一种电流互感器开路保护方法

技术领域

本发明涉及CT开路技术领域，特别涉及一种电流互感器开路保护方法。

背景技术

电流互感器(CT)开路通常是指CT一次侧有电流输入，但二次侧有互感器输出信号。可能出现开路的原因有很多，可能是电路链接松散、CT二次侧线圈开路、变压器短路等。但无论出现什么问题，都需要对其进行修复或更换。在实际应用中，CT开路可能会导致电流传感器无法正常工作，或者给相关设备带来过电压的风险，导致设备损坏。一些使用CT的应用中，比如电力系统测量和保护系统，如果CT开路，会导致无法准确测量电流或保护装置无法正确触发，从而导致事故发生。

因此，我们有必要考虑一种有效可靠的方法，来杜绝电流互感器开路带来的风险。

发明内容

本发明提供一种电流互感器开路保护方法，用以解决上述背景技术中CT开路，会导致无法准确测量电流或保护装置无法正确触发，从而导致事故发生的情况。

本申请提出了一种电流互感器开路保护方法，所述方法包括：

将电流互感器二次绕组与串联的TVS瞬态二极管和限流电阻并联，并串联于仪器仪表；

通过TVS瞬态二极管对电流互感器二次绕组进行反向瞬态高能量电压监测；

根据反向瞬态高能量电压监测，当TVS瞬态二极管的两极存在反向瞬态高能量电压时，TVS瞬态二极管由高阻抗变为低阻抗，将电压箝处于预设值。

具体的，所述限流电阻为滑动变阻器、热敏电阻或电位器；其中，

滑动变阻器连接有滑动旋钮；

热敏电阻连接有温感电路；

电位器连接微处理器。

具体的，所述滑动旋钮包括固定控制和远程控制：其中，

当固定控制时，通过旋钮组件旋转控制；

当远程控制时，通过上位机获取旋钮档位的当前位置和目标位置，并向单片机发送旋钮的当前位置和目标位置；

单片机基于旋钮当前位置和目标位置，向驱动器发送脉冲信号和转向信号；其中，

脉冲信号包括旋钮转动到目标位置的转动角度和速度；

转向信号包括旋钮转动到目标位置的转动方向控制参数；

驱动器根据脉冲信号和转动信号，控制双向马达按照转动角度、速度和转动方向信息转动，双向马达带动旋钮组件的联轴器的转动，使旋钮组件从当前位置转动到目标位置。

具体的，所述限流电阻连接有主动变阻电路和被动变阻电路；其中，

主动变阻电路通过温度传感器对当前环境进行温度感应，并根据温度感应确定限流电阻的阻值；其中，

主动变阻电路包括环境温度传感器和第一微处理器，第一微处理器与限流电阻连接；其中，

主动变阻电路连接限流电阻时，限流电阻为热敏电阻或电位器；

被动变阻电路通过电流互感器二次绕组连接的仪表设备确定电位器的阻值；其中，

被动变阻电路包括与上位认证机和第二微处理器，第二微处理器与限流电阻和仪表设备连接。

具体的，所述主动变阻电路包括如下变阻步骤：

根据温度传感器，获取实时环境温度，判断实时环境温度下电流互感器二次侧电压变化数据，并预设间隔时间生成基于环境温度和电流互感器二次侧电压变化数据的同时态变化曲线；

基于同时态变化曲线和预设表征热模型，确定限流电阻的阻抗变化曲线，其中，

预设表征热模型包含环境温度和限流电阻的对应调节矩阵；

基于阻抗变化曲线、环境温度和第一微处理器来推定限流电阻的目标阻值，并控制限流电阻的阻值调节为目标阻值。

具体的，所述被动变阻电路包括如下变阻步骤：

在仪器仪表通过上位认证机进行认证之后，确定仪器仪表的型号；

根据仪器仪表的型号，确定对应的最优阻值；

根据最优阻值通过第二微处理器调节电位器的实时阻值。

具体的，所述电位器还用于通过第一微处理器或第二微处理器连接电流互感器二次绕组的接入端，并获取接入端的的输入电压；其中，

当输入电压稳定时，调节电位器进行基准阻值；

当输入电压异常时，调节电位器变动。

具体的，所述电压异常包括：欠压检测和过压检测；其中，

欠压检测和过压检测由第一微处理器和第二微处理器同步检测，第一微处理器输出欠压检测信号，第一微处理器和第二微处理器同步设置过压点。

具体的，所述欠压检测包括：

获取电流互感器二次绕组接入端的检测信号，对电流互感器二次绕组接入侧两端的接入电压进行分压，得到检测电压；其中，

检测信号为第一电平信号或第二电平信号

第一电平信号用于指示电流互感器二次绕组处于欠压状态

第二电平信号用于指示电流互感器二次绕组未处于欠压状态；

第一微处理器获取分压后的第一分压电压，第二微处理器获取分压后的第二分压电压；

当第一分压电压小于预设的第一阈值电压时，电流互感器二次绕组的接入端输出第一电平信号；其中，

第一阈值电压设置在第一微处理器中，第一阈值电压为电流互感器运行的最低电压的一半，第二分压电压高于第一阈值电压；

当第一分压电压大于或等于预设的第一阈值电压且小于预设的第二阈值电压，且第二分压电压大于或等于预设的第二阈值电压时，电流互感器二次绕组的接入端输出第二电平信号；其中，

第二阈值电压为设置在第二微处理器中，第二阈值电压为电流互感器运行的最高电压的一半，第一分压电压低于最高电压。

具体的，所述过压检测：

第一微处理器或第二微处理器控制输入电压进行分压的分压电路开启与关断；其中，

第一微处理器和第二微处理器连接有过压比较器；

通过控制的分压电路和过压比较器的工作状态，进而控制第一微处理器或第二微处理器在电流互感器的过压点附近生成过压信号。

本发明的有益效果在于:

(1)本申请能够实现瞬间下降高阻抗变化为低阻抗，从而吸收浪涌功率，使得浪涌功率不会导致仪器仪表电压过高。

(2)本申请因为结构简单，所以响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小。

(3)在二次回路出现短路时，能够实现瞬间的高压触发，使得保护电路动作导通，使得没有高压风险。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种电流互感器开路保护方法的方法流程图；

图2为本发明实施例中的电路组成图；

图3为本发明实施例中瞬态电压和钳位电压的示意图；

图4为本发明实施例中滑动变阻器的变阻控制示意图；

图5为本发明实施例中主动变阻和被动变阻的线路意图；

图6为本发明实施例中欠压和过压检测线路连接图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图1所示，本实施例提出的电流互感器开路保护方法，包括如下步骤：

步骤1：将电流互感器二次绕组与串联的TVS瞬态二极管和限流电阻并联，并串联于仪器仪表；

步骤2：通过TVS瞬态二极管对电流互感器二次绕组进行反向瞬态高能量电压监测；

步骤3：根据反向瞬态高能量电压监测，当TVS瞬态二极管的两极存在反向瞬态高能量电压时，TVS瞬态二极管由高阻抗变为低阻抗，将电压箝处于预设值。

上述技术方案的工作原理为：

如附图2和附图3所示，在电流互感器二次侧，并联接入特定型号的TVS瞬态二极管和限流电阻，组成简单有效的电流互感器的开路保护电路，TVS瞬态二极管是一种二极管形式的高效能保护器件，限流电阻是一种限制电流过大的组件，用于防止瞬间电流过大，烧坏TVS瞬态二极管、仪器仪表和电流互感器；

当电流互感器的两侧出现瞬态高能量电压的时候，这个电压会同步施加到TVS瞬态二极管的两侧，当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收预设区间(最高可达数千瓦)的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

因为本申请对应的电路器件很少，所以响应速度快、但是限流电阻和TVS瞬态二极管的并联，使得瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制，无损坏极限(因为限流电阻可以变化，所以，没有损坏的极限)、体积小等优点。

当电流互感器二次侧完好接入仪器仪表的时候，保护电路两端电压非常小，不足以令保护电路导通，电流互感器二次侧电流全部不能流入保护电路，全部用于二次回路的输出。

但是，若外部二次回路出现短路的瞬间，保护电路即瞬间被高电压触发，令保护电路动作导通。则电流互感器几乎没有机会产生任何二次开路高压的风险。

上述技术方案的有益效果在于:

(1)本申请能够实现瞬间下降高阻抗变化为低阻抗，从而吸收浪涌功率，使得浪涌功率不会导致仪器仪表电压过高。

(2)本申请因为结构及其简洁，因此响应速度快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制，无损坏极限、体积小。

(3)在二次回路出现短路时，能够实现瞬间的高压出发，使得保护电路动作导通，使得没有高压风险。

具体的，所述限流电阻为滑动变阻器、热敏电阻或电位器；其中，

滑动变阻器连接有滑动旋钮；

热敏电阻连接有温感电路；

电位器连接微处理器。

上述技术方案的工作原理为：

如附图4所示，本申请在具体实施的过程中，限流电阻可以采用三种不同的方案进行限流控制

当采用滑动变阻器时，此时可以实现区间化调节限流电阻的阻止，从而电压箝位处于对应的箝位区间，适用于人工调控的场景；

当采用热敏电阻时，根据环境温度的升高，限流电阻的阻值增大，此时可以基于环境温度的升高，提高电压箝位，从而，防止在高温环境中，因为环境变化温度变化，大部分电子元器件，特别是半导体电子元器件的击穿特性都会增大；通过热敏电阻，就会增大限流电阻阻值，击穿电压就会降低，适用于高温场景；

当当采用电位器的时候，就可以通过数字输入的形式，大幅度调节阻抗，进而实现数字化控制，适用于智能控制场景；

本申请可以通过滑动变阻器、热敏电阻或电位器进行限流电阻的阻值控制，调节瞬态冲击电压的适应范围。

上述技术方案的有益效果在于：

如附图4所示，本申请通过滑动变阻器的滑动旋钮，以及基于高温自动变阻热敏电阻和基于数字控制电位器实现三中不同限流控制方式，可以实现对对限流电阻阻值调整，从而在进行瞬间下降高阻抗变化为低阻抗，实现不同区间的调整，适合更多的应用实施环境。

具体的，所述滑动旋钮包括固定控制和远程控制：其中，

当固定控制时，通过旋钮组件旋转控制；

当远程控制时，通过上位机获取旋钮档位的当前位置和目标位置，并向单片机发送旋钮的当前位置和目标位置；

单片机基于旋钮当前位置和目标位置，向驱动器发送脉冲信号和转向信号；其中，

脉冲信号包括旋钮转动到目标位置的转动角度和速度；

转向信号包括旋钮转动到目标位置的转动方向控制参数；

驱动器根据脉冲信号和转动信号，控制双向马达按照转动角度、速度和转动方向信息转动，双向马达带动旋钮组件的联轴器的转动，使旋钮组件从当前位置转动到目标位置。

上述技术方案的工作原理为：

如附图4所示，在通过滑动变阻器进行变阻实现电压箝位变动的过程中，对滑动旋钮进行旋转控制，进而控制滑动变阻器进行变阻，在滑动变阻器的控制过程中，采用远程控制或固定控制两种方式，使得滑动变阻器的阻值变化。

在固定控制的过程中，通过旋钮组件的旋转进行调节电阻，也是最常见的常规方式，旋转组件采用无段落式旋纽组件；

在远程控制的过程中，上位机通过连接旋钮组件，通过记录旋转组件的旋转方向和旋转圈数，确定旋钮档位，进而确定旋钮的当前位置(通过当前旋转的圈数和方向相对于初始旋钮位置的差值，确定当前位置)，进而通过旋钮的脉冲调节信号进行旋钮的旋转，进而通过单片机控制电机控制电机，实现滑动变阻器的阻值控制，实现对阻值的调整；驱动器可以驱动双向马达按照不同的方向进行旋转(正向旋转和反向旋转)，本申请采用的马达是低速马达，从而实现阻值的调节。

上述技术方案的有益效果在于：

(1)固定的调节的时候通过旋转组件的旋转控制，控制结果更加准确；

(2)在远程调节的时候，通过脉冲信号驱动电机进行转动从而调整阻值，适用于远程调整，更加方便。

具体的，所述限流电阻连接有主动变阻电路和被动变阻电路；其中，

主动变阻电路通过温度传感器对当前环境进行温度感应，并根据温度感应确定限流电阻的阻值；其中，

主动变阻电路包括环境温度传感器和第一微处理器，第一微处理器与限流电阻连接；其中，

主动变阻电路连接限流电阻时，限流电阻为热敏电阻或电位器；

被动变阻电路通过电流互感器二次绕组连接的仪表设备确定电位器的阻值；其中，

被动变阻电路包括与上位认证机和第二微处理器，第二微处理器与限流电阻和仪表设备连接。

上述技术方案的工作原理为：

如附图5所示，本申请可以通过主动变阻电路和被动变阻电路控制限流电阻进行阻值变化；

主要基于温度感应和仪表设备的设备特性，实现限流电阻的阻值变化调控，进而可以实现自动化的变动瞬态电压的冲击电压范围，适用的电压设备更多。

主动变阻电路通过温度传感器进行温度感应，根据温度感应判断电位器的实时阻值；

然后第一微处理器基于温度传感信号进行实时反馈的实时电位器阻值自动调整。

被动变阻电路通过上位机和第二微处理器，进行被动控制，实现人工阻值调整，每一种不同的仪表设备，可以设置特定的限流电阻的阻值。

上述技术方案的有益效果在于：

(1)通过主动变阻电路可以实现自动化的电位器阻值调整，从而实现动态调整浪涌功率的冲击区间；

(2)通过被动变阻电路，可以实现远程处理和特定仪表设备的特定限流电阻阻值标定认证控制，从而使得阻值变化更加放便。

具体的，所述主动变阻电路包括如下变阻步骤：

根据温度传感器，获取实时环境温度，判断实时环境温度下电流互感器二次侧电压变化数据，并预设间隔时间生成基于环境温度和电流互感器二次侧电压变化数据的同时态变化曲线；

基于同时态变化曲线和预设表征热模型，确定限流电阻的阻抗变化曲线，其中，

预设表征热模型包含环境温度和限流电阻的对应调节矩阵；

基于阻抗变化曲线、环境温度和第一微处理器来推定限流电阻的目标阻值，并控制限流电阻的阻值调节为目标阻值。

上述技术方案的原理在于：

如附图5所示，在进行主动变阻的过程中，温度传感器能够根据环境的变化通过温度数据表征热模型来实现对温度数据的实时反馈，进而通过同时态变化曲线和调节矩阵，实现限流电阻的阻值动态变化调整。

温度传感器检测实时温度，当实时温度一直处于升高的时候，电流互感器二次侧电压就会提高，预设时间间隔是检测时间用于判断在这一段时间内，环境温度和电流互感器二次侧电压是否处于相同的变化趋势，进而生成同时态变化曲线(同一时间点，环境温度和电压的变化状态)；进而通过预设表征热模型(用于表示环境温度变化下，不同环境温度对应的限流电阻需要调节达到的值)和同时态变化曲线，确定限流电阻的目标阻值，进而确定对应的目标阻值。

上述技术方案的有益效果在于：

本申请通过主动变阻控制，从而实现了阻值的动态调整变化控制。

具体的，所述被动变阻电路包括如下变阻步骤：

在仪器仪表通过上位认证机进行认证之后，确定仪器仪表的型号；

根据仪器仪表的型号，确定对应的最优阻值；

根据最优阻值通过第二微处理器调节电位器的实时阻值。

具体的，所述电位器还用于通过第一微处理器或第二微处理器连接电流互感器二次绕组的接入端，并获取接入端的的输入电压；其中，

当电压稳定时，调节电位器进行基准阻值；

当电压异常时，调节电位器变动。

上述技术方案的原理在于：

如附图5所示，本申请的被动变阻电路通过上位认证机的认证处理之后，基于仪器仪表的型号确定阻值，进而实现电位器的实时阻值调节。

上述技术方案的有益效果在于：

基于上位认证机，可以实现对电位器的动态远程调整。

具体的，所述电压异常包括：欠压检测和过压检测；其中，

欠压检测和过压检测由第一微处理器和第二微处理器同步检测，第一微处理器输出欠压检测信号，第一微处理器和第二微处理器同步设置过压点。

本申请只进行过压和欠压两种检测，从而判断特定的电压异常，第一微处理器用于单独进行欠压检测，而过压检测是第一微处理器和第二微处理器同步进行检测，从而实现输入电压异常的判定。

优选的，所述欠压检测包括：

获取电流互感器二次绕组接入端的检测信号，对电流互感器二次绕组接入侧两端的接入电压进行分压，得到检测电压；其中，

检测信号为第一电平信号或第二电平信号

第一电平信号用于指示电流互感器二次绕组处于欠压状态

第二电平信号用于指示电流互感器二次绕组未处于欠压状态；

第一微处理器获取分压后的第一分压电压，第二微处理器获取分压后的第二分压电压；

当第一分压电压小于预设的第一阈值电压时，电流互感器二次绕组的接入端输出第一电平信号；其中，

第一阈值电压设置在第一微处理器中，第一阈值电压为电流互感器运行的最低电压的一半，第二分压电压高于第一阈值电压；

当第一分压电压大于或等于预设的第一阈值电压且小于预设的第二阈值电压，且第二分压电压大于或等于预设的第二阈值电压时，电流互感器二次绕组的接入端输出第二电平信号；其中，

第二阈值电压为设置在第二微处理器中，第二阈值电压为电流互感器运行的最高电压的一半，第一分压电压低于最高电压。

上述技术方案的原理在于：

如附图6所示，本申请在进行欠压检测的过程中，通过对电流互感器二次绕组接入侧的电压进行分压处理，确定了具体的检测电压结果。

分压检测的目的是为了能够通过第一微处理器获取分压后的第一分压电压，而第二微处理器获取分压后的第二分压电压；为了保证欠压检测的准确性，分压时，分别设定了第一阈值电压和第二阈值电压，从而判定是否欠压；但是，在没有处于欠压状态时，可能存在处于过压状态。

在欠压状态的报警上，通过第一电平信号和第二电平信号判断接入电压在驱动电流互感器的时候是否处于欠压状态，通过第一电平信号和第二电平信号的反应阈值电压对比结果，进而确定具体欠压判定结果，第一电平信号和第二电平信号分别通过第一微处理器和第二微处理器发出。

具体的，所述过压检测：

第一微处理器或第二微处理器控制输入电压进行分压的分压电路开启与关断；其中，

第一微处理器和第二微处理器连接有过压比较器；

通过控制的分压电路和过压比较器的工作状态，进而控制第一微处理器或第二微处理器在电流互感器的过压点附近生成过压信号。

上述技术方案的工作原理为：

通过压检测，可以根据过压信号，瞬间控制电位器的阻值，防止过压导致开路出现异常。

本申请的过压检测是通过，过压比较器的状态判定，当分压成功，且过压比较器输出过压信号，判断为过压状态，在没有过压时，过压比较器处于默认状态，过压信号基于过压比较器的过压点生成过压信号，实现过压判定，过压比较器的两个输入比较端，一端接入第二分压电压，另一端接入第二阈值电压。

上述技术方案的有益效果在于：

本申请可以实现过压判定，基于过压比较器，设置过压点，从而是实现过压的定点判定。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。