10kv輸電線路零序電流檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種10KV輸電線路零序電流檢測系統，特點是：三只負載電流互感器的副邊線圈的首端分別與負載電流檢測回路相接，尾端接于同一點SO，在SO點與信號公共端com之間設有測零互感器，SO端為測零互感器原邊線圈的首端，com端為測零互感器原邊線圈的尾端，在測零互感器的副邊線圈首端處接有零序電流采樣電阻Rx，電阻Rx的一端接入綜合信號處理電路，電阻Rx另一端接于com端，測零互感器的副邊線圈的尾端接于com端，本發明改變了現有技術10KV輸電線路檢測零序電流的模式，實現了微型化、隱身式，檢測準確度大幅提高，完全杜絕了誤測虛假“零序電流”的問題。
【專利說明】10KV輸電線路零序電流檢測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種IOKV輸電線路零序電流檢測系統，屬于IOKV交流高壓輸電線路【技術領域】；按照《國家重點支持的高新【技術領域】》的規定分類，屬于電力電子【技術領域】。
【背景技術】
[0002]IOKV交流輸電線路中，為了及時發現和排除接地故障，需要隨時檢測“零序電流”。所謂“零序電流”，通俗的說就是輸電線路對大地的泄漏電流(也叫接地電流)。在現有技術條件下，檢測IOKV輸電線路的零序電流都是使用一種叫做“10KV零序電流互感器”的器件、運用“三線并穿”的方法一將三相三線IOKV輸電線路并行穿過IOKV零序電流互感器的貫穿孔，通過檢測該互感器副邊線圈的電流即可檢測到三相三線IOKV輸電線路的零序電流。這種方法基本可行，但存在一些缺陷:一是造價昂貴一在電磁傳導性能、耐受高電壓性能、耐受惡劣環境性能等方面都有很高要求，因此制造成本居高不下(目前市場價格1500-2500元之間)；二是體積大，所占空間大，無法實現內置式安裝——由于三條高壓輸電線從IOKV零序電流互感器的貫穿孔內平行穿過，因此只得將該互感器制作成體積較大的橢圓環型體(橢圓長軸在450-800毫米之間)；三是容易出現誤測一由于穿過互感器貫穿孔的三條輸電導線跨距太大，副邊線圈對三條輸電導線的受感程度難以均衡，容易檢測到虛假的“零序電流”，當輸電線路中通過的電流增大時虛假的“零序電流”也隨之增大，這種情況造成的誤測誤判的現象并不少見。

【發明內容】

[0003]本發明的目的旨在改進已有技術存在的不足之處，提供一種準確度高、體積小、成本低廉的IOKV輸電線路零序電流檢測系統。
[0004]本發明提供的技術方案是:一種IOKV輸電線路零序電流檢測系統，包括有負載電流互感器、負載電流檢測回路、綜合信號處理電路及信號公共端com，特點是:負載電流互感器設有三只，對應的負載電流檢測回路中也設有三只檢測元件ZA、ZB、ZC，三只負載電流互感器的各種參數要求一致，三條IOKV輸電線路A、B、C分別從三只負載電流互感器的貫穿孔穿過作為三只負載電流互感器的原邊線圈，三只負載電流互感器的副邊線圈依據繞制方向分為首端和尾端，其首端分別與負載電流檢測回路的三只檢測元件ZA、ZB、ZC的三個輸入端相接，其尾端接于同一點SO ；
在SO點與信號公共端com之間設有測零互感器，從SO點引出一條導線穿繞測零互感器的貫穿孔后接到信號公共端com上作為原邊線圈，SO端為測零互感器原邊線圈的首端，信號公共端com端為測零互感器原邊線圈的尾端；在測零互感器副邊線圈的首端處連接有零序電流檢測回路，零序電流檢測回路中設有零序電流采樣電阻Rx，電阻Rx的一端接入綜合信號處理電路的一個輸入端Lx，電阻Rx的另一端接于信號公共端com ;測零互感器副邊線圈的尾端接于信號公共端com ；
負載電流檢測回路的三只檢測元件ZA、ZB、ZC的輸入輸出公共端GA、GB、GC同接于信號公共端com，三只檢測元件ZA、ZB、ZC各自的輸出端分別接入綜合信號處理電路的輸入端LA, LB, LC0
[0005]本發明的技術方案中，與現有技術的顯著區別是設有測零互感器，測零互感器的原邊線圈是單線穿繞互感器貫穿孔，而不像現有技術中的IOKV零序電流互感器是三線并穿、僅限一匝，并且所述測零互感器原邊線圈繞制的匝數可多可少，可以在1-100匝之間酌情選取(匝數越多拾取零序電流的靈敏度越高)，其副邊線圈匝數也是可多可少，可以在500-2000匝之間酌情選取(匝數越多拾取零序電流的準確度越高)。
[0006]由于本發明的測零互感器采用了上述特殊結構，因此該測零互感器整體可以制作成圓環型微小形體一可以做成外徑只有十幾個毫米、內徑只有幾個毫米的微小形體。而現有技術中的IOKV零序電流互感器受諸多條件限制是無法實現小型化的。
[0007]本發明技術方案中，零序電流檢測回路中的零序電流采樣電阻Rx的取值范圍寬廣，其阻值可以在100-2000歐姆之間酌情選取(阻值越大靈敏度越高，阻值越小準確度越聞)O
[0008]本發明技術方案中，負載電流檢測回路中的三只檢測元件TA、ZB、ZC既可以是電流互感器，也可以是電阻器，兩種結構方式都不影響本發明技術方案的實施。
[0009]本發明提供的IOKV輸電線路零序電流檢測系統技術方案，改變了現有技術檢測零序電流的模式，可以很好地解決現有IOKV輸電線路零序電流互感器的不足問題，與已有技術相比具有如下優點:
1、微型化，內置隱身式——由于測零互感器可以做到其外形尺寸只有十幾個毫米，因此可以象一個電子元件一樣焊接在線路板上，對控制箱整體來說不占空間；
2、不會誤測出虛假的“零序電流”——因為測零互感器的原邊線圈采用了“單線穿繞”方式，所以不存在受感程度不均衡的問題；
3、造價低——安裝在控制箱內，不受高電場和惡劣環境影響，對材料選擇和加工工藝都要求不高，因此制造成本會大大降低，堪稱物美價廉。
[0010]下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一種實施例的基本結構示意圖；
圖2為本發明另一種實施例的基本結構示意圖。
[0012]附圖圖面說明:
I——負載電流互感器，2——負載電流檢測回路，3——測零互感器，3-1——測零互感器的原邊線圈，3-2——測零互感器的副邊線圈，4——零序電流檢測回路，5——綜合信號處理電路，com——信號公共端；
A、B、C—穿過負載電流互感器的三條IOKV輸電線路(圖中所畫為導線的橫截面)，ZA, ZB, ZC——負載電流檢測回路中的三只檢測元件，Rx——零序電流采樣電阻，LA、LB、LC、Lx——綜合信號處理電路的輸入端。
【具體實施方式】
[0013]下面對照圖1對本發明技術方案的工作原理做詳細說明。[0014]圖1為本發明一種實施例的基本結構圖，包括有三只負載電流互感器1、負載電流檢測回路2、綜合信號處理電路5及信號公共端com，三只負載電流互感器I的各種參數基本一致，負載電流檢測回路2中的三只檢測元件ZA、ZB、ZC用的是小型電流互感器，三條IOKV輸電線路A、B、C分別從三只負載電流互感器I的貫穿孔穿過作為三只負載電流互感器I的原邊線圈，三只負載電流互感器I的副邊線圈依據繞制方向分為首端和尾端，其首端分別與負載電流檢測回路2的三只檢測元件ZA、ZB、ZC的三個輸入端相接，其尾端接于同一點SO ；
在SO點與信號公共端com之間設有測零互感器3，從SO點引出一條導線穿繞測零互感器3的貫穿孔后接到信號公共端com上作為原邊線圈3-1，SO端為測零互感器3原邊線圈3-1的首端，信號公共端com端為測零互感器3原邊線圈3-1的尾端；在測零互感器3的副邊線圈3-2的首端處連接有零序電流檢測回路4，零序電流檢測回路4中設有零序電流采樣電阻Rx，電阻Rx的一端接入綜合信號處理電路5的一個輸入端Lx，電阻Rx的另一端接于信號公共端com ;測零互感器3的副邊線圈3-2的尾端接于信號公共端com ；
負載電流檢測回路2中，用三只小型電流互感器作為三只檢測元件ZA、ZB、ZC，其原邊線圈的首端就是輸入端，其副邊線圈的首端就是輸出端，原邊線圈和副邊線圈的尾端接在一起就是所述三只檢測元件TA、ZB、ZC的輸入輸出公共端GA、GB、GC, GA、GB、GC同接于信號公共端com，三只檢測元件ZA、ZB、ZC各自的輸出端分別接入綜合信號處理電路5的輸入端 LA、LB、LC。
[0015]眾所周知，三條10KV輸電線路A、B、C前端來自變電站，后端接到輸電用戶電力變壓器的初級線圈上，三只負載電流互感器I串聯在變電站與電力變壓器之間、緊挨電力變壓器的三條10KV輸電線路上，其中朝向變電站的一端稱為負載電流互感器I的輸入端，朝向電力變壓器的一端稱為負載電流互感器I的輸出端。因為電力變壓器的初級線圈通常都是“ Δ ”形接法，在三條10KV輸電線路負載電流互感器輸出端沒有發生接地故障的情況下，三相負載電流的矢量和總等于零，因此流過三只負載電流互感器原邊線圈電流的矢量和也等于零，此時系統處于正常運行狀態。
[0016]因為通常都是三個負載電流互感器及其各自的檢測回路各種參數都基本一致(本發明特別強調)，三個負載電流互感器的副邊線圈是“Y”形接法(三個尾端接在同一點so、三個首端分別向外引線)，因此在三條10KV輸電線路負載電流互感器輸出端沒有發生接地故障的情況下，三相負載電流的矢量和總等于零，由此感應到三個負載電流互感器副邊線圈中的電流的矢量和也隨著等于零，三只小型電流互感器ZA、ZB、ZC原邊線圈電流的矢量和也隨著等于零，ZA、ZB、ZC副邊線圈電流的矢量和也勢必等于零，這樣就使得SO-com之間沒有電勢差——沒有電壓，也就不會有電流。但是，當10KV輸電線路負載互感器的輸出端發生接地故障時，三相10KV輸電線路電流的矢量和不再等于零一出現了一個數值和相位等于接地電流的電流，由此導致三個負載電流互感器副邊線圈中的電流矢量和也不等于零，SO-com間出現了電勢差，從而就有電流流過測零互感器3的原邊線圈3-1，副邊線圈3-2中也就隨之被感應出電流，這個電流流過零序電流采樣電阻Rx，必然在電阻Rx兩端出現電壓——采樣電壓，這個電壓按照與實際接地電流成正比關系的數值輸送到綜合信號處理電路5中，經綜合信號處理電路5處理后還原成實際的輸電線路零序電流數值。這里需要特別說明的是:由于測零互感器3的原邊線圈3-1只是單線穿繞，因此就絕不存在“感應程度不均衡”的問題，從而可以完全避免出現虛假“零序電流”的問題；由于測零互感器3的原邊線圈3-1只是單線穿繞，因此可以用增加匝數的方法靈活提高其靈敏度；由于測零互感器3的原邊線圈3-1只是單線穿繞，線圈中實際流過的電流數值很小，所以不需要載流量大的導線，因此測零互感器3的外形尺寸可以很小，所占空間很小，制造成本也可以大幅度降低。另外，因為實際流過零序電流采樣電阻Rx的電流數值很小，所以電阻Rx選用小功率精密電阻即可。
[0017]圖2所示為本發明另一個實施例——負載電流檢測回路2中的檢測元件用的是電阻器。圖2中，用三只電阻器作為所述負載電流檢測回路2中的檢測元件TA、ZB、ZC，每只電阻器串聯在負載電流檢測回路中用“分壓法”來實施信號檢測的，每只電阻器的一端與相應負載電流互感器I的副邊線圈首端相接，該端同時與綜合信號處理電路5的輸入端(LA、LB、LC)相接，每只電阻器的另一端(GA、GB、GC)同與信號公共端com相接。圖2所示電路中用電阻器取代圖1電路中的小型電流互感器可以取得相同的效果，而電路更簡單。
【權利要求】
1.一種IOKV輸電線路零序電流檢測系統，包括有負載電流互感器(I)、負載電流檢測回路(2)、綜合信號處理電路(5)及信號公共端com，其特征是:負載電流互感器(I)設有三只，對應的負載電流檢測回路(2 )中也設有三只檢測元件ZA、ZB、ZC，三條IOKV輸電線路A、B、C分別從三只負載電流互感器(I)的貫穿孔穿過作為三只負載電流互感器(I)的原邊線圈，三只負載電流互感器(I)的副邊線圈依據繞制方向分為首端和尾端，其首端分別與負載電流檢測回路(2)的三只檢測元件ZA、ZB、ZC的三個輸入端相接，其尾端接于同一點SO ； 在SO點與信號公共端com之間設有測零互感器(3)，從SO點引出一條導線穿繞測零互感器(3)的貫穿孔后接到信號公共端com上作為原邊線圈(3-l)，S0端為測零互感器(3)原邊線圈(3-1)的首端，信號公共端com端為測零互感器(3)原邊線圈(3-1)的尾端；在測零互感器(3)的副邊線圈(3-2)的首端處連接有零序電流檢測回路(4)，零序電流檢測回路(4)中設有零序電流采樣電阻Rx，電阻Rx的一端接入綜合信號處理電路(5)的一個輸入端Lx,電阻Rx的另一端接于信號公共端com ;測零互感器(3)的副邊線圈(3_2)的尾端接于信號公共端com ； 負載電流檢測回路(2)的三只檢測元件TA、ZB、ZC的輸入輸出公共端GA、GB、GC同接于信號公共端com，三只檢測元件TA、ZB、ZC各自的輸出端分別接入綜合信號處理電路(5)的輸入端LA、LB、LC。
2.按照權利要求1所述的10KV輸電線路零序電流檢測系統，其特征是:測零互感器(3)的原邊線圈(3-1)是單線穿繞而成，繞制的匝數為1-100匝。
3.按照權利要求1所述的10KV輸電線路零序電流檢測系統，其特征是:測零互感器(3)整體是圓環型微小形體。
4.按照權利要求1所述的10KV輸電線路零序電流檢測系統，其特征是:零序電流檢測回路(4)中零序電流采樣電阻Rx的阻值為100-2000歐姆。
5.按照權利要求1所述的10KV輸電線路零序電流檢測系統，其特征是:負載電流檢測回路(3)中的檢測元件ZA、ZB、ZC是電流互感器。
6.按照權利要求1所述的10KV輸電線路零序電流檢測系統，其特征是:負載電流檢測回路(3)中的檢測元件ZA、ZB、ZC是電阻器。
【文檔編號】G01R19/00GK103901252SQ201410136553
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】張坤, 徐建華, 金娟, 沙聲強, 王作軍, 李洪福, 孫京宇, 王飛 申請人:煙臺市華能電器有限公司