网络通信模块(11)等模块组成，其特征在于，高频激励模块(1)用于发生高频激励信号，并向信号耦合模块(2)提供高频激励信号，同时向信号处理模块(4)提供基准信号。信号耦合模块(2)与高频激励模块(1)、信号采样模块(3)相连，用于隔离计量电流互感器的强电回路和高频激励模块(1)的弱电回路以及信号采样模块(3)的弱电回路；信号耦合模块(2)还将高频激励模块(1)的高频激励信号耦合输出给计量电流互感器的强电回路，并将计量电流互感器强电回路的高频反馈信号耦合给信号采样模块(3)。信号采样模块(3)用于对信号耦合模块(2)提供的计量电流互感器强电回路的高频反馈信号进行实时在线信号采样、放大、滤波、整形等处理后向信号处理模块(4)提供反馈信号。

2.按照权利要求1所述的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，其特征在于，信号处理模块(4)与高频激励模块(1)、信号采样模块(3)相连，将高频激励模块(1)提供的基准信号进行模数转换等处理，并将信号采样模块(3)提供的反馈信号进行模数转换、数字滤波、傅立叶转换等处理后，将处理后的基准信号和反馈信号送至故障判断模块(5)。故障判断模块(5)与信号处理模块(4)相连，对信号处理模块(4)输出的信号进行分析判断，当计量电流互感器出现故障时，自动对故障类型及相别进行分类判断，并将判断结果送至故障状态输出模块(6)。

3.按照权利要求1所述的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，其特征在于，故障状态输出模块(6)与故障判断模块(5)相连，当计量电流互感器发生故障时，故障状态输出模块(6)按照标准数据格式，输出计量电流互感器故障类型及发生相别。

4.按照权利要求1所述的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，其特征在于，故障状态记录模块(9)与故障判断模块(5)、时钟模块(8)相连，时钟模块(8)用于提供当前时间。当计量电流互感器发生故障时，记录故障的起止时间、故障类型、发生相别。

5.按照权利要求1所述的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，其特征在于，故障状态显示模块(10)，它由汉字库和汉字液晶显示器两部分组成，故障状态显示模块(10)与故障状态记录模块(9)相连，当故障发生或需查阅相关故障时，可以汉字和数字两种方式显示相关故障。

6.按照权利要求1所述的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，其特征在于，网络通信模块(11)与时钟模块(8)、故障状态记录模块(9)相连，通过网络通信模块(11)，按照相关标准规定的通信协议，在计量电流互感器发生故障时，及时向局内监控中心计算机发送故障信息。

7.按照权利要求1所述的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，其特征在于，电源模块(7)为计量电流互感器故障实时在线检测装置提供工作电源，工作电源的相关部件中包含有电源变换器、稳压器及后备蓄电池组，当计量电流互感器故障实时在线检测装置外部供电电源失电时，电源模块(7)启动后备蓄电池组检测计量电流互感器的各类故障。

8.按照权利要求1所述的计量电流互感器故障实时在线检测方法及装置，其特征在于，检测方法及装置可在高低压配电电网中实现对计量电流互感器故障的实时在线检测，既可作为电能计量中其它相关计量器具的功能扩展模块，也可单独构成计量电流互感器故障检测装置。

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