CN109755011A - 二次电压信号可调的多防护电子式电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二次电压信号可调的多防护电子式电流互感器，包括一次绕组、铁心及绕在铁心上的二次绕组，还包括连接于二次绕组两端的多级采样电阻防护电路和采样电阻调节接入装置；所述的采样电阻调节接入装置包括多种阻值的采样电阻和用于将不同阻值的采样电阻连接二次绕组的拨码开关。本申请采用轻载小铁心，饱和倍数高、频响范围宽、测量范围大、线性度好，在***故障状态下可使保护装置可靠动作，消除了电力***运行中的重大故障隐患，保障了人员和设备安全。

Description

二次电压信号可调的多防护电子式电流互感器

技术领域

本发明涉及智能传感技术领域，特别是一种用在低压配网电流传感多用途的二次电压信号可调的多防护电子式电流互感器。

背景技术

据国家电网建设中长期发展规划，开发长期对***运行状态进行自动监测、诊断和保护、促进高压开关的智能化发展水平的光机电一体化设备，是城乡电网迈向自动化的迫切要求，也是当今电网向数字化、智能化、自动化的发展方向。加速开发作为***一次电量采集单元的电子式电流传感器尤显迫切，这也是电力***自动化，数字化发展的需要。随着智能电网发展，智能装置越来越多的应用于电力设备中，尤其电子式互感器相关产品，已实现一定的工程应用。对于电子式电流互感器产品，在制作过程中采用的低功率线圈的方案，由大电流信号转化为小电流信号，再由小电流信号经过大功率采样电阻转化为电压信号。目前电子式电流互感器的应用场景和用途很多，有柱上断路器的配合方案和环网柜等配合方案，另外，有应用于测量功能的，也有应用于保护功能的，但由于应用场景不同导致电子式电流互感器不能通用，不许针对特定的使用环境和用途进行定制，使得生产效率和推广难度较大，制约着电子式电流互感器的发展。另外由于使用环境的多种故障，会导致设备损坏。

发明内容

为解决这一问题，有必要研发一种二次电压信号可调的多防护10kV电子式电流互感器，设计多档位的采样电阻，并进行多防护技术设计，根据使用环境要求，进行转换即可满足要求，提高设备的生产和制作效率。

为了能够使电子式电流互感器的应用更加广泛、方便和安全，本发明提供了一种二次输出电压信号可调、多重防护采样电阻的电子式电流互感器，包括一次绕组、铁心及绕在铁心上的二次绕组，还包括连接于二次绕组两端的多级采样电阻防护电路和采样电阻调节接入装置；所述的采样电阻调节接入装置包括多种阻值的采样电阻和用于将不同阻值的采样电阻连接二次绕组的拨码开关。

所述的多级采样电阻防护电路避免由于短路故障时电流过大而烧坏器件，具体为：

第一级保护电路包括第一限流电阻和气体放电管，第一限流电阻和气体放电管串联后接在二次绕组的两端；

第二级保护电路包括第二限流电阻、第一限流电感以及压敏电阻；第二限流电阻、第一限流电感以及压敏电阻串联后接在气体放电管的两端；

第三级保护电路包括第三限流电阻、第二限流电感以及瞬态抑制二极管；第三限流电阻、第二限流电感以及瞬态抑制二极管串联后接在压敏电阻的两端，不同阻值的采样电阻经拨码开关并接于瞬态抑制二极管两端。

所述的拨码开关型号为SS-12D06，拨码开关的每一个引脚连接一个采样电阻，从而控制将哪一个采样电阻并接于瞬态抑制二极管两端。

所有的采样电阻和拨码开关均封装在电子式互感器的线圈内，方便调节的同时，也避免摔坏关键器件。

本申请直接输出小电压信号，与二次设备信号兼容性好，不需要其它信号转换设备进行信号再变换，简化了***结构，减少了误差源。

本申请采用轻载小铁心，饱和倍数高、频响范围宽、测量范围大、线性度好，在***故障状态下可使保护装置可靠动作。

本申请信号输出外接端开路不会产生过电压，消除了电力***运行中的重大故障隐患，保障了人员和设备安全。

本申请同时实现三相相序电流的保护/计量/测量三合一兼容信号输出以及单项接地(零序)保护信号输出，是配电自动化应用中电子式电流互感器的理想选择。

本申请功能多、体积小、重量轻、能耗低，减少了铁磁污染。

附图说明

图1为电子式电流互感器的原理图；

图2为多级采样电阻防护电路原理图；

具体实施方式

与现有电子书互感器制作技术相比，本发明的采样电阻可调方案具有灵活性好，应用广的优势，可大幅节约设计成本。

为使本发明的上述目的、特征和有点能够更加明显易懂，下面对本发明进一步相细说明：

工作原理如图1所示，采用低功率线圈(LPCT)原理，环氧树脂浇注。电子式电流互感器由一次绕组Np(穿心式一匝)、高性能的小铁心、绕在小铁心上的二次绕组Ns及与二次绕组Ns并接的采样电阻Rs组成。采样电阻Rs是线圈中的小电流信号转化为电压信号的器件，并形成环路导通，因此信号输出外接端S1、S2开路不会产生过电压，消除了电力***运行中的重大故障隐患，保障了人员和设备安全。采样电阻Rs电阻值的大小决定着输出电压信号Us的大小，故设计采样电阻调节接入装置，包括多种阻值的大功率采样电阻和拨码开关，其中所有的采样电阻和拨码开关均封装在电子式互感器的线圈内，通过拨码开关连接不同阻值的采样电阻，可以实现不同电压幅值的输出。

其中Us为输出电压信号大小，Ip为一次绕组电流；Rs为采样电阻阻值；N1为一次绕组匝数，N2为二次绕组匝数。

为了充分提高LPCT自身的准确等级，一般要尽量选用优质铁心材料。增加线圈的二次匝数，减小二次绕组电流，并减小采样电阻阻值，以减轻线圈的负荷.达到提高LPCT测量准确度的目的。这就导致LPCT的铁心在很宽的一次电流变化范围内都不会饱和。这样，在遭受过电流的情况下，线圈的二次侧和采样电阻中将流过几十倍甚至一百多倍的额定电流值.使得LPCT的采样电阻和二次绕组烧坏的几率大增。

为了防止采样电阻烧坏.可以采取两种措施：第一种是增大电阻功率：第二种是在过电流时采取分流措施.以减小流过取样电阻的电流。增大电阻功率的方法不是一个很好的解决方案。分流方法在本质上是一个保护电路，当过电流时，保护电路动作。从而分流以实现对采样电阻的保护目的。多级采样电阻防护电路如图2所示：

第一级保护电路包括第一限流电阻R1和气体放电管，第一限流电阻R1和气体放电管串联后接在二次绕组的两端；当气体放电管上的电压超过一定幅度时，器件变为短路状态。从而将浪涌能量泄放掉。气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成。如果发生电压冲击，电极间会产生某种电弧。电离气体放电的路径是由高阻抗转向低阻抗。该放电过程阻止一个更高的冲击幅值。

第二级保护电路包括第二限流电阻R2、第一限流电感L1以及压敏电阻；第二限流电阻R2、第一限流电感L1以及压敏电阻串联后接在气体放电管的两端；压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻。当压敏电阻上的电压超过一定幅度时，压敏电阻的阻值迅速降低，从而将浪涌能量泄放掉并将浪涌电压的幅度限制在一定范围内，达到保护后面设备的目的。压敏电阻在过压冲击下的承受容量小于气体放电管，可以作为保护电路的第二级能量泄放单元。

第三级保护电路包括第三限流电阻R3、第二限流电感L2以及瞬态抑制二极管TVS；第三限流电阻R3、第二限流电感L2以及瞬态抑制二极管TVS串联后接在压敏电阻的两端，不同阻值的采样电阻Rs经拨码开关并接于瞬态抑制二极管TVS两端。所述的拨码开关型号为SS-12D06，拨码开关的每一个引脚连接一个采样电阻。

当瞬态抑制二极管TVS上的电压超过一定幅度时，瞬态抑制二极管TVS将能以极高的速度改变自身阻抗，器件迅速导通。从而将能量泄放掉，并将浪涌电压的幅度箝位于一个预定值。有效地保护后级回路中的器件免受各种浪涌脉冲的损坏。瞬态抑制二极管TVS响应速度快，但其承受的能量较低，可以作为保护电路快速限压模块。

Claims (4)

1.二次电压信号可调的多防护电子式电流互感器，包括一次绕组、铁心及绕在铁心上的二次绕组，其特征在于还包括连接于二次绕组两端的多级采样电阻防护电路和采样电阻调节接入装置；所述的采样电阻调节接入装置包括多种阻值的采样电阻和用于将不同阻值的采样电阻连接二次绕组的拨码开关。

2.根据权利要求1所述的二次电压信号可调的多防护电子式电流互感器，其特征在于多级采样电阻防护电路具体为：

第一级保护电路包括第一限流电阻和气体放电管，第一限流电阻和气体放电管串联后接在二次绕组的两端；

第二级保护电路包括第二限流电阻、第一限流电感以及压敏电阻；第二限流电阻、第一限流电感以及压敏电阻串联后接在气体放电管的两端；

第三级保护电路包括第三限流电阻、第二限流电感以及瞬态抑制二极管；第三限流电阻、第二限流电感以及瞬态抑制二极管串联后接在压敏电阻的两端，不同阻值的采样电阻经拨码开关并接于瞬态抑制二极管两端。

3.根据权利要求1所述的二次电压信号可调的多防护电子式电流互感器，其特征在于：所述的拨码开关型号为SS-12D06。

4.根据权利要求1所述的二次电压信号可调的多防护电子式电流互感器，其特征在于：所有的采样电阻和拨码开关均封装在电子式互感器的线圈内。