基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器和电力设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器和电力设备，该电流互感器包括由第一级铁心至第三级铁心依次叠加缠绕形成的三级铁心、设置在第三级铁心中的一个气隙内的磁场传感器和与磁场传感器连接的信号处理器，磁场传感器用于对第三级铁心中气隙内的磁场强度进行测量；信号处理器用于对磁场传感器输出的电压信号进行信号处理，并控制信号处理后的信号输出端是否与三级铁心的二次绕组并联连接，使得电流互感器的输出电流满足预设标准。本发明专利技术能够对铁心饱和导致的畸变的二次电流进行补偿，并且既可满足计量用电流互感器的精度要求，也可满足保护用电流互感器的精度要求，可同时用于计量与保护，简化电力系统中电流互感器的配置。中电流互感器的配置。中电流互感器的配置。

【技术实现步骤摘要】
基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器和电力设备


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器和电力设备。

技术介绍

[0002]目前，电力系统中使用的电流互感器按照应用场景可分为计量用电流互感器和保护用电流互感器两大类。
[0003]在电力系统中，一台电流互感器设备会包含多组不同规格的电流互感器，但不论是计量用电流互感器还是保护用电流互感器都还存在种种不足。目前电力系统中广泛使用的计量用电流互感器仍然是由环形铁心与二次绕组组成的传统电流互感器，但是，随着清洁能源与非线性负荷的大量并网应用，线路电流中出现的直流分量与谐波分量可能会导致计量用电流互感器的精度有所下降，从而导致电能计量出现误差，对电网公司的利益造成损失；另外，短路电流包含的非周期分量也会使铁心发生饱和，进而引起二次电流发生畸变。保护用电流互感器因为要满足准确限值一次电流下的误差要求，所以会成倍的增加铁心体积并开设气隙，从而导致其在测量稳态电流时误差较高。
[0004]综上所述，亟需一种既保留计量用电流互感器高精度，又具有抗饱和能力，还满足保护用电流互感器准确限值一次电流下的误差要求的新型电流互感器。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提供一种基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器，其中的磁场传感器的输出可以补偿因铁心饱和导致的畸变的二次电流，避免二次电流畸变引起的电能计量失真与继电保护设备的错误动作，提高电网运行的可靠性，并且其既可满足计量用电流互感器的精度要求，也可满足保护用电流互感器的精度要求，可同时用于计量与保护，从而简化电力系统中电流互感器的配置。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种电力设备。
[0007]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0008]一种基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器，包括：
[0009]三级铁心，所述三级铁心由第一级铁心、第二级铁心和第三级铁心依次叠加缠绕形成，所述第一级铁心为未开设有气隙的环形铁心，所述第二级铁心开设有少量气隙，所述第三级铁心开设有大量气隙；
[0010]磁场传感器，设置在所述第三级铁心中的一个气隙内，所述磁场传感器用于通过自身输出的电压信号对所述第三级铁心中气隙内的磁场强度进行测量；
[0011]信号处理器，用于对所述电压信号进行信号处理，并控制信号处理后的信号输出端是否与所述三级铁心的二次绕组并联连接，以控制是否通过信号处理后的第一电流信号对所述二次绕组的输出电流进行补偿，使得电流互感器的输出电流满足预设标准。
[0012]可选的，所述三级铁心中的每一级铁心的内半径与外半径相同。
[0013]可选的，所述第一级铁心至所述第三级铁心的高度依次递减。
[0014]可选的，所述信号处理器包括调整放大模块，所述调整放大模块的输入端与所述磁场传感器的输出端连接，所述调整放大模块用于调节所述电压信号的幅值。
[0015]可选的，所述信号处理器还包括电压电流转换模块，所述电压电流转换模块的输入端与所述调整放大模块的输出端连接，所述电压电流转换模块用于将所述电压信号转换为第二电流信号。
[0016]可选的，所述信号处理器还包括功率放大模块，所述功率放大模块的输入端与所述电压电流转换模块的输出端连接，所述功率放大模块用于放大所述第二电流信号得到所述第一电流信号。
[0017]可选的，所述信号处理器还包括开关模块，所述开关模块的输入端与所述功率放大模块的输出端连接，所述开关模块的输出端与所述三级铁心的二次绕组并联。
[0018]可选的，所述信号处理器还包括逻辑判断模块，所述逻辑判断模块的输入端与所述调整放大模块的输出端连接，所述逻辑判断模块的输出端与所述开关模块的控制端连接，所述逻辑判断模块用于根据所述调整放大模块的输出信号控制所述开关模块的闭合与关断，以控制是否将所述功率放大模块的信号输出端并联接入所述三级铁心的二次绕组。
[0019]可选的，所述逻辑判断模块具体用于：当电流互感器的一次电流较小，且不含直流分量或非周期分量时，控制所述开关模块关断；当所述一次电流较大或者所述一次电流中含有直流分量及非周期分量时，控制所述开关模块闭合。
[0020]为达到上述目的，本专利技术第二方面提供了一种电力设备，包括上述所述的基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器。
[0021]本专利技术至少具有以下技术效果：
[0022]1、采用三级铁心结构作为互感器铁心，既保留了完整铁心所具有的高磁导率，又初步具有了抗饱和能力。
[0023]2、采用放置在第三级铁心气隙中的磁场传感器用于补偿畸变的二次电流，可解决电流互感器在测量包含直流偏磁或非周期分量的一次电流时铁心发生饱和从而引起二次电流发生畸变的问题，可广泛应用于测量波形较为复杂的电流。
[0024]3、采用将互感器二次绕组与信号处理模块输出并联的连接方式，既保留了计量用电流互感器的高精度，又可以满足保护用电流互感器要求的准确限值系数。
[0025]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例的基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器的结构示意图。
[0027]图2为本专利技术实施例的三级铁心的结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或
类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]下面参考附图描述本实施例的一种基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器和电力设备。
[0030]图1为本专利技术实施例的基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器的结构示意图。
[0031]如图1所示，该基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器包括三级铁心5、磁场传感器7和信号处理器13。
[0032]其中，三级铁心5由第一级铁心1、第二级铁心2和第三级铁心3依次叠加缠绕形成，第一级铁心1为未开设有气隙4的环形铁心，第二级铁心2开设有少量气隙4，第三级铁心3开设有大量气隙4。
[0033]本实施例中，每一级铁心的内半径与外半径相同，其中，第一级铁心1至第三级铁心3的高度依次递减。
[0034]具体而言，每一级铁心的内半径为70mm(毫米)，每一级铁心的外半径为130mm；第一级铁心1为完整的环形铁心，高度为90mm；第二级铁心2高度为60mm，开设少量的如4个气隙4，每个气隙长度均为5.6mm；第三级铁心3高度为50mm，开设大量的如40个气隙4，每个气隙长度均为5mm。
[0035]进一步的，如图2所示，磁场传感器7设置在第三级铁心3的某一个气隙4中，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器，其特征在于，包括：三级铁心，所述三级铁心由第一级铁心、第二级铁心和第三级铁心依次叠加缠绕形成，所述第一级铁心为未开设有气隙的环形铁心，所述第二级铁心开设有少量气隙，所述第三级铁心开设有大量气隙；磁场传感器，设置在所述第三级铁心中的一个气隙内，所述磁场传感器用于通过自身输出的电压信号对所述第三级铁心中气隙内的磁场强度进行测量；信号处理器，用于对所述电压信号进行信号处理，并控制信号处理后的信号输出端是否与所述三级铁心的二次绕组并联连接，以控制是否通过信号处理后的第一电流信号对所述二次绕组的输出电流进行补偿，使得电流互感器的输出电流满足预设标准。2.如权利要求1所述的基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器，其特征在于，所述三级铁心中的每一级铁心的内半径与外半径相同。3.如权利要求1所述的基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器，其特征在于，所述第一级铁心至所述第三级铁心的高度依次递减。4.如权利要求1所述的基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器，其特征在于，所述信号处理器包括调整放大模块，所述调整放大模块的输入端与所述磁场传感器的输出端连接，所述调整放大模块用于调节所述电压信号的幅值。5.如权利要求4所述的基于三级铁心的计量保护一体化电流互感器，其特征在于，所述信号处理器还包括电压电流转换模块，所述电压电流转换模块的输入端与所述调整放大模块的输出端连接，所述电压电流转换模块用于将所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲璇，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：