专利名称：电流互感器二次线圈断线自诊断方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流互感器二次线圈断线检测的方法及装置，具体涉及断路器的 电流互感器二次线圈断线检测方法及装置，特别是智能型断路器的电流互感器的二次线圈 断线自诊断的方法及装置。
背景技术：
众所周知，电流互感器是断路器中普遍使用的部件，其工作原理是将断路器所控 制的主电路作为电流互感器的一次绕组，电流互感器的二次绕组(即二次线圈)所产生的 感应电流作为测量仪表或继电器等装置所用的标准化电流。随着智能型断路器的问世，电 流互感器和电子脱扣装置(ETU) —起构成了不可缺少的核心部件，电子脱扣装置的智能芯 片通过从电流互感器的二次绕组采集到的小电流信号，实时监测断路器所控制的主电路中 的大电流的情况，然而，如果电流互感器的二次线圈发生断线(即开路)情况，则会导致两 大严重后果一是电子脱扣装置对主电路的监测和控制瘫痪，使供电线路和设备失去保护； 二是由于二次绕组的开路阻抗非常大，当一次回路电流较大时，断开处会感生出高压电势， 有可能造成放电打火击穿，严重时会引发火灾等安全事故。因而，电流互感器二次线圈断线 自诊断的功能，是提高断路器产品的安全等级和使用可靠性的重要性能指标，特别对于智 能型断路器而言，不仅要求具有断线自诊断功能，而且还要求该自诊断是实时的。目前，市 场上的断路器(包括智能型断路器在内)大部分尚无电流互感器的二次线圈的断线检测功 能，个别有断线自检测功能的不能做到实时检测，或者结构复杂，生产难度和成本高。如申 请号为200610171873.4的发明专利，公开了一种电子跳闸设备及包括该跳闸设备的断路 器及其控制方法，它采用了双芯互感器设计方案，即采用了用于供电的铁芯互感器和用于 测量的空心互感器，两者相互独立，而专利中只涉及了空心互感器二次线圈的断线检测，而 不具有对铁芯电流互感器的断线检测功能，且方法和结构复杂，制造成本昂贵。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电流互感器二次线圈断线自诊 断的方法及实施该方法的电流互感器二次线圈断线自诊断装置。该装置不仅可以作为独立 的产品，广泛应用于各种低压电器的二次线圈的断线自诊断，而且它还特别适用于智能型 断路器产品并作为断路器产品的一个核心部件，使采用本发明的方法及装置的断路器等低 压电器具有更高的安全可靠性、智能性。该装置结构简单、易于制造、生产成本低。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案一种电流互感器二次线圈断线 自诊断方法，它包括以下步骤a.电子脱扣器分别采集电流互感器2各相的二次线圈(ΤΑ、TB、TC、TN)中的二次 电流信号瞬时值，并根据二次电流信号瞬时值计算出其周期有效值；b.判断各相二次电流信号的周期有效值是否为零；c.当某相二次电流信号的周期有效值为零时，将一加载电流加载至该相电流互感
5器的二次线圈(TA/TB/TC/TN)的接线端的一侧的节点(mi/IN2/IN3/IN4)，然后对该相电 流互感器2的二次线圈(TA/TB/TC/TN)的接线端的另一侧的节点(0UT1/0UT2/0UT3/0UT4) 输出的信号输入到检测装置7进行检测；d.判断检测加载后的检测装置7输出的控制信号状态是否发生变化，如果检测装 置7对加载后的输出到电子脱扣器的控制单元4的控制信号的状态不发生变化，则判定该 相电流互感的二次线圈(TA/TB/TC/TN)断线。其中，所述的加载电流为直流电流或交流电流中的一种。所述检测装置7对控制 单元4输出的控制信号的输出时间至少为控制信号的一个电流周期。所述的加载电流的大 小能在二次线圈正常的情况下足以使检测装置7输出给控制单元4的控制信号的状态发生变化。本发明可以采用如下装置实现上述方法一种电流互感器二次线圈断线自诊断装 置，它包括电流互感器2的至少一个二次线圈(TA和/或TB和/或TC和/或TN)、电子脱 扣器，所述的电子脱扣器包括电源装置3、控制单元4、致动装置5。所述的电流互感器二次 线圈断线自诊断装置还包括加载电流装置6和检测装置7 ；所述的加载电流装置6由至少 一个开关电路(61、和/或62、和或63、和/或64)和一个限流电阻R7组成，加载电流装置 6具有一个检测电流加载端a，每个开关电路包括一个检测电流输出节点(bl、或b2、或b3、 或b4)、一个开关控制节点(Cl、或c2、或c3、或c4)，检测电流加载端a与电子脱扣器的电源 装置3的P0WER2端连接，各个检测电流输出节点(bl、或b2、或b3、或b4)分别与各个二次 线圈(TN、或TC、或TB、或TA)的接线端的一侧的节点(IN4、或IN3、或IN2、或INl) —一对 应连接，各个开关控制节点(Cl、或c2、或c3、或c4)分别与电子脱扣器的控制单元4上的各 个控制端(Controll、或 Control2、或 Control3、或 Control4)——对应连接。所述的检测装置(7)由至少一个检测电路(71、和/或72、和/或73、和/或74) 组成，每个检测电路包括一个检测电流输入节点(Tl、或T2、或T3、或T4)、一个检测信号输 出节点(Si、或S2、或S3、或S4)，各个检测电流输入节点(Tl、或T2、或T3、或T4)分别与二 次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)的接线端的另一侧的节点(0UT1、或0UT2、或0UT3、或0UT4) 一一对应连接，各检测信号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)分别与电子脱扣器的控制单元 4上的采样端(SA、或SB、或SC、或SN) —一对应连接。当电子脱扣器根据采集到的某个二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)中的二次 电流信号瞬时值所计算得出的周期有效值为零时，控制单元(4)的相对应的那个控制端 (Controls或Control3、或Control2、或Controll)控制与该控制端相连接的那个开关电 路(61、或62、或63、或64)接通，使电源装置3的P0WER2端的加载电流通过已接通的那个 开关电路(61、或62、或63、或64)加载到相对应的二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)的接线 端的一侧的节点(IN1、或IN2、或IN3、或IN4)；加载后，如果加载电流不能流过相对应的二 次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)而使相对应的检测电路(71、或72、或73、或74)的检测信 号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)输给电子脱扣器的控制单元4的采样端(SA、或SB、或 SC、或SN)的控制信号的状态不发生变化，则电子脱扣器判定相对应的那个二次线圈(TA、 或TB、或TC、或TN)为断线。其中，所述的开关电路(61、或62、或63、或64)包括一个电子开关(K4、或K3、或 K2、或Kl)和一个隔离二极管(VD16、或VD17、或VD15、或VD18)。所述的电子开关(K4、或
6K3、或K2、或Kl)的输入节点(a4、或a3、或a2、或al)与所述的限流电阻R7的一端连接，限 流电阻R7的另一端为加载电流装置6的检测电流加载端a。所述的电子开关(K4、或K3、或 K2、或Kl)的输出节点(b41、或b31、或b21、或bll)与隔离二极管(VD16、或VD17、或VD15、 或VD18)的正极连接，隔离二极管(VD16、或VD17、或VD15、或VD18)的负极作为开关电路 (61、或62、或63、或64)的检测电流输出节点(b4、或b3、或b2、或bl)。所述的电子开关 (K4、或K3、或K2、或Kl)的控制节点(c4、或c3、或c2、或cl)作为开关电路(61、或62、或 63、或64)的开关控制节点(c4、或c3、或c2、或Cl)。所述的检测电路(71、或72、或73、或74)由三极开关管Q2、二极管VD14、电阻R14、 电阻R27、电阻R53组成。三极开关管Q2的集电极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一 端与电子脱扣器的电源装置)的POWERl端连接；三极开关管Q2的发射极与二极管VD14的 正极、电子脱扣器的电源装置3的接地端并联连接；三极开关管Q2的基极与二极管VD14的 负极、电阻R27的一端、电阻R53的一端并联连接，电阻R53的另一端与电子脱扣器的电源 装置3的接地端连接，电阻R27的另一端作为检测电路(71、或72、或73、或74)的检测电流 输入端(Tl、或T2、或T3、或T4)与二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)的接线端的另一侧的 节点(0UT1、或0UT2、或0UT3、或0UT4)连接；三极开关管Q2的集电极作为检测电路(71、或 72、或73、或74)的检测信号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)与电子脱扣装置的控制单元 4的采样端(SA、或SB、或SC、或SN)连接。所述的电流互感器2为电磁式电流互感器或电子式电流互感器的一种。由电子脱 扣器的电源装置3的P0WER2端输出的加载电流是直流电。流经检测电流加载端a的加载 电流是直流电或交流电的一种。
图1是本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断方法及装置的原理示意图。图2是本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断方法的一个实施例的流程示意 图。图3是本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断装置的一个实施例的电路示意 图。
具体实施例方式下面结合附图1至3所示的实施例，进一步描述本发明的电流互感器二次线圈断 线自器诊断的方法及装置。本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断的方法及装置不限于 以下实施例。图1是本发明的电流互感器断线自诊断的方法及装置的原理示意图。如图1所示， 本发明的电流互感器断线自诊断的装置包括电流互感器2及其二次线圈(TA、TB、TC、CN)、 电源装置3、控制单元4、致动装置5、加载电流装置6和检测装置7。由电源装置3、控制单 元4、致动装置5组成通常所述的电子脱扣器，更确切地说，电子脱扣器包括电源装置3、控 制单元4、致动装置5三大基本组成部分，它不排除还包括公知的图1未示出的其它部分，由 于电子脱扣器属于公知技术，因而它的结构方案、工作原理等更多的技术方案在此不作细 述。所述的电流互感器2包括每相一个的二次线圈(TA、TB、TC、TN)，所述的二次线圈(TA、TB、TC、TN)，正是本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断方法及装置所诊断的对象。所谓 断线就是二次线圈(ΤΑ、TB、TC、CN)与它所在的电路开断，这种开断的后果十分危险，轻则 造成电子脱扣器的监测和控制功能失灵而使供电线路设备失去保护，重则因开路高压放电 打火而引发严重的安全事故。图1所示的电流互感器2有四个二次线圈(TA、TB、TC、CN)， 是因为它的主电路有四相(A、B、C、N)，由此可见，电流互感器2的二次线圈的个数是由主电 路的相数决定的，而最常用的主电路的相数为一相、二相、三相或四相，因此，按照每相一个 二次线圈的配置原则，常用的二次线圈的个数至少为1个，经常是2个、3个或4个。现有技术的电子脱扣器通常都包括采集电流互感器二次线圈(TA、TB、TC、TN)中 的二次电流信号的功能，用来监测主电路(A、B、C、N)中是否存在故障电流，如果主电路出 现短路等故障，则二次线圈中二次电流信号增大，当该信号大到一个限定值时，电子脱扣器 就控制致劝装置发出脱扣动作，使断路器跳闸。由此可见，当电流互感器二次线圈(TA、TB、 TC、TN)出现断线故障时，电子脱扣器对监测主电路(A、B、C、N)中是否存在故障电流的功能 失灵，从而造成安全隐患。如图1和2所示，本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断的方法，包括以下必要 步骤a.电子脱扣器采集电流互感器2的各个二次线圈(TA、TB、TC、TN)中二次电流信 号瞬时值，并根据二次电流信号瞬时值计算出周期有效值；b.判断各相二次电流信号的周期有效值是否为零；C.当某相二次电流信号的周期有效值为零时，将一加载电流加载至该相电流互感 器的二次线圈(TA/TB/TC/TN)的接线端的一侧的节点(mi/IN2/IN3/IN4)，然后对该相电 流互感2的二次线圈(TA/TB/TC/TN)的接线端的另一侧的节点(0UT1/0UT2/0UT3/0UT4)输 出的信号输入到检测装置7进行检测；d.判断检测加载后的检测装置输出的控制信号的状态是否发生变化，如果检测装 置7对加载后的输出到电子脱扣器的控制单元4的控制信号的状态不发生变化，则判定该 相电流互感器的二次线圈(TA/TB/TC/TN)断线。从步骤a的描述可以得出，本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断的方法和装 置是包含两种实施情况第一种实施情况如图1至3所示的实施例的情况，即多相主电路每 相配一个电流互感器2，每个电流互感器都有一个二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)；第二 种实施情况是多相主电路共同一个电流互感器，在此情况下二次线圈可以只有一个，也可 以是多个。因此说，不管是第一种实施情况还是第二种实施情况，步骤a所强调的是分别采 集各个二次线圈中的二次电流信号瞬时值；或者说，不管是第一种实施情况还是第二种实 施情况，只要需诊断断线的二次线圈是多个，则需要分别采集各个二次线圈中的二次电流 信号瞬时值。从a步骤的描述还可以进一步得出，本发明的电流互感器二次线圈断线自诊 断的方法和装置，所适用的电流互感器包括两大类型一类是如图1和3所示的电子式电流 互感器，它的二次线圈是空心的，主电路的电力线直接从二次线圈所环绕的中心开孔穿过; 另一类是电磁式电流互感器，它有一个环形铁心，二次线圈绕在环形铁心上，主电路的电力 线从环形铁心的中心穿过，在环形铁心上可绕多个二次线圈。由图1和3所示可见，本发明 电流互感器2的二次线圈(TA、TB、TC、TN)不仅用于测量主电路(A、B、C、N)的电流变化，而 且还用作电源装置3从主电路(A、B、C、N)中取电；而在实际运用中，有的二次线圈只用于
8测量，有的二次线圈只用于取电，本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断的方法和装置， 普遍适用上述三种情况，即二次线圈既用于测量，又用于取电；二次线圈只用于测量；二 次线圈只用于取电。步骤a和步骤b是由电子脱扣器的智能芯片自动完成的，该智能芯片可自动采集 二次线圈中的二次电流信号瞬时值，并根据该二次电流信号瞬时值计算出周期有效值，并 判断出该周期有效值的三种状态第一种状态为周期有效值大于零且小于限定值，此状态 标志主电路有电流流过，处于正常工作状态；第二种状态为周期有效值大于限定值，此状态 标志主电路有故障电流，在此状态下电子脱扣器将自动控制致动装置5执行脱扣动作而使 断路器跳间；第三种状态是周期有效值为零，此状态标志两种情况，一种是主电路无电流流 过，即断路器无负载或断路器处于分断状况，另一种是二次线圈断线。因此，若要判定二次 线圈断线，则必需经过步骤c和步骤d。由步骤c加载到二次线圈(TA/TB/TC/TN)的加载电流可以用交流信号，也可以用 直流信号，本发明的实施例采用的是直流信号，这是优先的方案，因为采用直流信号可以使 电源装置3直接提供加载电流，无需将电源装置3输出的直流电转换为交流电。由于步骤a的电子脱扣器采用等间隔反复采样的方式采样，因此电子脱扣器的采 样时间至少为二次电流信号的一个周期。检测装置7对控制单元(4)输出的检测信号的输 出时间至少为检测信号的一个电流周期，该周期与电子脱器的采样周期相匹配，以保证电 子脱扣器能采集到加载了加载电流后的检测信号的状态变化。上述步骤a至d是本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断的方法的基本步骤， 在实际应用本方法时可以根据实际需要插入其它程序，如在图2所示的实施例中在步骤a 的“采集各相二次电流信号瞬时值”与“计算各相二次电流信号的周期有效值”程序之间插 入了 “周期定时计数器累加”、判断是否“已完成一周期电流采样”的程序；在步骤a与步骤 b之间插入了 “周期定时计算器清零”程序；在步骤b与步骤c之间插入了 “检查该相断线 标志是否未置位？ ”程序；在步骤d中插入了“该相互感器检测断线计数清零”/ “该相互感 器断线计数累加”、判断“断线计数是否大于设定值”、如是则“置位该相断线标志”、如不是 则判断“有无其它有效值为零的相”的程序。很显然，这些插入的程序是根据使用要求和智 能芯片具有的功能设定的，不同的使用要求和智能芯片可具有不同的插入程序，而本发明 前述的a、b、c、d步骤中的各程序是必不可缺的，因此，不管插入何种程序，只要包括a、b、 c、d步骤中各程序的电流互感器二次线圈断线自诊断的技术方案均属于本发明的方法可替 代的相同和等同的方案。从上述步骤d可见，检测装置7的工作原理实际上只是起信号状态转换的作用， 具体说，检测装置7在接到或未接到加载电流信号的不同情况下，检测装置7向控制单元 4输出的控制信号的状态是不同的，而控制单元4根据由检测装置输给的控制信号的状态 变化来判断二次线圈是否断线，而检测装置7不能直接作出和处理是否断线的判断。很显 然，这种技术方案是一种优先的技术方案，它的优点是检测装置7可省去用于信号处理的 芯片，而该信号处理的任务由控制单元4的智能芯片统一完成。由此不难得到以下启发，另 一种可由上述优选的技术方案可替代的另一种方案是检测装置7的功能可以包括两个， 一是根据是否接到加载电流信号而产生一个控制信号的状态变化，二是根据控制信号的状 态变化来判断二次线圈是否断线并作出处理，但这种技术方案与前述的优先的技术方案相
9比较，存在以下缺点不利于本装置的各种信号(如主电路短路信号、主电路过载信号、主 电路断线信号、二次线圈断线信号)处理的整合和优化，从而使信号处理系统复杂、调试困 难、增加成本。因此该技术方案不仅与上述优选的技术方案没有实质的不同、而且变劣了。 从上述说明还不能得到以下启发，完成本发明的步骤d的前提，是要保证加载电流的大小 合适，或者说，加载电流的大小需满足“能在二次线圈正常的情况下足以使检测装置7输出 给控制单元4的控制信号的状态发生变化”的条件，这个条件也是检测装置7和加载电流装 置6之间的匹配条件和设计条件。图3所示的是实施本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断方法的电流互感器 二次线圈断线自诊断的装置的一个实施例，该实施例为四相断路器所用的电流互感器二次 线圈断线自诊断装置。所述的断路器包括四相主电路(A、B、C、N)、控制主电路通/断的触 头装置1和电流互感器二次线圈自诊断装置。所述的电流互感器二次线圈断线自诊断装置 包括电流互感器2及其四个二次线圈(ΤΑ、TB、TC、TN)、电子脱扣器、加载电流装置6、和检 测装置7，所述的电子脱扣器包括电源装置3、控制单元4和致动装置5。该装置不仅具有现 有技术所包括的电子脱扣器的各种功能(如短路脱扣功能、超载脱扣功能、主电路断线自 诊断功能等)，而且还具有电流互感器二次线圈(TA、TB、TC、TN)断线自诊断功能。加载电流装置6由四个开关电路(61、62、63、64)和一个限流电阻R7组成，它具 有一个检测电流加载端a。每个开关电路包括一个检测电流输出节点(bl、或b2、或b3、或 b4)、一个开关控制节点(Cl、或c2、或c3、或c4)，或者说，开关电路61包括一个检测电流输 出节点b4和一个开关控制节点c4、开关电路62包括一个检测电流输出节点b3和一个开 关控制节点c3、开关电路63包括一个检测电流输出节点b2和一个开关控制节点c2、开关 电路64包括一个检测电流输出节点bl和一个开关控制节点Cl。检测电流加载端a与电 子脱扣器的电源装置3的P0WER2端连接。各个检测电流输出节点(bl、或b2、或b3、或b4) 分别与各个二次线圈(TN、或TC、或TB、或TA)的接线端的一侧的节点(IN4、或IN3、或IN2、 或INl) —一对应连接，也就是，开关电路64的检测电流输出节点bl与二次线圈TN的接线 端的一侧的节点IN4对应连接、开关电路63的检测电流输出节点b2与二次线圈TC的接线 端的一侧的节点IN3对应连接、开关电路62的检测电流输出节点b3与二次线圈TB的接线 端的一侧的节点IN2对应连接、开关电路61的检测电流输出节点b4与二次线圈TA的接 线端的一侧的节点mi对应连接。各个开关控制节点(Cl、或c2、或c3、或c4)分别与电子 脱扣器的控制单元4的各控制端(Controll、或Control2、或Control3、或Control4)—— 对应连接，也就是，开关电路64的开关控制节点cl与控制单元4的控制端Controll对应 连接、开关电路63的开关控制节点c2与控制单元4的控制端Control〗对应连接、开关电 路62的开关控制节点c3与控制单元4的控制端Contro13对应连接、开关电路61的开关 控制节点c4与控制单元4的控制端ControW对应连接。所述的开关电路(61、或62、或 63、或64)包括一个电子开关(k4、或k3、或k2、或kl)和一个隔离二极管(VD16、或VD17、 或VD15、或VD18)，也就是，开关电路61包括一个电子开关k4和一个隔离二极管VD16、开关 电路62包括一个电子开关k3和一个隔离二极管VD17、开关电路63包括一个电子开关k2 和一个隔离二极管VD15、开关电路64包括一个电子开关kl和一个隔离二极管VD18。电子 开关(k4、或k3、或k2、或kl)的输入节点(a4、或a3、或a2、或al)与限流电阻R7的一端连 接，也就是，电子开关k4的输入节点a4、电子开关k3的输入节点a3、电子开关k2的输入节点a2、电子开关kl的输入节点al都与限流电阻R7的一端连接，限流电阻R7的另一端作 为加载电流装置6的检测电流加载端a与电源装置3的P0WER2端连接。电子开关(k4、或 k3、或k2、或kl)的输出节点(b41、或b31、或b21、或bll)与隔离二极管(VD16、或VD17、或 VD15、或VD18)的正极连接，也就是，电子开关k4的输出节点b41与隔离二极管VD16的正 极连接、电子开关k3的输出节点b31与隔离二极管VD17的正极连接、电子开关k2的输出 节点b21与隔离二极管VD15的正极连接、电子开关kl的输出节点bll与隔离二极管VD18 的正极连接。隔离二极管(VD16、或VD17、或VD15、或VD18)的负极作为开关电路(61、或 62、或63、或64)的检测电流输出节点(b4、或b3、或b2、或bl)分别与二次线圈(TA、或TB、 或TC、或TN)的接线端的一侧的节点(IN1、或IN2、或IN3、或IN4) —一对应连接，也就是， 隔离二极管VD16的负极作为开关电路61的检测电流输出节点b4与二次线圈TA的接线端 的一侧的节点mi连接、隔离二极管VD17的负极作开关电路62的检测电流输出节点b3与 二次线圈TB的接线端的一侧的节点IN2连接、隔离二极管VD15的负极作为开关电路63的 检测电流输出节点b2与二次线圈TC的接线端的一侧的节点IN3连接、隔离二极管VD18的 负极作开关电路64的检测电流输出节点bl与二次线圈TN的接线端的一侧的节点IN4连 接。电子开关(k4、或k3、或k2、或kl)的控制节点(c4、或c3、或c2、或cl)作为开关电路 (61、或62、或63、或64)的开关控制节点(c4、或c3、或c2、或cl)分别与控制单元4的控 制端(Controls或Control3、或Control2、或Controll)——对应连接，也就是，电子开关 k4的控制节点c4作为开关电路61的开关控制节点c4与控制单元4的控制端ControW连 接、电子开关k3的控制节点c3作为开关电路62的开关控制节点c3与控制单元4的控制 端C0ntr013连接、电子开关k2的控制节点c2作开关电路63的开关控制节点c2与控制单 元4的控制端control〗连接、电子开关kl的控制节点cl作为开关电路64的开关控制节 点cl与控制单元4的控制端controll连接。图3所示的实施例的电流互感器2的二次线 圈为四个(即1々38、1^3吣，所以与之相匹配的加载电流装置6的开关电路也为四个(即 61、62、63、64)。但在实际应用时，电流互感器2的二次线圈不一定是四个，可以是一个、或 二个、或三个或更多，因而，按照一个二次线圈配一个开关电路的原则配置，加载电流装置6 的开关电路的个数至少为一个，用至少一个的特征描述，加载电流装置6所包括的开关电 路的标号为61、和/或62、和/或63、和/或64。 如图1和2所示，所述的检测装置7由四个检测电路(71、72、73、74)组成，每个检 测电路包括一个检测电流输入节点(Tl、或T2、或T3、或T4)、一个检测信号输出节点(Si、 或S2、或S3、或S4)。各个检测电流输入节点(Tl、或T2、或T3、或T4)分别与二次线圈(TA、 或TB、或TC、或TN)的接线端的另一侧的节点(0UT1、或0UT2、或0UT3、或0UT4) —一对应连 接，也就是，检测电路71的检测电流输入节点Tl与二次线圈TA的接线端的另一侧的节点 OUTl对应连接，检测电路72的检测电流输入节点T2与二次线圈TB的接线端的另一侧的节 点0UT2对应连接，检测电路73的检测电流输入节点T3与二次线圈TC的接线端的另一侧 的节点0UT3对应连接，检测电路74的检测电流输入节点T4与二次线圈TN的接线端的另 一侧的节点0UT4对应连接。各检测信号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)分别与电子脱 扣器的控制单元4上的采样端(SA、或SB、或SC、或SN) —一对应连接，也就是，检测电路71 的检测信号输出节点Sl与控制单元4上的采样端SA对应连接，检测电路72的检测信号输 出节点S2与控制单元4上的采样端SB对应连接，检测电路73的检测信号输出节点S3与
11控制单元4上的采样端SC对应连接，检测电路74的检测信号输出节点S4与控制单元4上 的采样端SN对应连接。所述的检测电路(71、或72、或73、或74)由三极开关管Q2、二极管 VD14、电阻R14、电阻R27、电阻R53组成，或者说每个检测电路(71、或72、或73、或74)均由 一个三极开关管Q2、一个二极管VD14、一个电阻R14、一个电阻R27、一个电阻R53组成，四 个检测电路(71、72、73、74)具有相同的电路结构。所述的三极开关管Q2的集电极与电阻 R14的一端连接，电阻R14的另一端与电子脱扣器的电源装置3的POWERl端连接，也就四个 检测电路(71、或72、或73、或74)的每个三极开关Q2的集电极分别与一个电阻R14的一端 连接，每个电阻R14的另一端都与电源装置3的POWERl连接。所述的三极开关管Q2的发 射极与二极管VD14的正极、电子脱扣器的电源装置3的接地端并联连接，也就是，四个检测 电路(71、或72、或73、或74)的每个三极开关管Q2与每个二极管VD14的正极都与电源装 置3的接地端并联连接。所述的三极开关管Q2的基极与二极管VD14的负极、电阻R27的 一端、电阻R53的一端并联连接，也就是，四个检测电路(71、或72、或73、或74)的每个三 极开关管Q2的基极分别与一个二极管VD14的负极、一个电阻R27的一端、一个电阻R53的 一端并联连接。电阻R53的另一端与电子脱扣器的电源装置3的接地端连接，也就是，四个 检测电路(71、或72、或73、或74)的每个电阻R53的另一端都与电源装置3的接地端连接。 四个电阻R27的另一端作为检测电路(71、或72、或73、或74)的检测电流输入节点(Tl、或 T2、或T3、或T4)与二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)的接线端的另一侧的节点(0UT1、或 0UT2、或0UT3、或0UT4)连接，也就是，四个检测电路(71、或72、或73、或74)的每个电阻R27 分别作为各自的检测电路(71、或72、或73、或74)的检测电流输入节点(Tl、或T2、或T3、 或T4)，每个检测电流输入节点(Tl、或T2、或T3、或T4)分别与二次线圈(TA、或TB、或TC、 或TN)的接线端的另一侧的节点(0UT1、或0UT2、或0UT3、或0UT4) —一对应连接。四个三 极开关管Q2的集电极作为检测电路(71、或72、或73、或74)的检测信号输出节点(Si、或 S2、或S3、或S4)分别与电子脱扣装置的控制单元4的采样端(SA、或SB、或SC、或SN) —一 对应连接，也就是，每个检测电路(71、或72、或73、或74)的三极开关管Q2的集电极分别作 为各自的检测电路(71、或72、或73、或74)的检测信号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)， 每个检测信号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)分别与控制单元4的采样端(SA、或SB、或 SC、或SN)——对应连接。 下面结合图1-3进一步描述本发明的电流互感器二次线圈断线自诊断装置的 工作原理。当电子脱扣器根据采集到的某一个二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)中的二 次电流信号瞬时值所计算得出的周期有效值为零时，控制单元4的相对应的那个控制端 (controls或control3、或control2、或controll)控制与该控制端相连的那个开关电路 (61、或62、或63、或64)接通，使电源装置3的P0WER2端的加载电流通过已接通的那个开 关电路(61、或62、或63、或64)加载到相对应的那个二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)的 接线端的一侧的节点(IN1、或IN2、或IN3、或IN4)；加载了加载电流后，如果加载电流不能 流过相对应的二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)而使相对应的检测电路(71、或72、或73、 或74)的检测信号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)输给电子脱扣器的控制单元4的采样 端(SA、或SB、或SC、或SN)的控制信号的状态不发生变化，则电子脱扣器判定相对应的那个 二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)为断线，并作出反应，该反应如控制致动装置5作出脱扣 动作使断路器跳间、输出一个控制信号使报警器报警、输出一个显示信号使显示器显示“断
12线”...；如果加载了加载电流后检测信号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)输给电子脱扣 器的控制单元4的采样端(SA、或SB、或SC、或SN)的控制信号状态发生变化，则说明对应的 那个二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)为正常，此种情况下所引起的周期有效值为零的原因 是该相主电路处于分断状态、无负载状态或断线状态，此时电子脱扣器也可作出反应，该反 应如输出一个显示信号使显示器显示某相主电路“无电流”。 从图3所示可见，电子脱扣器的电源装置3的P0WER2端输出的电流是直流电，这 是一个优选的方案。但从原理讲，流经检测电路加载端a的电流可以是交流电或直流电的 一种，在采用交流电的情况下，电源装置3输出的加载电流需转换为交流电，而在采用直流 电的情况，电源装置3直接输出直流的加载电流。
权利要求
电流互感器二次线圈断线自诊断方法，其特征在于，它包括以下步骤a.电子脱扣器分别采集电流互感器(2)各相的二次线圈(TA、TB、TC、TN)中的二次电流信号瞬时值，并根据二次电流信号瞬时值计算出其周期有效值；b.判断各相二次电流信号的周期有效值是否为零；c.当某相二次电流信号的周期有效值为零时，将一加载电流加载至该相电流互感器的二次线圈(TA/TB/TC/TN)的接线端的一侧的节点(IN1/IN2/IN3/IN4)，然后对该相电流互感器(2)的二次线圈(TA/TB/TC/TN)的接线端的另一侧的节点(OUT1/OUT2/OUT3/OUT4)输出的信号输入到检测装置(7)进行检测；d.判断检测加载后的检测装置(7)输出的控制信号状态是否发生变化，如果检测装置(7)对加载后的输出到电子脱扣器的控制单元(4)的控制信号的状态不发生变化，则判定该相电流互感的二次线圈(TA/TB/TC/TN)断线。
2.根据权利要求1所述的电流互感器二次线圈断线自诊断方法，其特征在于所述的 加载电流为直流电流或交流电流中的一种。
3.根据权利要求1所述的电流互感器二次线圈断线自诊断方法，其特征在于检测装 置(7)对控制单元(4)输出的控制信号的输出时间至少为控制信号的一个电流周期。
4.根据权利要求1至3所述的任意一种电流互感器二次线圈断线自诊断的方法，其特 征在于所述的加载电流的大小能在二次线圈正常的情况下足以使检测装置(7)输出给控 制单元(4)的控制信号的状态发生变化。
5.一种电流互感器二次线圈断线自诊断装置，它包括电流互感器(2)的至少一个二 次线圈(TA和/或TB和/或TC和/或TN)、电子脱扣器，所述的电子脱扣器包括电源装置 (3)、控制单元(4)、致动装置(5)，其特征在于所述的电流互感器二次线圈断线自诊断装置还包括加载电流装置(6)和检测装置(7)；所述的加载电流装置(6)由至少一个开关电路(61、和/或62、和或63、和/或64)和 一个限流电阻R7组成，加载电流装置(6)具有一个检测电流加载端a，每个开关电路包括一 个检测电流输出节点(bl、或b2、或b3、或b4)、一个开关控制节点(Cl、或c2、或c3、或c4)， 检测电流加载端a与电子脱扣器的电源装置(3)的P0WER2端连接，各个检测电流输出节点 (bl、或b2、或b3、或b4)分别与各个二次线圈(TN、或TC、或TB、或TA)的接线端的一侧的节 点(IN4、或IN3、或IN2、或INl) 一一对应连接，各个开关控制节点(cl、或c2、或c3、或c4) 分别与电子脱扣器的控制单元(4)上的各个控制端(Controll、或Control〗、或Contro13、 或Control4)--对应连接；所述的检测装置(7)由至少一个检测电路(71、和/或72、和/或73、和/或74)组成， 每个检测电路包括一个检测电流输入节点(T1、或T2、或T3、或T4)、一个检测信号输出节点 (Si、或S2、或S3、或S4)，各个检测电流输入节点(Tl、或T2、或T3、或T4)分别与二次线圈 (TA、或TB、或TC、或TN)的接线端的另一侧的节点(0UT1、或0UT2、或0UT3、或0UT4)—— 对应连接，各检测信号输出节点(Si、或S2、或S3、或S4)分别与电子脱扣器的控制单元(4) 上的采样端(SA、或SB、或SC、或SN) —一对应连接；当电子脱扣器根据采集到的某个二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)中的二次电流信号 瞬时值所计算得出的周期有效值为零时，控制单元(4)的相对应的那个控制端(ControW、或Control3、或Control〗、或Controll)控制与该控制端相连接的那个开关电路(61、或 62、或63、或64)接通，使电源装置(3)的P0WER2端的加载电流通过已接通的那个开关电 路(61、或62、或63、或64)加载到相对应的二次线圈(TA、或TB、或TC、或TN)的接线端的 一侧的节点(IN1、或IN2、或IN3、或IN4)；加载后，如果加载电流不能流过相对应的二次线 圈(TA、或TB、或TC、或TN)而使相对应的检测电路(71、或72、或73、或74)的检测信号输 出节点(S 1、或S2、或S3、或S4)输给电子脱扣器的控制单元(4)的采样端(SA、或SB、或 SC、或SN)的控制信号的状态不发生变化，则电子脱扣器判定相对应的那个二次线圈(TA、 或TB、或TC、或TN)为断线。
6.根据权利要求5所述的电流互感器二次线圈断线自诊断装置，其特征在于所述的开关电路(61、或62、或63、或64)包括一个电子开关(K4、或K3、或K2、或Kl) 和一个隔离二极管(VD16、或VD17、或VD15、或VD18)；所述的电子开关(K4、或K3、或K2、或Kl)的输入节点(a4、或a3、或a2、或al)与所述 的限流电阻R7的一端连接，限流电阻R7的另一端为加载电流装置(6)的检测电流加载端 a ；所述的电子开关(K4、或K3、或K2、或Kl)的输出节点(b41、或b31、或b21、或bll)与 隔离二极管(VD16、或VD17、或VD15、或VD18)的正极连接，隔离二极管(VD16、或VD17、或 VD15、或VD18)的负极作为开关电路(61、或62、或63、或64)的检测电流输出节点(b4、或 b3、或 b2、或 bl)；所述的电子开关(K4、或K3、或K2、或Kl)的控制节点(c4、或c3、或c2、或cl)作为开 关电路(61、或62、或63、或64)的开关控制节点(c4、或c3、或c2、或cl)。
7.根据权利要求5所述的电流互感器二次线圈断线自诊断装置，其特征在于所述的检测电路(71、或72、或73、或74)由三极开关管Q2、二极管VD14、电阻R14、电 阻R27、电阻R53组成；三极开关管Q2的集电极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电子脱扣器的电 源装置⑶的POWERl端连接；三极开关管Q2的发射极与二极管VD14的正极、电子脱扣器的电源装置(3)的接地端 并联连接；三极开关管Q2的基极与二极管VD14的负极、电阻R27的一端、电阻R53的一端并联连 接，电阻R53的另一端与电子脱扣器的电源装置(3)的接地端连接，电阻R27的另一端作为 检测电路(71、或72、或73、或74)的检测电流输入端(Tl、或T2、或T3、或T4)与二次线圈 (TA、或TB、或TC、或TN)的接线端的另一侧的节点(0UT1、或0UT2、或0UT3、或0UT4)连接；三极开关管Q2的集电极作为检测电路(71、或72、或73、或74)的检测信号输出节点 (Si、或S2、或S3、或S4)与电子脱扣装置的控制单元(4)的采样端(SA、或SB、或SC、或SN) 连接。
8.根据权利要求5所述的电流互感器二次线圈断线自诊断装置，其特征在于所述的 电流互感器(2)为电磁式电流互感器或电子式电流互感器的一种。
9.根据权利要求5所述的电流互感器二次线圈断线自诊断装置，其特征在于由电子 脱扣器的电源装置(3)的P0WER2端输出的加载电流是直流电。
10.根据权利要求5所述的电流互感器二次线圈断线自诊断装置，其特征在于流经检测电流加载端a的加载电流是直流电或交流电的一种。
全文摘要
一种用于断路器或其它低压电器的电流互感器二次线圈断线自诊断的方法和装置，该装置包括电流互感器二次线圈、电子脱扣器、加载电流装置和检测装置，所述的电子脱扣器包括电源装置、控制单元和致动装置。所述的方法包括电子脱扣器分别采集电流互感器各相的二次线圈中的二次电流信号瞬时值，并根据二次电流瞬时值计算出周期有效值；再判断各相周期有效值是否为零；如果是零，则将加载电流加载到该相二次线上；加载电流后如检测装置输出的检测信号的状态不发生变化，电子脱扣器判定该相二次线圈断线。所述的加载电流的电源由电源装置提供，由控制单元控制加载电流装置执行加载电流的通/断。
文档编号G01R31/06GK101937048SQ20101023748
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者刘彬, 徐泽亮, 江红, 胡应龙 申请人:上海诺雅克电气有限公司
专业数控铣床产品供应商
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