一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，具有双铁心、双绕组结构，两组铁心导磁特性不同，监测铁心上绕有监测绕组，监测绕组和监测铁心在CT绕组的内侧，根据监测绕组输出电压的特征进行CT工作状态的监测，当存在CT开路及饱和时发出信号，送到继电保护装置等应用设备上，作为保护动作判据使用，提高继电保护动作的可靠性和准确性。另外还可以实现CT开路过电压保护保护功能，当监测到CT存在开路时，驱动并联在CT绕组两端的过压保护回路接点闭合，将CT的二次电流输出端短路，避免CT开路的过电压造成的电气设备故障和损坏，同时发出报警信号，通知管理者尽快采取处理措施，恢复正常运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力系统自动化
，具体涉及一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器。
技术介绍
在电力系统中，发电机、变压器、电动机等重要元件上均安装了专用的保护级电流互感器（简称CT），常见型号如5P30，用来给继电保护装置提供二次电流，以便继电保护装置能够监测到故障，及时跳闸并隔离故障，保护电力系统的安全运行，但在实际工程应用中，经常出现故障后由于短路电流太大导致CT饱和，饱和后的CT无法有效的将一次电流信息传变到二次回路，导致继电保护装置判断错误，未能正确动作，导致电力系统的变压器、发电机等重要元件烧毁。另外，运行中的CT二次回路由于多种原因，导致出现开路，CT二次回路开路后由于无二次电流的去磁，在较小的一次电流作用下铁心即可进入饱和区，随着一次电流的波动，在CT二次绕组上感应出高峰值的电压，容易导致二次回路上的端子排击穿烧毁、起火以及继电保护、测量仪表等设备损坏。铁心饱和时，因磁通密度的增加和磁通的非正弦性，硅钢片振动力加大，将产生较大的噪声，同时铁心的铁损增大，铁心过热，CT的温度升高，内部绝缘受热后不仅绝缘性能降低，并且会发出异味，甚至冒烟烧坏。CT饱和不仅导致继电保护装置拒动，同时也会导致误动，《电动机差动保护误动原因分析》（《电气应用》[J]，2014年第9期，卢庆港等）指出由于差动CT二次回路阻抗差异导致电流互感器暂态特性发生变化，电动机尾端的电流互感器出现了暂态饱和，二次电流出现畸变失真，导致差动误动，并提供了CT饱和的实际录波波形以及实际案例分析。CT作为电力系统中将一次电流转换为二次电流的关键元件，其工作特性影响继电保护装置动作的可靠性和准确性，为了避免CT饱和导致的继电保护判断错误，提高保护动作的正确性，目前继电保护设备厂家在CT饱和识别上进行了很多研究和尝试，但由于CT属于一次设备，而继电保护装置属于二次设备，目前CT饱和识别技术多利用畸变后的CT二次电流的特征进行识别，准确性仍有待提高，如能在CT产品上实现CT非正常工作状态时输出信号则可以提高继电保护动作的可靠性和准确性。
技术实现思路
本技术提供了一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，具体包括具有双铁心、双绕组结构的电流互感器以及监控模块，电流互感器中两组铁心所用硅钢片材质不同，CT铁心的导磁率高，监测铁心的导磁率低并且绕有监测绕组，监控模块根据监测绕组输出电压的特征进行CT工作状态的监测与识别，当铁心出现饱和时发出信号。一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，包括具有双铁心、双绕组结构的电流互感器以及监控模块，具体包括CT铁心、监测铁心、CT绕组、监测绕组、监控模块，监测绕组与监控模块连接，监测绕组缠绕在监测铁心上，CT铁心与缠绕监测绕组后的监测铁心并行放置，CT绕组缠绕在CT铁心、监测绕组和监测铁心的外侧，监测绕组和监测铁心在CT绕组的内侧。优选的，CT绕组与监控模块连接，CT绕组二次电流流经监控模块并被采样。优选的，电流互感器中两组铁心所用硅钢片材质不同，导磁特性不同，CT铁心的导磁率高，监测铁心的导磁率低并且绕有监测绕组。一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，具体为当CT不饱和时，磁通在两组铁心中构成小磁滞回线回环，磁通主要在导磁率较高的CT铁心中通过，对应的监测铁心中通过的磁通很少，监测线圈的输出电压很低；当CT二次回路开路及饱和时，CT铁心由于饱和，导磁率降低，磁通弥散到CT铁心以外形成回环，部分进入监测铁心中，此时监测绕组的感应电压也随之升高，监控模块负责CT工作状态的识别，并发出信号。优选的，监控模块采用无源方案实现，通过合理配置分压电阻以及采用双向TVS管，当监测绕组的电压较低时双向TVS管未击穿，当监测绕组的电压较高时，击穿双向TVS管，流过的电流驱动信号继电器动作，继电器输出接点变位发出信号。优选的，监控模块采用有源方案实现，将监测绕组的输出电压接入数字模块中，数字模块采集监测绕组的输出电压，识别CT的工作状态后驱动接点信号或通讯报文输出。优选的，监控模块采用有源方案实现，将监测绕组的输出电压和CT绕组的输出电流接入某数字模块中，数字模块不断采集监测绕组的输出电压和CT绕组的输出电流，由数字模块根据设定的电压阈值进行比较判断铁心是否出现饱和，同时综合二次电流进行识别判断是否存在CT开路，然后数字模块分别驱动相应的接点信号或通讯报文编码输出，当发现存在CT开路时，驱动并联在CT绕组两端的过压保护回路接点闭合，将CT的二次电流输出端短路。优选的，监控模块采用有源方案实现，将监测绕组的输出电压接入某数字模块中，根据监测绕组输出电压的波形特征区分CT铁心饱和以及CT二次回路开路，然后数字模块分别驱动相应的接点信号或通讯报文编码输出，以便其他装置使用，当发现存在CT开路时，驱动并联在CT绕组两端的过压保护回路接点闭合，将CT的二次电流输出端短路。优选的，CT绕组两端的过压保护回路接点可以集成在监控模块的内部，也可以作为独立模块安装在CT本体、开关柜、控制柜以及其他地方，与CT绕组以及监控模块之间通过电缆连接。优选的，监控模块既可以作为CT的一部分，集成在CT上，也可以作为独立模块安装，还可以将部分功能或全部功能集成到电力自动化设备上。优选的，监测铁心可以采用开气隙的方式，降低导磁率，避免快速饱和。优选的，监控模块具有对外输出信号的接口，既可以通过机械触点实现，也可以通过通讯接口实现。有益效果本技术提供了一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，具备铁心工作状态监测及报警输出功能，具有双铁心、双绕组结构，在CT开路及饱和时及时的发出报警信号，送到继电保护装置等应用设备上，作为保护动作判据使用，提高继电保护动作的可靠性和准确性，并能够在监测到CT开路时将CT的二次电流输出端短路，保护设备与人身安全。附图说明图1为电流互感器铁心不饱和以及饱和状态下的磁滞回线。图2为一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器的组成结构示意图。图3为电流互感器内部两个铁心的磁化曲线。图4为CT铁心在不饱和-暂态饱和-稳态饱和变化过程中感应电压的变化。图5为励磁涌流导致的CT铁心暂态饱和过程中感应电压的变化。图6为一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器的工程应用示意图。具体实施方式下面结合附图给出本技术较佳实施例，以详细说明本技术的技术方案。CT在正常工作时，由于二次电流的去磁效应，CT铁心中的合成剩余磁通很低，当出现一次电流过大、CT二次回路阻抗过大、CT二次回路开路等情况时，CT铁心中的磁通增大，铁心进入饱和状态，饱和后的铁心的导磁能力急剧降低，导致二次电流无法反应一次电流的实际变化，二次电流畸变失真，另外，CT二次回路开路后的高峰值感应电压不仅影响设备的可靠运行，同时也会导致人身安全事故。CT铁心为铁磁性材料，根据磁畴的特性，CT铁心工作状态可分为饱和、不饱和两种状态，其中饱和又可以分为暂态饱和、稳态饱和，当CT正常工作时铁心为不饱和状态时，其铁心的磁滞回线如图1中101所示，磁滞回线在小范围内回环，未进入饱和区域。当由于一次电流过大、CT二次回路阻抗过大、CT二次回路开路等原因导致铁心稳态饱和时，其磁滞回线如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，包括具有双铁心、双绕组结构的电流互感器以及监控模块，具体包括CT铁心、监测铁心、CT绕组、监测绕组、监控模块，监测绕组与监控模块连接，监测绕组缠绕在监测铁心上，CT铁心与缠绕监测绕组后的监测铁心并行放置，CT绕组缠绕在CT铁心、监测绕组和监测铁心的外侧，监测绕组和监测铁心在CT绕组的内侧。

【技术特征摘要】
1.一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，包括具有双铁心、双绕组结构的电流互感器以及监控模块，具体包括CT铁心、监测铁心、CT绕组、监测绕组、监控模块，监测绕组与监控模块连接，监测绕组缠绕在监测铁心上，CT铁心与缠绕监测绕组后的监测铁心并行放置，CT绕组缠绕在CT铁心、监测绕组和监测铁心的外侧，监测绕组和监测铁心在CT绕组的内侧。2.如权利要求1所述的一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，其特征在于，CT绕组与监控模块连接。3.如权利要求1所述的一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，其特征在于，电流互感器中两组铁心导磁特性不同，CT铁心的导磁率高，监测铁心的导磁率低。4.如权利要求1所述的一种具备铁心工作状态检测及报警输出功能的电流互感器，其特征在于，监控模块采用无源方案实现，通过合理配置分压电阻以及采用双向TVS管，当监测绕组的电压较低时双向TVS管未击穿，当监测绕组的电压较高时，击穿双向TVS管，流过的电流驱动信号继电器...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢庆港，乐晓蓉，
申请(专利权)人：卢庆港，
类型：新型
国别省市：江苏;32