一种差分式零序电流互感器主参数设计方法技术

本发明专利技术属于零序电流互感器技术领域，具体涉及一种差分式零序电流互感器主参数设计方法，包括依次进行的匝比设计步骤和铁心设计步骤；所述匝比设计步骤包括以下步骤：S1、根据差分式零序电流互感器的变比需求和差分式零序电流互感器的变比模型进行计算，获得各绕组匝比关系和各匝数关系；S2、根据误差关系选定各绕组匝数；S3、对选定的匝比进行需求验算，直至选定的匝比满足需求；本发明专利技术通过模型推导与需求分析相结合的方式，缩短了计算的时间，简化了设计步骤，实现了各种需求条件下差分式零序电流互感器的匝比设计，提升了了差分式零序电流互感器的带载能力和精度。流互感器的带载能力和精度。流互感器的带载能力和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种差分式零序电流互感器主参数设计方法


[0001]本专利技术属于零序电流互感器
，具体涉及一种差分式零序电流互感器主参数设计方法。

技术介绍

[0002]电力系统是由发电厂、送变电线路、输电线路、供配电所和用电等构建成一个与人们生活密切相关的系统。相对于高压输电网络，中低压配电网发生故障的概率要高很多。随着中性点接地测量和零序保护测量的需求增加，零序电流测量的应用需求日益增加。常规零序电流互感器使用时存在测量精度低、相间跨距大、适用场景少等问题，难以适应于矿山等分相运行的场景。差分式零序电流互感器架构方案可以解决上述问题，零序电流互感器的合成零序互感器上安装有四路耦合绕组，其中三组与取电互感器二次侧相连，剩余一组作为第四绕组。通过三相取电互感器将电缆三相电流引入合成零序电流互感器，利用磁通叠加原理得到三相磁通之和，采用第四绕组感应三相磁通之和并输出零序电流给零序检测装置。
[0003]但是，差分式零序电流互感器的研究还处于探讨阶段，对差分式零序电流互感器的设计与优化尚无有理论和实践指导，限制了差分式零序电流互感器的运用与推展。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种差分式零序电流互感器主参数设计方法，旨在解决上述
技术介绍
中所提到的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种差分式零序电流互感器主参数设计方法，包括依次进行的匝比设计步骤和铁心设计步骤；
[0006]所述匝比设计步骤包括以下步骤：
[0007]S1、根据差分式零序电流互感器的变比需求和差分式零序电流互感器的变比模型进行计算，获得各绕组匝比关系和各匝数关系；
[0008]S2、根据误差关系选定各绕组匝数；
[0009]S3、对选定的匝比进行需求验算，直至选定的匝比满足需求；
[0010]所述铁心设计步骤包括以下步骤：
[0011]S4、根据设计匝比，通过有限元软件仿真分析样式和气隙对差分式零序电流互感器的影响；
[0012]S5、结合抗饱和能力和精度需求选择合适的铁心样式，获得合适的铁心参数。
[0013]优选的，S1中获得各绕组匝比关系和各匝数关系为：获得差分式零序电流互感器副边匝数、合成差分式零序电流互感器三相进线绕组匝数和第四绕组匝数匝比关系。
[0014]优选的，S2中根据误差关系选定各绕组匝数的方式为：根据热稳定需求、误差补偿需求和带载能力需求进行计算，获得各绕组匝数取值范围。
[0015]优选的，S3包括：根据差分式零序电流互感器的T型等效电路推导出匝比与误差关
系，根据误差关系选定各绕组匝数，对选定的匝比进行需求验算，直至选定的匝比满足需求。
[0016]优选的，所述各绕组匝数取值范围的确定步骤包括：
[0017]S21、根据热稳定需求计算出差分式零序电流互感器副边匝数、合成零序电流互感器三相进线绕组匝数取值范围；
[0018]S22、根据误差核算需求计算出第四绕组匝数取值范围；
[0019]S23、根据带载能力需求进一步缩小差分式零序电流互感器的副边匝数和合成差分式零序电流互感器三相进线绕组匝数的取值范围，并推导出带载能力与差分式零序电流互感器的副边匝数、合成差分式零序电流互感器三相进线绕组的匝数关系。
[0020]优选的，S4包括以下步骤：
[0021]S41、根据设计匝比通过铁心的理论计算公式计算铁心截面积；
[0022]S42、根据所算铁心截面积对比不同材料的测量精度与尺寸，结合成本因素选择合理的铁心材料；
[0023]S43、根据所算铁心截面积、材料建立差分式零序电流互感器Maxwell仿真模型，校验设计参数。
[0024]优选的，S5包括：若抗饱和能力校验不通过，在铁心上开设气隙，通过Maxwell仿真不同气隙位置对抗饱和能力和精度的影响，选择合适的气隙长度与位置，若校验仍不通过，需重新设计参数。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过模型推导与需求分析相结合的方式，缩短了计算的时间，简化了设计步骤，实现了各种需求条件下差分式零序电流互感器的匝比设计，提升了了差分式零序电流互感器的带载能力和精度，保证了电网零序电流保护动作的准确性和零序电流保护设备稳定工作的能力。
附图说明
[0026]图1是差分式零序电流互感器匝比设计框图；
[0027]图2是差分式零序电流互感器结构示意图；
[0028]图3是差分式零序电流互感器匝比模型示意图；
[0029]图4是差分式零序电流互感器T型电路示意图；
[0030]图5是差分式零序电流互感器Maxwell仿真模型图；
[0031]图6是差分式零序电流互感器Maxwell仿真结果图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]请参阅图1
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6，本专利技术提供一种技术方案：一种差分式零序电流互感器主参数设计方法，包括依次进行的匝比设计步骤和铁心设计步骤；
[0034]所述匝比设计步骤包括以下步骤：
[0035]S1、根据差分式零序电流互感器的变比需求和差分式零序电流互感器的变比模型进行计算，获得各绕组匝比关系和各匝数关系；
[0036]S2、根据误差关系选定各绕组匝数；
[0037]S3、对选定的匝比进行需求验算，直至选定的匝比满足需求；S3包括：根据差分式零序电流互感器的T型等效电路推导出匝比与误差关系，根据误差关系选定各绕组匝数，对选定的匝比进行需求验算，直至选定的匝比满足需求。
[0038]所述铁心设计步骤包括以下步骤：
[0039]S4、根据设计匝比，通过有限元软件仿真分析样式和气隙对差分式零序电流互感器的影响；
[0040]S5、结合抗饱和能力和精度需求选择合适的铁心样式，获得合适的铁心参数。
[0041]在本实施方式中，差分式零序电流互感器是一种新型零序电流互感器，由三个取电互感器和一个合成零序互感器组成，合成零序电流互感器上安装有四路耦合绕组，其中三组与取电互感器二次侧相连，剩余一组作为第四绕组。通过三相取电互感器将电缆三相电流引入合成零序电流互感器，利用磁通叠加原理得到三相磁通之和，采用第四绕组感应三相磁通之和并输出零序电流给零序检测装置。三个取电互感器分别感应三相电流，包括原边电缆、穿心式铁心和副边绕组构成，如图2所示。合成零序电流互感器感应三相磁通之和并输出零序电流，包括三相进线绕组、合成零序铁心和第四绕组构成。其中设定以下数据：三相电缆额定通过电流I
1N
，额定零序电流I
01N
，零序电流互感器输出额定I
0N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种差分式零序电流互感器主参数设计方法，其特征在于，包括依次进行的匝比设计步骤和铁心设计步骤；所述匝比设计步骤包括以下步骤：S1、根据差分式零序电流互感器的变比需求和差分式零序电流互感器的变比模型进行计算，获得各绕组匝比关系和各匝数关系；S2、根据误差关系选定各绕组匝数；S3、对选定的匝比进行需求验算，直至选定的匝比满足需求；所述铁心设计步骤包括以下步骤：S4、根据设计匝比，通过有限元软件仿真分析样式和气隙对差分式零序电流互感器的影响；S5、结合抗饱和能力和精度需求选择合适的铁心样式，获得合适的铁心参数。2.如权利要求1所述的一种差分式零序电流互感器主参数设计方法，其特征在于，S1中获得各绕组匝比关系和各匝数关系为：获得差分式零序电流互感器副边匝数、合成差分式零序电流互感器三相进线绕组匝数和第四绕组匝数匝比关系。3.如权利要求1所述的一种差分式零序电流互感器主参数设计方法，其特征在于，S2中根据误差关系选定各绕组匝数的方式为：根据热稳定需求、误差补偿需求和带载能力需求进行计算，获得各绕组匝数取值范围。4.如权利要求1所述的一种差分式零序电流互感器主参数设计方法，其特征在于，S3包括：根据差分式零序电流互感器的T型等效电路推导出匝比与误差关系，根据误差关系选定各绕组匝数，对选定的匝比进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，吴维宁，候凯，武迪，吴克辰，
申请(专利权)人：浙江天际互感器有限公司，
类型：发明
国别省市：