一种ct极性检测仪及其检测方法
阅读说明：本技术 一种ct极性检测仪及其检测方法 (CT polarity detector and detection method thereof ) 是由 柳明 廖华 苏晓 朱伟 姜宪彬 李黄河 何山 兰福生 邱杰昌 崔堂山 曹超 陈 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种CT极性检测仪及其检测方法,CT极性检测仪包括电源模块、处理器、采样电阻、AD采样单元、放大电路、极性检测电路、电压显示单元和LED显示单元,所述电源模块分别连接处理器和CT一次绕组,CT二次绕组连接所述采样电阻,所述采样电阻分别连接所述AD采样单元和所述放大电路,所述AD采样单元连接所述处理器,所述处理器连接所述LED显示单元,所述放大电路连接所述电压显示单元以及极性检测电路,所述极性检测电路连接所述处理器。本发明的CT极性检测仪,实现瞬间接通后自动关断锂电池供电电源从而保护电池。(The invention discloses a CT polarity detector and a detection method thereof, wherein the CT polarity detector comprises a power supply module, a processor, a sampling resistor, an AD sampling unit, an amplifying circuit, a polarity detection circuit, a voltage display unit and an LED display unit, the power supply module is respectively connected with the processor and a CT primary winding, a CT secondary winding is connected with the sampling resistor, the sampling resistor is respectively connected with the AD sampling unit and the amplifying circuit, the AD sampling unit is connected with the processor, the processor is connected with the LED display unit, the amplifying circuit is connected with the voltage display unit and the polarity detection circuit, and the polarity detection circuit is connected with the processor. The CT polarity detector of the invention realizes that the power supply of the lithium battery is automatically turned off after instant connection, thereby protecting the battery.)
技术领域
本发明属于电绕组的测试技术领域，具体涉及一种CT极性检测仪及其CT极性检测方法。
背景技术
电流互感器(CT)是电力系统重要的电气件，它承担着高、低压系统之间的隔离及高压量向低压量转换的职能。其接线的正确与否，对系统的保护、测量、计量等设备的正常工作有着极其重要的意义。在新安装CT及投运或更换CT二次电缆时，测量CT极性的正确性，已经是继电保护工作人员必不可少的工作程序。
传统CT极性测量方法使用电池与指针表，通过短接电池然后看指针表摆动判断极性，现象瞬间就消失，而且对电池的损耗比较大，便捷性较差。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中存在的问题，提供一种CT极性检测仪及其CT极性检测方法，通CT极性检测仪能够对试验进行数据采样分析，能将试验结果记录在显示屏上方便记录试验结果，也可以通过指针表实时观察试验指针摆动效果。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种CT极性检测仪，包括电源模块、处理器、采样电阻、AD采样单元、放大电路、极性检测电路、电压显示单元和LED显示单元，所述电源模块分别连接处理器和CT一次绕组，CT二次绕组连接所述采样电阻，所述采样电阻分别连接所述AD采样单元和所述放大电路，所述AD采样单元连接所述处理器，所述处理器连接所述LED显示单元，所述放大电路连接所述电压显示单元以及极性检测电路，所述极性检测电路连接所述处理器；其中，所述电源模块包括锂电池供电电路、锂电池充电电路和市电转换供电电路，所述锂电池供电电路包括第一锂电池供电电路和第二锂电池供电电路，所述第一锂电池供电电路连接CT一次绕组，所述第二锂电池供电电路连接所述处理器，所述锂电池充电电路包括第一锂电池充电电路和第二锂电池充电电路，所述第一锂电池充电电路连接所述第一锂电池供电电路，所述第二锂电池充电电路连接所述第二锂电池供电电路，所述市电转换供电电路分别连接所述第一锂电池充电电路、第二锂电池充电电路以及CT一次绕组；所述CT一次绕组与所述第一锂电池供电电路以及所述市电转换供电电路分别设置有开关器件，所述开关器件连接所述处理器。
可选地，所述第一锂电池充电电路和所述第二锂电池充电电路均采用TC4056。
可选地，所述第二锂电池供电电路与处理器之间还连接有升压型开关稳压器和低压差电压调节器。
可选地，所述升压型开关稳压器采用ME2109，所述低压差电压调节器采用LM1117。
可选地，所述第一锂电池充电电路和第二锂电池充电电路中均设置有锂电池保护集成电路，所述锂电池保护集成电路采用DW01。
可选地，所述的开关器件采用场效应管。
一种利用如前面所述的CT极性检测仪的CT极性检测方法，包括以下步骤：第一锂电池供电模块和市电转换供电电路可选择任意一种供电方式向CT一次绕组供电；CT二次绕组一侧通过采样电阻获取采样信号，采样信号一方面通过AD采样单元进行转换后向处理器发送测试信号，处理器接收处理器发送的测试信号后通过开关器件关断连接CT一次绕组的供电；采样信号另一方面通过放大电路放大后的信号利用电压显示单元显示，电压显示单元显示时可观察电压指针摆动情况，以判断CT极性；经过放大电路后的信号同时还通过极性检测电路处理为处理器的AD采样器提供输入信号，最后通过处理器来判断CT极性。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的CT极性检测仪及其检测方法，可以通过连接市电进行极性检测，也可以没有外部电源情况下通过锂电池提供电源进行检测；对短接电池产生试验电流时，能够通过AD采样单元提供测试信号，从而能够实现瞬间接通后自动关断锂电池供电电源从而保护电池，锂电池设置有充电电源，充一次电能够多次使用。
附图说明
图1是本发明的CT极性检测仪的电路原理框图；
图2是本发明的CT二次绕组的连接电路图；
图3是本发明的极性检测电路的电路图；
图4是本发明的第一锂电池充电电路的电路图；
图5是本发明的第二锂电池充电电路的电路图；
图6是本发明的5V供电电路图；
图7是本发明的3.3V供电电路图；
图8是本发明的锂电池充电保护电路。
附图标记：100-电源模块，101-市电转换供电电路，102-第一锂电池充电电路，103-第一锂电池供电电路，104-第二锂电池充电电路，105-第二锂电池供电电路，106-开关器件，300-采样电阻，400-放大电路，500-AD采样单元，600-电压显示单元，700-极性检测电路，800-处理器，900-LED显示单元。
具体实施方式
参照图1，本发明的CT极性检测仪，包括电源模块100、处理器800、采样电阻300、AD采样单元500、放大电路400、极性检测电路700、电压显示单元600和LED显示单元900，电源模块100分别连接处理器800和CT一次绕组，CT二次绕组连接采样电阻300，采样电阻300分别连接AD采样单元500和放大电路400，AD采样单元500连接处理器800，处理器800连接LED显示单元900，放大电路400连接电压显示单元600以及极性检测电路700。由电源模块100提供CT一次绕组电源，CT二次绕组一端通过连接采样电阻300完成采样信号。如图2所示，本实施例中，处理器800采用stm32单片机，电压显示单元600采用电压表，放大电路400本实施例中采用三极管Q，AD采样单元500采用光耦U15，采样信号可以通过AD采样单元500，也就是光耦U15，转换后传输至处理器800，处理器800能够通过该信号来获得电源接通，然后瞬时输出控制信号来控制CT一次绕组的电源，从而保护电源。采样信号还可通过放大电路400，也就是三极管Q进行放大，然后接入电压显示单元600，也就是电压表，通过人工观察的办法观察电压表的指针偏转情况，从而判断CT二次绕组的电缆连接是否正确。经过三极管Q的信号，同时还连接至极性检测电路700，通过极性检测电路700的放大处理后，输入至处理器800，为处理器800的AD采样器提供输入。
如图3所示，极性检测电路700包括依次连接的第一放大器和第二放大器，第一放大器采用OP2177，第二放大器采用TL072JFET。OP2177由极高精度的放大器组成，具有极低失调电压和漂移、低输入偏置电流、低噪声及低功耗等特性。使用1000pF以上容性负载时输出稳定，无需外部补偿。电源电压为30V时，每个放大器的电源电流小于500μA。其内置500Ω串联电阻可以保护输入信号，允许输入信号电平高出电源电压若干伏，并保证无反相。TL072JFET输入运算放大器在单片集成电路中集成了匹配良好的高压JFET和双极晶体管。这些器件具有高压摆率、低输入偏置和失调电流以及低失调电压温度系数，用于组成CT极性检测电路700，并为CPU的AD采样器提供输入。TPS60403是具有固定250kHz操作的60mA充电泵电压反向器，用于为运放提供-5V电源。
电源模块100包括锂电池供电电路、锂电池充电电路和市电转换供电电路101，锂电池供电电路包括第一锂电池供电电路103和第二锂电池供电电路105，第一锂电池供电电路103连接CT一次绕组，第二锂电池供电电路105连接处理器800，锂电池充电电路包括第一锂电池充电电路102和第二锂电池充电电路104，第一锂电池充电电路102连接第一锂电池供电电路103，第二锂电池充电电路104连接第二锂电池供电电路105，市电转换供电电路101分别连接第一锂电池充电电路102、第二锂电池充电电路104以及CT一次绕组；CT一次绕组与第一锂电池供电电路103以及市电转换供电电路101分别设置有开关器件106，开关器件106连接处理器800。
CT一次绕组所连接的电源，可以是又市电转换供电电路101直接提供的电源，也可以通过第一锂电池供电电路103来进行供电。其中，市电转换供电电路101主要是将220V的交流电转换为直流5V-20A,然后可直接供其他5V器件使用，也可以通过降压电路降为3.7V直流电路供其他3.7V器件使用，市电转换供电电路101可以采用现有电路结构来实现，本实施例不做过多赘述。本实施例的CT极性检测仪能够在没有供给市电的场所，通过锂电池供电的方式来完成CT极性检测。
第一锂电池充电电路102如图4所示，第二锂电池充电电路104如图5所示，两个充电电路均采用TC4056充电IC，TC4056是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电IC。
本实施例采用两组锂电池形成两组锂电池供电电路，即第一锂电池供电电路103和第二锂电池供电电路105，第一锂电池供电电路103连接CT一次绕组，用于向CT供电；第二锂电池供电电路105连接处理器800,用于向处理器800供电，从而能够有效防止互相干扰。第一锂电池供电电路103与CT一次绕组之间还连接有开关器件106，本实施例中开关器件106是设置在锂电池与CT一次绕组之间的场效应管，通过处理器800输出控制信号，能够及时断开锂电池对CT的供电，从而起到保护锂电池的作用。当然，开关器件106也可以设置在市电转换供电电路101与CT之间，以可以通过处理器800控制输出信号来切断其供电。
第二锂电池供电电路105与处理器800之间还连接有升压型开关稳压器和低压差电压调节器。如图6和图7所述，升压型开关稳压器采用ME2109系列，ME2109系列是采用CMOS升压型开关稳压器，它主要由基准电压源，振荡电路，误差放大器，相位补偿电路，PWM/PFM切换控制电路。与外部的低导通电阻的N沟道功率MOS，这款产品适用于需要高效率和高输出电流的应用。ME2109系列开关操作PFM控制电路，其责任比例是15％轻负载下的PWM/PFM切换控制电路，防止IC工作电流效率下降。通过升压型开关稳压器能够将第二锂电池供电电路105提供的电压稳定在5V，然后通过低压差电压调节器将电压调节至3.3V，以供处理器800使用，低压差电压调节器采用LM1117。
如图8所示，第一锂电池充电电路102和第二锂电池充电电路104中均设置有锂电池保护集成电路，锂电池保护集成电路采用DW01。
本实施例的CT极性检测仪的CT极性检测方法，包括以下步骤：第一锂电池供电模块和市电转换供电电路101可选择任意一种供电方式向CT一次绕组供电；CT二次绕组一侧通过采样电阻300获取采样信号，采样信号一方面通过AD采样单元500进行转换后向处理器800发送测试信号，处理器800接收处理器800发送的测试信号后通过开关器件106关断连接CT一次绕组的供电；采样信号另一方面通过放大电路400放大后的信号利用电压显示单元600显示，电压显示单元600显示时可观察电压指针摆动情况，以判断CT极性；经过放大电路400后的信号同时还通过极性检测电路700处理为处理器800的AD采样器提供输入信号，最后通过处理器800来判断CT极性。
CT极性检测仪的操作步骤：
1、OLED显示屏(也就是LED显示单元900)，显示试验结果；
2、指针表(即电压表)，实时显示试验指针摆动情况；
3、“试验”按键，设备在试验界面时按下按键进行试验；
4、“清除”按键，进行下一次试验前先按下“清除”按键将进入下一次试验就绪；
5、仪器电源开关；
6、选择试验电源，选择“电源”则试验外部AC220V供电的转换电源进行试验，选择“电池”则试验内部电池电源进行试验。