非接触式电流传感器、故障监测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及非接触式电流传感器，外壳为内部中空、两端开口的柱状，材质为铝，并纵向分布；两个端盖分别封盖着外壳两端的端口，材质为树脂；铁芯竖直布置于外壳内，并由上内芯和下内芯构成，且上内芯采用高磁导率材料，下内芯采用低磁导率材料；漆包线绕制于上内芯和下内芯上，且其上在上内芯和下内芯的过渡处设置外抽头；第一积分电阻的一端与外抽头电连接，另一端与漆包线绕出下内芯的抽头电连接；第二积分电阻的一端与漆包线绕出上内芯的抽头电连接，另一端与漆包线绕出下内芯的抽头和第一积分电阻的公共端电连接。本发明专利技术的有益效果为：能够监测电网中的小电流信号，确保故障诊断的准确度，以便后续有效进行事前预警。以便后续有效进行事前预警。以便后续有效进行事前预警。

【技术实现步骤摘要】
非接触式电流传感器、故障监测装置和方法


[0001]本专利技术涉及电网
，具体涉及一种非接触式电流传感器、故障监 测装置和方法。

技术介绍

[0002]国民经济的飞速发展对输电线路供电稳定性提出了极高的要求，输电线 路跨越距离远，线路走廊环境多变。输电线路在运行过程中极易受到雷击、 外力破坏等因素的干扰导致跳闸，线路跳闸后如何快速恢复供电，提高供电 服务的满意度一直是电网运维工作中比较关心的问题。
[0003]另一方面，随着国家电网输电线路分布式故障监测装置新企业标准的实 施，结合实际工程需求，输电线路在运行过程中需对部分可预警的故障进行 事前预警，降低线路故障率，故提出了对可预警故障所产生的高频小电流监 测的需求。
[0004]目前，输电线路分布式故障监测装置在电网中得到广泛的应用，该装置 直接安装于线路本体，基于行波电流监测技术，可实现输电线路故障的实时 监测及诊断功能。由于分布式故障监测终端安装于线路本体，故采取停电作 业的形式安装监测设备，但在实际的工程应用中，部分重要线路无法即时停 电，这就导致该装置在工程应用中具备一定的局限性，而带电作业存在成本 高的缺陷，因此需要一种便于工程安装且能有效测量输电线路故障电流的装 置，以对故障行波电流及放电电流小信号进行测量。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种非接触式电流传感器、故障监测 装置和方法，以克服上述现有技术中的不足。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种非接触式电流传感器， 包括：
[0007]外壳，其为内部中空、两端开口的柱状，材质为铝，并纵向分布；
[0008]两个端盖，其分别封盖着外壳两端的端口，材质为树脂；
[0009]铁芯，其竖直布置于外壳内，并由上内芯和下内芯构成，且上内芯采用 高磁导率材料，下内芯采用低磁导率材料；
[0010]漆包线，其绕制于上内芯和下内芯上，且其上在上内芯和下内芯的过渡 处设置外抽头；
[0011]第一积分电阻，其一端与外抽头电连接，另一端与漆包线绕出下内芯的 抽头电连接；
[0012]第二积分电阻，其一端与漆包线绕出上内芯的抽头电连接，另一端与漆 包线绕出下内芯的抽头和第一积分电阻的公共端电连接。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]因要测量异常放电电流波形，放电电流波形通常幅值极低，为毫安级别， 故上内芯采用高磁导率材料，以保障可有效采集放电电流波形；
[0015]因要测量故障电流，故障电流通常幅值较高，防止线圈发生磁饱和现象， 导致输出波形畸变失真，故下内芯采用低磁导率材料；
[0016]漆包线在上内芯和下内芯过渡处的外抽头、漆包线绕出下内芯的抽头以 及第一积分电阻的组合用来测量故障行波电流与工频电流；漆包线绕出上内 芯的抽头、漆包线绕出下内芯的抽头以及第二积分电阻的组合用来测量异常 放电行波电流；以使得传感器能够监测电网中的小电流信号，确保故障诊断 的准确度，以便后续有效进行事前预警。
[0017]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0018]进一步，高磁导率材料为坡莫合金；低磁导率材料为ABS。
[0019]进一步，漆包线在上内芯上绕制的匝数为20～60匝，漆包线在下内芯 上绕制的匝数为300～500匝；第一积分电阻的阻值为30～70Ω，第二积分 电阻的阻值为800～1200。
[0020]采用上述进两步的有效效果为：可有效的确保完成故障行波电流、工频 电、异常放电行波电流的测量。
[0021]一种故障监测装置：包括上位机，以及与上位机通讯连接的服务器，以 及多个与服务器连接的监测终端；
[0022]监测终端包括电容分压传感器、调理电路和非接触式电流传感器；非接 触式电流传感器纵向垂直安装于线路杆塔上，调理电路分别与漆包线绕出下 内芯的抽头、漆包线绕出上内芯的抽头以及外抽头电连接；电容分压传感器 布置于被测带电三相导线下方。
[0023]采用上述进一步的有效效果为：
[0024]监测终端分布式安装于杆塔上，将长距离的线路分解成若干监测点，避 免行波波形经远距离传输到上位机内衰减所导致的故障定位误差，有效提升 定位精度；
[0025]非接触式电流传感器直接安装于杆塔上，杆塔为地电位，与线路本体无 电气连接，故可带电安装，不受线路停电计划的影响，工程安装更灵活。
[0026]进一步，调理电路包括一级放大电路、二级放大电路、滤波电路、移相 电路和增益调整电路，一级放大电路的一路输出依次连接滤波电路、移相电 路和增益调整电路，一级放大电路的另一路输出依次连接二级放大电路和增 益调整电路。
[0027]进一步，电容分压传感器包括：
[0028]金属片，其布置于线路下方，并与线路之间形成耦合电容C1,以及与大 地之间形成对地电容C2；
[0029]采样电容C
M1
，与阻尼电阻R相串联后并联在耦合电容C1两端。
[0030]采用上述进一步的有效效果为：与线路本体无电气连接，故可带电安装， 不受线路停电计划的影响，工程安装更灵活。
[0031]一种故障监测方法，采用上述故障监测装置；其具体包括如下步骤：
[0032]S100、监测终端定期采集线路非故障时刻的行波电流和行波电压，并暂 存，获得非故障时刻的行波电流波形序列xbdl1和行波电压波形序列xbdy1；
[0033]S200、监测终端故障触发，以采集线路故障触发时刻行波电流和行波电 压，并存储，获得故障时刻的行波电流波形序列xbdl2和行波电压波形序列 xbdy2；
[0034]S300、计算故障时刻波形与非故障时刻暂存波形的相关系数，以获得电 流相关系数ρ
dl1
和电压相关系数ρ
dy1
；
[0035]S400、将故障时刻存储的波形序列内卷重组，获得新的行波电流波形序 列
xbdl
cz1
、行波电压波形序列xbdy
cz1
，并根据重组后的波形序列与非故障时 刻波形序列，计算重组波形后电流相关系数ρ
dl2
和电压相关系数ρ
dy2
；
[0036]S500、重复n次步骤S400，以获得故障时刻重组行波电流波形序列 xbdl
czn
、重组行波电压波形组序列xbdy
czn
,且每重复1次，并计算1次重组后 的波形序列与非故障时刻波形序列的相关系数ρ
dln
和ρ
dyn
，分别取相关系 数绝对值最大的值作为判断基准数据记作max|ρ
dln
|，max|ρ
dyn
|；
[0037]S600、取行波电压的最大相关系数作为判断依据；
[0038]判断max|ρ
dyn
|≥k，0≤k≤1；
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式电流传感器，其特征在于，包括：外壳(110)，其为内部中空、两端开口的柱状，材质为铝，并纵向分布；两个端盖，其分别封盖着外壳(110)两端的端口，材质为树脂；铁芯，其竖直布置于外壳(110)内，并由上内芯(120)和下内芯(130)构成，且上内芯(120)采用高磁导率材料，下内芯(130)采用低磁导率材料；漆包线(140)，其绕制于上内芯(120)和下内芯(130)上，且其上在上内芯(120)和下内芯(130)的过渡处设置外抽头(150)；第一积分电阻(160)，其一端与外抽头(150)电连接，另一端与漆包线(140)绕出下内芯(130)的抽头电连接；第二积分电阻(170)，其一端与漆包线(140)绕出上内芯(120)的抽头电连接，另一端与漆包线(140)绕出下内芯(130)的抽头和第一积分电阻(160)的公共端电连接。2.根据权利要求1所述的一种非接触式电流传感器(1)，其特征在于：所述高磁导率材料为坡莫合金；所述低磁导率材料为ABS。3.根据权利要求1或2所述的一种非接触式电流传感器(1)，其特征在于：所述漆包线(140)在上内芯(120)上绕制的匝数为20～60匝，所述漆包线(140)在下内芯(130)上绕制的匝数为300～500匝；所述第一积分电阻(160)的阻值为30～70Ω，所述第二积分电阻(170)的阻值为800～1200Ω。4.一种故障监测装置，其特征在于：包括上位机，以及与上位机通讯连接的服务器，以及多个与服务器连接的监测终端；所述监测终端包括电容分压传感器(2)、调理电路(3)和如权利要求1～3所述非接触式电流传感器(1)；所述非接触式电流传感器(1)纵向垂直安装于线路杆塔上，所述调理电路(3)分别与漆包线(140)绕出下内芯(130)的抽头、漆包线(140)绕出上内芯(120)的抽头以及外抽头(150)电连接；所述电容分压传感器(2)布置于被测带电三相导线下方。5.根据权利要求4所述的一种故障监测装置，其特征在于：所述调理电路(3)包括一级放大电路(310)、二级放大电路(320)、滤波电路(330)、移相电路(340)和增益调整电路(350)，所述一级放大电路(310)的一路输出依次连接滤波电路(330)、移相电路(340)和增益调整电路(350)，所述一级放大电路(310)的另一路输出依次连接二级放大电路(320)和增益调整电路(350)。6.根据权利要求4或5所述的一种故障监测装置，其特征在于：所述电容分压传感器(2)包括：金属片(210)，其布置于线路下方，并与线路之间形成耦合电容C1,以及与大地之间形成对地电容C2；采样电容C
M1
，与阻尼电阻R相串联后并联在耦合电容C1两端。7.一种故障监测方法，其特征在于：采用如权利要求4或5或6所述故障监测装置；包括如下步骤：S100、监测终端定期采集线路非故障时刻的行波电流和行波电压，并暂存，获得非故障时刻的行波电流波形序列xbdl1和行波电压波形序列xbdy1；S200、监测终端故障触发，以采集线路故障触发时刻行波电流和行波电压，并存储，获得故障时刻的行波电流波形序列xbdl2和行波电压波形序列xbdy2；
S300、计算故障时刻波形与非故障时刻暂存波形的相关系数，以获得电流相关系数ρ
dl1
和电压相关系数ρ
dy1
；S400、将故障时刻存储的波形序列内卷重组，获得新的行波电流波形序列xbdl
cz1

【专利技术属性】
技术研发人员：崔杰，谢彬，范志升，
申请(专利权)人：武汉华瑞伏安电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：