三相三線輸配電線路零序電流檢測裝置的製作方法
2023-05-03 19:56:56
專利名稱：三相三線輸配電線路零序電流檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種三相三線輸配電線路零序電流的檢測方法，並據此方法設計的一種零序電流檢測裝置。
背景技術：
在電力系統正常運行時，基本上是A、B、C三相對稱運行，電網中的電流和電壓參量也基本上是正弦對稱的。在故障情況下，A、B、C三相不對稱運行，但此種情況可以等效三種對稱網絡的疊加，即零序網絡，正序網絡和負序網絡，對應這三種網絡，有零序電壓和電流，正序電壓和電流以及負序電壓和電流，對故障電流成分的分析，就有助於對故障類型，故障線路和故障點進行分析。
現有技術中，提取零序電流的裝置是用高導磁材料做成環型或C型磁塊，繞上二次繞組製成，並使三相一次線路從中間通過或單相一次線路從中間通過，如圖1和圖2所示。
採用上述裝置時，出現電力系統故障或者負載冷啟動時會產生較大的直流分量促使磁鐵飽和，並且由於磁鐵磁滯特性的影響，使測量的波形誤差和相位角誤差很大，特別地，如圖1所示，理論上講，A、B、C三相電流在同一點產生的磁場，方向不一樣，三個矢量疊加，在IA+IB+IC=0]]>的情況下，BA+BB+BC≠0；如圖2所示，很難保證三個磁鐵和線圈完全一樣，由於以上原因，在零序電流很小時，噪音信號遠遠大於有用信號，從而使有用信號被淹沒。
電力系統發生故障時，由於受到故障類型、故障地點、接線方式和接地電阻的影響，零序電流差別很大，從零點幾個安培，到上百安培不等，所以，零序電流檢測裝置不能在一個小範圍的線性區間上工作，而必須在一個大範圍的工作區間上工作。
發明內容
本發明的目的是提供一種靈敏度高、線性區間大、抗幹擾能力強的零序電流檢測方法和檢測裝置。
本發明的目的是這樣實現的一種三相三線輸配電線零序電流檢測裝置，其特徵在於A、B、C三相一次導線組繞製成主線圈螺線管，主線圈螺線管腔體中央設置有用絕緣物質固定的測量用小線圈。
三相三線輸配電線零序電流檢測裝置，其一次導線組為平行導線組或呈三角形交錯的導線組。
三相三線輸配電線零序電流檢測裝置，其螺線管為空心管。
三相三線輸配電線零序電流檢測裝置，其測量用小線圈上引出零序電流信號的導線為抗幹擾屏蔽線。
三相三線輸配電線零序電流檢測裝置，其主線圈螺線管用順磁、堅固、導熱良好、絕緣良好的水泥或高分子材料做支撐物質。
採用本發明提供的裝置時，由於零序電流的檢測只考慮有無電流、波形，不考慮一次電流(被測電流)和二次電流(測量電流或電壓)之間比例關係是否精確、恆定。又由於溫度和溼度對比例係數的影響微弱，對電流的有無和波形並無影響，所以溫度和溼度的影響在此不予考慮。
此外，本發明提供的檢測裝置不採用磁鐵作為磁介質，線圈是空心的，由於空氣是順磁物質，其磁導率接近於真空磁導μ，所以消除了磁飽和及磁滯的影響，且為恆定值，克服了磁鐵材料μ值不定的缺陷。
本發明提供的檢測裝置中，一次線路呈螺線管形，改變一次電流產生的磁場方向，使A、B、C三相電流產生的磁場方向一致，從而把不同方向的矢量相加轉化為相同方向的矢量相加，解決了A、B、C三相電流產生的磁場方向不一致，需要做矢量加和的問題，再者，本發明提供的檢測裝置把A、B、C三相絕緣導線作為一根導線繞製成螺線管，螺線管長度和螺線管圓腔半徑之比根據精度要求進行調整，根據長直螺線管腔內磁場恆定的原理，這便消除了在同一點上，由於和A、B、C三相一次線路距離的不同而產生的磁場疊加誤差。計算證明，在螺線管長度為250cm，螺線管圓腔半徑25cm時，在其中心長約10cm的一段空腔中磁場誤差小於等於萬分之二。
其計算公式如下B=uNI2[X2X22+R2-X1X12+R2]...1>]]>二次線圈(繞組)信號電壓計算過程如下設一次繞組為N1匝，二次繞組為N2匝，一次繞組半徑為R1，二次繞組半徑為R2。
一次繞組腔體內磁場B＝μ·N1I 2
二次繞組磁通=N2=N2sBds=N2R22N1i=N1N2R22i...3>]]>二次繞組電壓U=ddt=N1N2R22didt...4>]]>對於直流，線圈不感應磁場，無影響。
對於正序電流，因為Ψ＝N1N2ПR22μ(i1a+i1b+i1c)＝0 5
對於負序電流，因為Ψ＝N1N2ПR22μ(i2a+i2b+i2c)＝0 6
對於零序電流，則Ψ＝N1N2ПR22μ(i0a+i0b+i0c＝＝3N1N2ПR22μi。
7
由此可見，在二次線圈中感應的電壓只為零序電流引起，對二次線圈電壓的測量即是對零序電流的檢測，由於公式7中係數為定值，對零序電流的檢測既無波形畸變，又無相位誤差。
和現有技術比，本發明提供的零序電流檢測裝置靈敏度高、線性區間大、抗幹擾能力強。
圖1、圖2為現有技術中採用的零序電流檢測裝置示意3為本發明的零序電流檢測裝置螺線管內任意點的磁感應強度4為本發明的零序電流檢測裝置示意5為本發明的零序電流檢測裝置三角形導線組的截面6為本發明的零序電流檢測裝置平行導線組的截面圖
具體實施例方式參照圖4、圖5用三根絕緣導線(比如高壓電纜，粗細根據情況而定)作為一導線組，繞製成長直螺旋線圈，其長度和半徑根據電壓等級和精度取合適的值。測量用小線圈為絕緣銅線，粗細根據電流情況定，一般比較細就可以，因為取的電壓信號，電流不太大，並且考慮互感的影響，要求電流不能太大。測量用小線圈固定在主線圈的正中央，並且主線圈和小線圈的圓中心軸線重合。主線圈中A、B、C端子用來連接電力線路A、B、C三相線路。從小線圈上引出零序電流信號(電壓信號)，引線用抗幹擾屏蔽線。線圈用順磁、堅固、導熱良好、絕緣良好的材料作支撐。主線圈外部均勻包裹電阻極小、導電良好的金屬外層，從而減少對環境的磁幹擾。
權利要求
1.一種三相三線輸配電線零序電流檢測裝置，其特徵在於A、B、C三相一次導線組繞製成主線圈螺線管，主線圈螺線管腔體中央設置有用絕緣物質固定的測量用小線圈。
2.根據權利要求1的零序電流檢測裝置，其特徵在於一次導線組為平行導線組或呈三角形交錯的導線組。
3.根據權利要求1或2的零序電流檢測裝置，其特徵在於所述螺線管為空心管。
4.根據權利要求1或2或3的零序電流檢測裝置，其特徵在於測量用小線圈上引出零序電流信號的導線為抗幹擾屏蔽線。
5.根據上述任一項權利要求的零序電流檢測裝置，其特徵在於主線圈螺線管用順磁、堅固、導熱良好、絕緣良好的水泥或高分子材料做支撐物質。
全文摘要
本發明涉及一種三相三線輸配電線路零序電流檢測裝置，其為A、B、C三相一次導線組繞製成主線圈螺線管，主線圈螺線管腔體中央設置有用絕緣物質固定的測量用小線圈，該裝置靈敏度高、線性區間大、抗幹擾能力強的零序電流檢測方法和檢測裝置。
文檔編號G01R19/10GK1548964SQ0313087
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月20日 優先權日2003年5月20日
發明者謝迎軍, 袁欽成, 蔡國雄 申請人:謝迎軍