一种便携式电流互感器极性校验仪及其校验方法

技术领域

本发明涉及极性校验技术领域，具体涉及一种便携式电流互感器极性校验仪及其校验方法。

背景技术

在电力系统的各类设备的继电保护装置中都需要电流作为故障判据，有的保护需要确定电流的方向来判断是正方向故障，或是反方向故障。当故障满足正方向故障时，保护动作跳闸，当故障满足反方向故障时，保护不动作。如果极性判断、分辨错误，在正方向故障时，保护拒动，会造成事故的扩大。所以确定电流方向的正确性显得尤为重要。

现有的电流互感器的极性校验仪器大多集成在电流测试仪中，其缺陷就是设备质量太重，而且需要将仪器与电流互感器极性校验仪的一、二次回路通过电线连接，线路连接长度有限，只能适应有限的场合，若想对室外开关到控制室内保护屏之间电流端子的极性正确性进行校验是根本不可能。

另一种就是用电池瞬间加于一次侧电压，看二次侧电压表偏转方向的方法及其类似的方法，此类方法缺乏设备给出确定的结果，需要相关人员具备熟练的知识

发明内容

本发明提供了一种便携式电流互感器极性校验仪及其校验方法，以解决现有技术中测试距离短、测试结果判断难的技术问题。

本发明提供了一种便携式电流互感器极性校验仪，包括：加压端、检验端；所述加压端与待测线路一端连接，所述检验端与待测线路另一端连接，所述加压端与所述检验端之间通过无线通信连接；所述加压端用于向待测线路输入电压波；所述检验端用于接收待测线路中的电压波，并根据接收到的电压波幅值的极性与输入的电压波幅值的极性相同或相反来显示电流互感器极性相同或相反。

进一步地，所述加压端包括：电源、基准电压波产生电路、电压限制电路、第一控制器电路、正向加法电路、数模转换电路、乘法器电路、第一无线通信电路、第一触摸显示电路；所述电源给其他各电路供电，所述基准电压波产生电路的输出端以及所述电压限制电路的输出端接入所述正向加法电路的输入端；所述第一控制器电路分别与所述数模转换电路、第一无线通信电路以及第一触摸显示电路连接；所述数模转换电路的输出端以及所述正向加法电路的输出端与所述乘法器电路的输入端连接；所述乘法器电路的输出端接待测线路。

进一步地，所述基准电压波产生电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、二极管D1、双向稳压二极管Uz1，运算放大器U1、运算放大器U2；所述电压限制电路包括：电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、双向稳压二极管Uz、运算放大器U3、运算放大器U4；所述正向加法电路包括：电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、运算放大器U5；所述乘法器电路包括乘法器U6；所述数模转换电路包括：数模转换器U7、电阻R19、电阻R20；

所述运算放大器U1的正极输入端分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端连接，所述运算放大器U1的负极输入端与所述电阻R3的一端连接，所述运算放大器的输出端与所述电阻R8的一端连接；所述电阻R3的另一端接地；所述电阻R2的另一端分别与所述电阻R8的另一端、电阻R10的一端、电阻R9的一端、双向稳压二极管Uz1的一端连接；所述双向稳压二极管Uz1的另一端接地；所述电阻R9的另一端与二极管D1的正极连接；所述二极管D1的负极分别与所述电容C1的一端、电阻R10的一端、运算放大器U2的负极输入端连接；所述运算放大器U2的正极输入端与所述电阻R11的一端连接；电阻R11的另一端接地；所述电阻R1的另一端分别与所述电容C1的另一端、电阻15的一端连接；所述运算放大器U3的负极输入端分别与电阻R9的一端、电阻R10的一端连接，所述运算放大器U3的正极输入端与电阻R11的一端连接；所述电阻R9的另一端分别与所述电阻R8的一端、双向稳压二极管Uz2的一端连接；电阻R8的另一端接电源Vcc；双向稳压二极管Uz2的另一端接地；所述电阻R11的另一端接地；所述运算放大器U3的正极输出端分别与所述电阻R10的另一端、电阻R12的另一端连接；所述运算放大器U4的负极输入端分别与所述电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接，所述运算放大器U4的正极输入端与所述电阻R14的一端连接；所述电阻R14的另一端接地；所述运算放大器U4的正极输出端分别与所述电阻R13的另一端以及电阻R16的一端连接；所述运算放大器U5的正极输入端分别与所述电阻R15的另一端、电阻R16的另一端连接，所述运算放大器U5的负极输入端分别与所述电阻R17的一端、电阻R18的一端连接；所述电阻R17的另一端接地，所述运算放大器U5的正极输出端分别与所述电阻R18的另一端、乘法器U6的一输入端连接；所述第一控制器电路的输出端与所述数模转换器U7的输入端连接；所述数模转换器U7的Vcc端分别与电源Vcc、电阻R19的一端连接，所述数模转换器U7的VREF端分别与所述电阻R19的另一端、电阻R20的一端连接，所述运算放大器U7的输出端与所述乘法器U6的另一输入端连接；所述电阻R20的另一端接地；所述乘法器U6的输出端接待测线路。

进一步地，所述检验端包括：电源、电压检测电路、第二触摸显示电路、第二控制器电路、第二无线通信电路；所述电源分别给其他各电路供电；所述第二控制器电路分别与所述电压检测电路的输出端、第二触摸显示电路以及第二无线通信电路连接；所述电压检测电路的输入端与待测线路连接。

进一步地，所述电压检测电路包括：电阻21、电容C2、数字电压表V1；待测线路的正极与所述电阻R21的一端连接；电阻R21的另一端分别与电容C2的一端、数字电压表V1的正极连接；待测线路的负极分别与所述电容C2的另一端、数字电压表V1的负极连接；所述数字电压表V1的输出端与所述第二控制器电路连接。

本发明还提供了一种便携式电流互感器极性校验仪的校验方法，适用于上述便携式电流互感器极性校验仪，包括如下步骤：

步骤1：将加压端接入待测线路一端，将检验端接入待测线路另一端；

步骤2：加压端和检验端建立远程通信连接，调节加压端输出电压波的电压幅值，加压端输出电压波；

步骤3：校验端接收所述步骤2中的电压波，校验端对电压波进行解调获得电压波的电压值；

步骤4：校验端判断所述步骤3中获取的电压值极性与加压端输出的电压值极性是否相同，当相同时，则电流互感器极性相同；当不同时，则电流互感器极性相反。

进一步地，所述步骤2中调节加压端输出电压波的电压幅值的具体方法如下：

当加压端和检验端建立远程通信连接时，在检验端调节加压端输出电压波的电压幅值；

当加压端和检验端未建立远程通信连接时，在加压端调节加压端输出电压波的电压幅值。

进一步地，在所述步骤1中当加压端接入待测线路一端时，加压端将电压幅值清零。

本发明的有益效果：

本发明将检测装置的加压端和检验端独立设置，通过远程通信建立两者数据交互，可以实现长距离线路检测。本发明通过加压端产生电压波，再经过检验端对电压波进行解调，也可以实现长距离电信号传输，提高检测准确性。本发明通过加压端在电流互感器一次侧施加电压，通过检验端在电流互感器二次侧获取电压，用两侧电压进行相同与否来反应电流互感器两侧极性关系，可以快速、准确给出电流互感器两侧极性关系并显示。本发明以检验端作为主要操控端，在加压端和检验端建立远程通信连接时，通过检验端调节加压端输出电压以及启动检测，可以根据检验端的检测结果随时调整输出电压值，提高检测安全性和准确性。本发明在将加压端接入待测线路是，控制加压端将输出电压清零，避免校验端在接入时产生高电压，提高检测安全性。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明加压端具体实施例电路图；

图2为本发明校验端具体实施例电路图；

图3为本发明加压端装置示意图；

图4为本发明校验端装置示意图；

图5为本发明加压端的基准电压波产生电路产生的电压波形图；

图6为本发明正向加法电路产生的电压波形图；

图7为本发明乘法器电路产生的电压波形图；

图8为电流互感器为减极性时校验端接收的波形图及滤波后的电压图；

图9为电流互感器为加极性时校验端接收的波形图及滤波后的电压图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种便携式电流互感器极性校验仪，包括：加压端、检验端；加压端与待测线路一端连接，检验端与待测线路另一端连接，加压端与检验端之间通过无线通信连接；加压端用于向待测线路输入电压波；检验端用于接收待测线路中的电压波，并根据接收到的电压波幅值的极性与输入的电压波幅值的极性相同或相反来显示电流互感器极性相同或相反。

如图3所示，为加压端的装置盒，装置盒上设有天线1、装置开关2、正向接线端31、负向接线端32、触摸显示器4；触摸显示器4上有加压端输出电压波的电压幅值显示及其幅值加减的调节按钮、启动和停止校验的控制按钮。

加压端包括：电源、基准电压波产生电路、电压限制电路、第一控制器电路、正向加法电路、数模转换电路、乘法器电路、第一无线通信电路、第一触摸显示电路；电源给其他各电路供电，基准电压波产生电路的输出端以及电压限制电路的输出端接入正向加法电路的输入端；第一控制器电路分别与数模转换电路、第一无线通信电路以及第一触摸显示电路连接；数模转换电路的输出端以及正向加法电路的输出端与乘法器电路的输入端连接；乘法器电路的输出端接正向接线端31；第一触摸显示电路接触摸显示器4。触摸显示器4用来控制加压端工作的启动和停止，以及电压值的调节。

如图1所示，基准电压波产生电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、二极管D1、双向稳压二极管Uz1，运算放大器U1、运算放大器U2；电压限制电路包括：电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、双向稳压二极管Uz、运算放大器U3、运算放大器U4；正向加法电路包括：电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、运算放大器U5；乘法器电路包括乘法器U6；数模转换电路包括：数模转换器U7、电阻R19、电阻R20，其中数模转换器U7优选CJMCU-5615芯片；

运算放大器U1的正极输入端分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端连接，运算放大器U1的负极输入端与电阻R3的一端连接，运算放大器的输出端与电阻R8的一端连接；电阻R3的另一端接地；电阻R2的另一端分别与电阻R8的另一端、电阻R10的一端、电阻R9的一端、双向稳压二极管Uz1的一端连接；双向稳压二极管Uz1的另一端接地；电阻R9的另一端与二极管D1的正极连接；二极管D1的负极分别与电容C1的一端、电阻R10的一端、运算放大器U2的负极输入端连接；运算放大器U2的正极输入端与电阻R11的一端连接；电阻R11的另一端接地；电阻R1的另一端分别与电容C1的另一端、电阻15的一端连接；运算放大器U3的负极输入端分别与电阻R9的一端、电阻R10的一端连接，运算放大器U3的正极输入端与电阻R11的一端连接；电阻R9的另一端分别与电阻R8的一端、双向稳压二极管Uz2的一端连接；电阻R8的另一端接电源Vcc；双向稳压二极管Uz2的另一端接地；电阻R11的另一端接地；运算放大器U3的正极输出端分别与电阻R10的另一端、电阻R12的另一端连接；运算放大器U4的负极输入端分别与电阻R12的另一端、电阻R13的一端连接，运算放大器U4的正极输入端与电阻R14的一端连接；电阻R14的另一端接地；运算放大器U4的正极输出端分别与电阻R13的另一端以及电阻R16的一端连接；运算放大器U5的正极输入端分别与电阻R15的另一端、电阻R16的另一端连接，运算放大器U5的负极输入端分别与电阻R17的一端、电阻R18的一端连接；电阻R17的另一端接地，运算放大器U5的正极输出端分别与电阻R18的另一端、乘法器U6的一输入端连接；第一控制器电路的输出端与数模转换器U7的输入端连接；数模转换器U7的Vcc端分别与电源Vcc、电阻R19的一端连接，数模转换器U7的VREF端分别与电阻R19的另一端、电阻R20的一端连接，运算放大器U7的输出端与乘法器U6的另一输入端连接；电阻R20的另一端接地；乘法器U6的输出端接待测线路。

如图4所示，为校验端装置盒，装置盒上设有天线5、装置开关6、正极接线端71、负极接线端72、触摸显示器8、指示灯9。

检验端包括：电源、电压检测电路、第二触摸显示电路、第二控制器电路、第二无线通信电路；所述电源分别给其他各电路供电；所述第二控制器电路分别与所述电压检测电路的输出端、第二触摸显示电路以及第二无线通信电路连接；所述电压检测电路的输入端与待测线路连接；第二触摸显示电路与触摸显示器8连接。

如图2所示，电压检测电路包括：电阻21、电容C2、数字电压表V1；待测线路的正极与电阻R21的一端连接；电阻R21的另一端分别与电容C2的一端、数字电压表V1的正极连接；待测线路的负极分别与电容C2的另一端、数字电压表V1的负极连接；数字电压表V1的输出端与第二控制器电路连接。

第一控制器电路、第二控制器电路可由STC15W4K32S4芯片及其外围电路构成；第一远程通信电路、第二远程通信电路可由HC-12蓝牙芯片及其外围电路构成。

本发明使用方法和工作原理如下：

步骤1：将加压端接入待测线路一端，将加压端将电压幅值清零，将检验端接入待测线路另一端；

步骤2：加压端和检验端建立远程通信连接，

当加压端和检验端建立远程通信连接时，在检验端通过触摸显示器8调节电压幅值，第二控制器电路将设置好的电压幅值通过第二远程通信电路发送至第一控制器电路来实现对加压端输出电压幅值的调节；

当加压端和检验端未建立远程通信连接时，在加压端通过触摸显示器4调节电压幅值；

当加压端和检验端建立远程通信连接时，由校验端启动加压端产生电压波；当加压端和校验端未建立远程通信连接时，由加压端自行启动产生电压波；

加压端启动后：基准电压波产生电路产生如图5所示的锯齿形电压波，电路通过双向稳压二极管Uz1提供基准电压，输出的锯齿形电压波电压幅值UL为UL＝Uz1×R1/R2，可以通过调节R1、R2的比值和Uz1的配合，使得锯齿形电压波的电压幅值UL＝0.5V。电压限制电路通过两个反向比例运算电路输出电压为Uz2×R1/R2的直流电压。基准电压波产生电路产生的锯齿形电压波和电压限制电路产生的直流电压经过正向加法电路进行相加，得到如图6所示的电压上下限为0～+2UL电压幅值的锯齿形电压波，当UL＝0.5V时，此时锯齿形电压波的电压幅值为0～1V。由于正向加法电路输出的锯齿形电压波的电压幅值较小，在待测线路传播中会有损耗或干扰，会导致校验端接收的准确性降低，所以需要给锯齿形电压波增压，增压的幅度就可以通过触摸显示器上的电压调节按钮进行幅度为0.01V的电压调整。第一控制器电路将接收到的由第二控制器电路发送的电压幅值调节幅度或触摸显示器4提供的调节幅度发送至数模转换电路进行数模转换，将表示电压幅值的数字信号转换成电压幅值的模拟信号，CJMCU-5615芯片的模拟电压输出范围为0～2VREF，通过电阻分压可以得到VREF＝2.5V。数模转换电路输出的电压幅值模拟信号和正向加法电路的输出锯齿形电压波一起接入乘法器电路进行相乘，乘法器电路输出如图7所示的电压上下限为0～U0电压幅值的锯齿形电压波。

步骤3：校验端接收所述步骤2中的锯齿形电压波，当电压互感器为减极性时，电压互感器两次侧同相，二次侧不会改变锯齿形电压波，校验端所接收到的锯齿形电压波如图8(a)所示，为0～U0电压幅值的锯齿形电压波；当电压互感器为加极性时，电压互感器两次侧反相，二次侧会改变锯齿形电压波，校验端所接收到的锯齿形电压波如图9(a)所示，为0～-U0电压幅值的锯齿形电压波。校验端通过RC整流电路对锯齿形电压波进行整流，获得接收到的锯齿形电压波的电压值，如图8(b)、9(b)所示，此时电压值为U0或-U0；

步骤4：校验端判断在连续2秒内所述步骤3中获取的电压值极性与加压端输出的电压值极性是否相同，当相同时，即校验端接收到U0电压值时，电流互感器极性相同；当不同时，即校验端接收到-U0电压值时，电流互感器极性相反。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。