電流鉗及電能質量監測裝置的製作方法
2023-12-11 23:16:02 3
專利名稱：電流鉗及電能質量監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力設備領域，具體而言，涉及一種電流鉗及電能質量監測裝置。
背景技術：
在線運行的變壓器繞組內會產生較大的直流，我們將這種在交流電流中有直流電流的現象稱之為電流偏磁現象，變壓器繞組內產生直流偏磁現象可以由如下兩個原因引起:(I)太陽等離子風的動態變化與地磁場相互作用產生的地磁「風暴」。地磁場的變化將在地球表面誘發電位梯度，其大小取決於地面電導率和地磁風暴的嚴重程度，當這一低頻且具有一定持續時間的電場作用於中性點接地的電力變壓器時，將在繞組中誘發地磁感應電流，其頻率在0.01 IHz之間，與50Hz的交流系統相比較，可以近似看成直流。該直流電流值較大，但持續時間短。(2)直流輸電線路與交流輸電線路的並行運行或交流網絡中存在電壓電流關係曲線不對稱的負載。直流輸電系統常常採用單極運行方式，因為可以利用大地這個良導體，省去一根導線而節約成本。由於地下長期有大的直流電流流過，因而在其換流站周圍一定區域中會產生地表電流，與其並行運行的交流輸電系統變電站中的變壓器如果距離換流站不遠，就會受到幹擾，這種幹擾作用的直接表現就是通過交流變壓器的接地中性點在交流變壓器的勵磁電流中產生直流分量。該直流電流值較小，但持續時間較長。在線運行的變壓器內產生直流偏磁現象，直流磁通使得變壓器鐵芯每隔半個周期就會出現較嚴重的磁飽和，勵磁電流高度畸變，產生大量諧波，變壓器無功損耗增加，鐵芯損耗增加，噪音和振動增大。嚴重的磁飽和會使正常情況下在鐵芯中閉合的磁通部分離開鐵芯，即漏磁通增加，從而使變壓器金屬結構件中的雜散損耗增加，可能導致其過熱，破壞絕緣，損壞變壓器或降低其使用壽命。另外，直流偏磁也是影響電力系統的電能質量的重要因素。為了減少直流偏磁對變壓器的損耗以及對電能質量的影響，需要測量變壓器中心點接地的交流電流和直流電流，以對變壓器的直流偏磁現象進行深入的研究，然而現有技術中針對於大型變壓器中心點接地鋼板這種特殊截面的介質，柔性電流鉗僅可以測量變壓器中心點接地鋼板的交流電流，無法同時測量變壓器中心點接地鋼板的交流和直流分量電流。針對現有技術中無法同時測量大型變壓器中心點接地鋼板的交流和直流分量，從而無法依據變壓器中心點接地的交流和直流分量進行變壓器直流偏磁的研究的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實用新型內容針對相關技術中無法同時測量大型變壓器中心點接地鋼板的交流和直流分量，從而無法依據變壓器中心點接地的交流和直流分量進行變壓器直流偏磁的研究的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本實用新型的主要目的在於提供一種電流鉗及電能質量監測裝置，以解決上述問題。為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種電流鉗，該電流鉗包括:電流感應裝置，包括鐵芯，鐵芯具有與測量本體相匹配的空腔，用於獲取測量本體中的接地電流信號；直流分量分離裝置，與電流感應裝置連接，用於輸出將接地電流信號進行分離而得到的直流分量信號和交流分量信號。進一步地，電流感應裝置包括:纏繞在鐵芯上的鐵芯繞組，其中，鐵芯包括第一子鐵芯和第二子鐵芯，其中，第一子鐵芯的一端為封閉端，另一端為開口端，第一子鐵芯的開口端與第二子鐵芯連接，以在鐵芯的內部形成空腔，其中，空腔為矩形空腔；鐵芯繞組纏繞在第一子鐵芯上。進一步地，直流分量分離裝置包括:直流分量分離電路，與鐵芯繞組的第一輸出端連接，用於對接地電流信號進行電流分離，以獲取直流分量信號；直流輸出端，與直流分量分離電路連接，用於輸出直流分量信號；交流輸出端，與鐵芯繞組的第二輸出端連接，用於輸出接地電流信號。進一步地，直流分量分離裝置包括:電流供電電路，與直流分量分離電路連接，用於為直流分量分離子電路提供電能。進一步地，第一子鐵芯的開口端包括第一子開口端和第二子開口端，其中，第一子開口端通過鉸接件與第二子鐵芯的第一端連接，在第一子鐵芯與第二子鐵芯扣合的狀態下，第二子開口端與第二子鐵芯的第二端連接，第一子鐵芯與第二子鐵芯扣合連接形成鐵進一步地，鉸接件包括彈性`鎖緊機構。進一步地，在第一子鐵芯的封閉端的外側安裝有手柄，直流分量分離裝置安裝在手柄的內部。進一步地，在電流感應裝置的外部包裹絕緣材料。為了實現上述目的，根據本實用新型的另一方面，提供了一種電能質量監測裝置，該電能質量監測裝置包括電流鉗。進一步地，電能質量監測裝置還包括:第一採集裝置，與電流鉗的交流輸出端連接，用於採集交流電流信號；第二採集裝置，與電流鉗的直流輸出端連接，用於採集直流電流號。通過本實用新型，電流鉗的電流感應裝置的鐵芯具有與測量本體相匹配的空腔，使得當測量本體穿過該鐵芯的空腔時產生電磁感應，使得電流感應裝置通過電磁感應獲取測量本體中的接地電流信號，然後直流分量分離裝置將該接地電流信號進行直流和交流分量的分離，獲取並輸出直流分量信號和交流分量信號，解決了現有技術中無法同時測量大型變壓器中心點接地鋼板的交流和直流分量，從而無法依據變壓器中心點接地的交流和直流分量進行變壓器直流偏磁的研究的問題，實現了對變壓器中心點接地電流的交流電流信號和直流電流信號的同步測量，從而可以根據變壓器中心點接地電流中交直流的同步測量數據進行變壓器中心點接地直流偏磁的研究和電能質量的監測。
[0020]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:圖1是根據本實用新型實施例的電流鉗的結構示意圖；圖2是根據本實用新型實施例的電流鉗的工作原理示意圖；圖3是根據本實用新型實施例的電流鉗的詳細結構示意圖；以及圖4是根據本實用新型實施例的電能質量監測裝置的結構示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。圖1是根據本實用新型實施例的電流鉗的結構示意圖。圖2是根據本實用新型實施例的電流鉗的工作原理示意圖。圖3是根據本實用新型實施例的電流鉗的詳細結構示意圖。如圖1所示，本實用新型提供的電流鉗包括:電流感應裝置10，包括鐵芯101，鐵芯101具有與測量本體103相匹配的空腔，當測量本體103穿過空腔時產生電磁感應，電流感應裝置10通過電磁感應獲取測量本體103中的接地電流信號；直流分量分離裝置30，與電流感應裝置10連接，用於將接地電流信號進行交流和直流電流分離，以獲取並輸出直流分量信號和交流分量信號。採用本實用新型的電流鉗，通過電流感應裝置與測量本體產生電磁感應，以獲取測量本體中的接地電流信號，直流分量分離裝置與電流感應裝置連接，將直流分量分離裝置獲取的接地電流信號進行交流和直流電流分離，以獲取並輸出直流分量信號和交流分量信號，其中，電流感應裝置包括鐵芯，鐵芯具有與測量本體相匹配的空腔，當測量本體穿過空腔時產生電磁感應，電流感應裝置通過電磁感應獲取測量本體中的接地電流信號。通過本申請，電流鉗的電流感應裝置的鐵芯具有與測量本體相匹配的空腔，使得測量本體可以穿過鐵芯的空腔時產生電磁感應，使得電流感應裝置通過電磁感應獲取測量本體中的接地電流信號，然後直流分量分離裝置將該接地電流信號進行直流和交流分量的分離，獲取並輸出直流分量信號和交流分量信號，解決了現有技術中無法同時測量大型變壓器中心點接地鋼板的交流和直流分量，從而無法依據變壓器中心點接地的交流和直流分量進行變壓器直流偏磁的研究的問題，實現了對變壓器中心點接地電流的交流電流信號和直流電流信號的同步測量，從而可以根據變壓器中心點接地電流中交直流的同步測量數據進行變壓器直流偏磁的研究。其中，測量本體103可以是變壓器中心點接地裝置，具體地，變壓器中心點接地裝置可以是變壓器中心點接地鋼板。在本申請的上述實施例中，如圖2所示，電流感應裝置10包括:纏繞在鐵芯101上的鐵芯繞組105，其中，鐵芯101包括第一子鐵芯107和第二子鐵芯109，具體地，如圖3所示，第一子鐵芯107的一端為封閉端，另一端為開口端，第一子鐵芯107的開口端與第二子鐵芯109連接，以在鐵芯101的內部形成空腔，其中，空腔為矩形空腔，測量本體103穿過矩形空腔，使得鐵芯101與測量本體103產生電磁感應，並在鐵芯101內產生電磁場；鐵芯繞組105纏繞在第一子鐵芯107上，用於通過與電磁場的電磁感應獲取接地電流信號。具體地，圖3所示的電流鉗，第一子鐵芯107的開口端包括第一子開口端和第二子開口端，其中，第一子開口端通過鉸接件111與第二子鐵芯109的第一端連接，在第一子鐵芯107與第二子鐵芯109扣合的狀態下，第二子開口端與第二子鐵芯109的第二端連接，第一子鐵芯107與第二子鐵芯109扣合連接形成鐵芯101。其中，上述實施例中的鉸接件111可以包括彈性鎖緊機構。具體地，彈性鎖緊機構使用彈簧實現彈性鎖緊。具體地，如圖2和圖3所示，將上述實施例中與電流鉗的第一子鐵芯107的開口端連接的第二子鐵芯109打開，以打開鐵芯101的矩形空腔，使得測量本體103穿過矩形空腔，然後將第一子鐵芯107與第二子鐵芯109扣合，使得鐵芯101的內部形成上述矩形空腔，然後就可以通過電流鉗測量到測量本體103的接地電流信號，在測量過程中，測量本體103作為一次繞組，由於測量本體103中有交流電流流過，鐵芯101可以感應該交流電流並產生電磁，然後纏繞在鐵芯101上的鐵芯繞組105(在測量過程中該鐵芯繞組105作為二次繞組)通過電磁感應獲取接地電流信號，並將該接地電流信號輸出至直流分量分離裝置30。其中，矩形空腔的長度可以為50cm，矩形空腔的寬度可以為10cm，其中，如圖3所示，矩形空腔的寬度也即第一子鐵芯107的開口端的開口寬度。具體地，將該電流鉗應用到變壓器中心點接地電流信號的測量中，如圖2和圖3所示，該電流鉗的第一子鐵芯107具有開口端，並且在鐵芯101內部形成空腔的尺寸與測量本體103相匹配，從而可以實現對變壓器中心點接地寬截面導線的接地電流信號的測量。在本實用新型的上述實施例中，直流分量分離裝置30可以包括:直流分量分離電路301，與鐵芯繞組105的第一輸出端連接，用於對鐵芯繞組105的第一輸出端輸出的接地電流信號進行電流分離，以獲取直流分量信號；直流輸出端305，與直流分量分離電路301連接，用於輸出直流分量信號；交流輸出端303，與鐵芯繞組105的第二輸出端連接，用於輸出接地電流信號。其中，交流輸出端303輸出的接地電流信號作為接地電流信號，雖然該接地電流信號中既包含交流分量信號也包含直流分量信號，但是在後續對交流電流信號進行處理的過程中，其中的直流分量並不會對後續的處理有影響。其中，直流分量分離裝置30還可以包括:電流供電電路，與直流分量分離電路301連接，用於為直流分量分離子電路提供電能。通過本申請的上述實施例，電流鉗包括可開口的鐵芯101、纏繞在鐵芯101上的鐵芯繞組105、直流分量分離電路301以及雙輸出端，鐵芯101和鐵芯繞組105可以配合通過電磁感應獲取測量本體103的接地電流信號，然後直流分量分離電路301將接地電流信號中的直流分量分離出來，並通過雙輸出端將直流和交流分量信號分別輸出，從而可以同時測量測量本體103中的交流電流和直流分量。在本實用新型的上述實施例中，可以在第一子鐵芯107的封閉端的外側安裝有手柄50，直流分量分離裝置30可以安裝在手柄50的內部，將直流分量分離裝置30可以安裝在手柄50的內部，可以減小電流鉗的體積，從而使得電流鉗的攜帶更加地方便。另外，在電流感應裝置10的外部可以包裹絕緣材料，可以實現安全測量，可以很好地保護測量者的安全，減少安全事故。圖4是根據本實用新型實施例的電能質量監測裝置的結構示意圖，如圖4所示的電能質量監測裝置包括電流鉗I。通過本申請，電流鉗的電流感應裝置的鐵芯具有與測量本體相匹配的空腔，使得當測量本體穿過該鐵芯的空腔時產生電磁感應，使得電流感應裝置通過電磁感應獲取測量本體中的接地電流信號，然後直流分量分離裝置將該接地電流信號進行直流和交流分量的分離，獲取並輸出直流分量信號和交流分量信號，解決了現有技術中無法同時測量大型變壓器中心點接地鋼板的交流和直流分量，從而無法依據變壓器中心點接地的交流和直流分量進行變壓器直流偏磁的研究的問題，實現了對變壓器中心點接地電流的交流電流信號和直流電流信號的同步測量，從而可以根據變壓器中心點接地電流中交直流的同步測量數據進行電能質量監測。在本實用新型的上述實施例中，電能質量監測裝置還可以包括:第一採集裝置3，與電流鉗的交流輸出端303連接，用於採集交流電流信號；第二採集裝置5，與電流鉗的直流輸出端305連接，用於採集直流電流信號。其中，交流輸出端303輸出的交流電流信號即為上述的接地電流信號，雖然該接地電流信號中既包含交流分量信號也包含直流分量信號，但是在後續對交流電流信號進行處理的過程中，其中的直流分量並不會對後續的處理有影響。上述實施例中的電能質量監測裝置可以測量直流分量。其中，電能質量監測裝置中的處理裝置可以將第一採集裝置和第二採集裝置將採集到的電流信號進行電流分析，具體地，電流分析包括:分析直流電流信號在時間軸上的分布規律、對比分析直流電流信號的波形和交流電流信號的波形、對比分析相對於該監測點電能質量監測數據的交流電流信號的波形和直流電流信號的波形，並通過對上述分布規律以及波形的對比分析結果獲取直流電流分量在此電網結點的發生規律，根據該發生規律研究直流偏磁現象和電能質量事件的相關性，並且可以在獲取電能質量監測數據的同時，預測直流電流分量(直流偏磁)的產生。具體地，如圖4所示，在電流鉗的交流輸出端303連接第一採集裝置3，並在直流輸出端305連接第二採集裝置5，第一採集裝置3和第二採集裝置5分別採集電流鉗輸出的交流電流信號和直流電流信號，並將該交流電流信號和直流電流信號應用於後續的電能質量監測中。從以上的描述中，可以看出，本實用新型實現了如下技術效果:通過本申請，電流鉗的電流感應裝置的鐵芯具有與測量本體相匹配的空腔，使得當測量本體穿過該鐵芯的空腔時產生電磁感應，使得電流感應裝置通過電磁感應獲取測量本體中的接地電流信號，然後直流分量分離裝置將該接地電流信號進行直流和交流分量的分離，獲取並輸出直流分量信號和交流分量信號，解決了現有技術中無法同時測量大型變壓器中心點接地鋼板的交流和直流分量，從而無法依據變壓器中心點接地的交流和直流分量進行變壓器直流偏磁的研究的問題，實現了對變壓器中心點接地電流的交流電流信號和直流電流信號的同步測量，從而可以根據變壓器中心點接地電流中交直流的同步測量數據進行變壓器中心點接地直流偏磁的研究和電能質量的監測。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種電流鉗，其特徵在於，包括: 電流感應裝置，包括鐵芯，所述鐵芯具有與測量本體相匹配的空腔，用於獲取所述測量本體中的接地電流信號； 直流分量分離裝置，與所述電流感應裝置連接，用於輸出將所述接地電流信號進行分離而得到的直流分量信號和交流分量信號。
2.根據權利要求1所述的電流鉗，其特徵在於，所述電流感應裝置包括:纏繞在所述鐵芯上的鐵芯繞組，其中， 所述鐵芯包括第一子鐵芯和第二子鐵芯，其中， 所述第一子鐵芯的一端為封閉端，另一端為開口端，所述第一子鐵芯的開口端與第二子鐵芯連接，以在所述鐵芯的內部形成所述空腔，其中，所述空腔為矩形空腔； 所述鐵芯繞組纏繞在所述第一子鐵芯上。
3.根據權利要求2所述的電流鉗，其特徵在於，所述直流分量分離裝置包括: 直流分量分離電路，與所述鐵芯繞組的第一輸出端連接，用於對所述接地電流信號進行電流分離，以獲取所述直流分量信號； 直流輸出端，與所述直流分量分離電路連接，用於輸出所述直流分量信號； 交流輸出端，與所述鐵芯繞組的第二輸出端連接，用於輸出所述接地電流信號。
4.根據權利要求3所述的電流鉗，其特徵在於，所述直流分量分離裝置包括: 電流供電電路，與所述直流分量分離電路連接，用於為所述直流分量分離子電路提供電能。
5.根據權利要求2所述的電流鉗，其特徵在於，所述第一子鐵芯的開口端包括第一子開口端和第二子開口端，其中，所述第一子開口端通過鉸接件與所述第二子鐵芯的第一端連接，在所述第一子鐵芯與所述第二子鐵芯扣合的狀態下，所述第二子開口端與所述第二子鐵芯的第二端連接，所述第一子鐵芯與所述第二子鐵芯扣合連接形成所述鐵芯。
6.根據權利要求5所述的電流鉗，其特徵在於，所述鉸接件包括彈性鎖緊機構。
7.根據權利要求2所述的電流鉗，其特徵在於，在所述第一子鐵芯的封閉端的外側安裝有手柄，所述直流分量分離裝置安裝在所述手柄的內部。
8.根據權利要求1所述的電流鉗，其特徵在於，在所述電流感應裝置的外部包裹絕緣材料。
9.一種電能質量監測裝置，其特徵在於，包括權利要求1至8中任意一項所述的電流鉗。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述電能質量監測裝置還包括: 第一採集裝置，與所述電流鉗的交流輸出端連接，用於採集交流電流信號； 第二採集裝置，與所述電流鉗的直流輸出端連接，用於採集直流電流信號。
專利摘要本實用新型公開了一種電流鉗及電能質量監測裝置。其中，該電流鉗包括電流感應裝置，包括鐵芯，鐵芯具有與測量本體相匹配的空腔，用於獲取測量本體中的接地電流信號；直流分量分離裝置，與電流感應裝置連接，用於輸出將接地電流信號進行分離而得到的直流分量信號和交流分量信號。通過本實用新型，實現了對變壓器中心點接地電流的交流電流信號和直流電流信號的同步測量，從而可以根據變壓器中心點接地電流中交直流的同步測量數據進行變壓器中心點接地直流偏磁的研究和電能質量的監測。
文檔編號G01R31/00GK202975120SQ20122067178
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者黃永寧, 張爽, 張展, 樊益平, 張春寧, 焦龍 申請人:寧夏電力公司電力科學研究院, 北京一同宇科技發展有限公司, 國家電網公司