CN102608379A - 中高压数字式互感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及本地或远程6kV及以上电压等级电网的电力输配电领域计量、监测、保护系统，特别涉及应用于6kV及以上电力输配电领域的计量、监测和保护的中高压数字式互感器，它由采样单元、数据转换单元、数据传输单元、电源单元组成。用于6kV及以上电压等级输配电领域的中高压数字式互感器，对6kV及以上电压等级电网进行计量和监测并实现光纤/无线数据高速传输交换，采集电量、电流、电压、相位、功率、功率因数、电网频率、各种波形等参数，并经光纤/无线传输单元高速传输到间隔层终端，快速响应安全保护系统对运行数据实时采集快速传输的需求，满足对6kV及以上电压等级电网的监测、保护和电能计量的要求。

Description

中高压数字式互感器
发明领域
本发明涉及一种应用于6KV及以上电压等级电网的新型中高压数字式互感器，具体应用于6KV及以上电压等级电网的输配电领域的计量、监测和保护。
背景技术
目前6KV及以上电压等级电网的输配电领域广泛应用电磁式互感器。由于其本身的原理性缺陷，使用中易产生磁饱和，安全隐患大；对于谐波的衰减很大，不能用于电能质量的全面分析；体积大，需要大量的铜、铁，消耗资源，不利于低碳环保，不利于安装维护。现在市场上也有多种电子式互感器，但由于运行稳定性差，精度不能满足使用要求，变比受环境影响大，成本高，难以大量推广使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的电磁式、电子式互感器的不足，研发出一种新型中高压数字式互感器，采用新的技术方案满足电力部门和用户对6KV及以上电压等级电网的计量、监测和保护的需要。
本发明的技术方案是：应用于6KV及以上电压等级输配电领域计量、监测和保护的中高压数字式互感器，它包括采样单元、数据转换单元、数据传输单元、电源单元。电源单元由以下两种形式中的任一种实现：(1)从6KV及以上电压等级电网中直接产生中高压数字式互感器所需的电源，满足本产品自身工作电源要求；(2)基于实现继电保护要求，采用由低压侧进行光隔离供电，提供中高压数字式互感器所需要的电源。其中采样单元由一种高压敏感元件电压互感器或低功耗电流互感器构成，对6KV及以上电压等级电网的电压、电流采样输出低压小信号；数据转换单元采集传感器采样单元的输出信号，为同步采样单元，各单元的同步时间差为d/λ，d为各采样单元之间的距离，λ为光速或无线传输速度；数据传输单元将采样数据经光纤通信单元或无线通信单元进行传输。
上述的中高压数字式互感器，其进一步的特征在于它的采样单元直接安装在6KV及以上电压等级电网的线路及设备，采样单元直接采集6KV及以上电压等级电网的电量、电流、电压、相位、功率、功率因数、电网频率等参数，实现计量、监测、保护功能。
上述的中高压数字式互感器，其进一步的特征在于所述的电源单元在采取从6KV及以上电压等级电网中直接产生中高压数字式互感器所需的电源时，为一自动功率跟踪与保护电源单元，与电网电压相谐调，自动调整负荷比，工作范围宽，耐压承受力强。
上述的中高压数字式互感器，其更进一步的特征在于所述电源单元在采取从6KV及以上电压等级电网中直接产生中高压数字式互感器所需的电源时，使用了特殊的电力电子电容器进行电压转换。
上述的中高压数字式互感器，其更进一步的特征在于所述电源单元可以采用低压侧光隔离供电的方式实现。
上述的中高压数字式互感器，其进一步的特征在于采用光纤通信单元或无线通信单元实现采样单元的数据传输。
上述的中高压数字式互感器，更进一步的特征在于所述的高压敏感元件电压互感器是采用厚膜电阻分压器，温度系数5ppm/℃，电压系数0.1ppm/V，采用屏蔽装置降低环境电场影响，能够承载5倍额定电压而不损坏。
上述的中高压数字式互感器，更进一步的特征在于所述的低功耗电流互感器是采用低功耗电流互感器LPCT，采用非晶材料为磁芯，灵敏度高，频率特性好。
本发明的中高压数字式互感器，实现了对6KV及以上电压等级电网的电力输配电用户的计量、监测、保护功能。由于采用了高稳定度的传感材料和低功耗的转换传输电路，从而明显提高了6KV及以上电压等级电网电力输配电领域的监测管理水平，并且还可很方便地应用到电站远程管理系统。其优点在于：对6KV及以上电压等级电网运行直接进行测量、计量；可作为远程管理系统的高压侧计量部分。
附图说明
图1是本发明中高压数字式互感器的示意框图。
图2是本发明中高压数字式互感器的中高压侧的电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的优选实施例详细介绍如下：
一个典型的6KV及以上电压等级电网的电能计量、监测和保护的中高压数字式互感器由采样单元、数据转换单元、数据传输单元、和电源单元组成。该中高压数字式互感器可应用于对6KV及以上电压等级电网的输配电运行状况进行测量，并通过内部光纤实现数据传输交换，计算出线路的电压、电流、相位、功率、功率因数、电网频率、电量等数据，又经光纤传输到间隔层终端，满足电站对于电网线路运行的监测、保护和电能计量的要求。
[实施例]
参见图1，本发明的实施例是由电压电流传感器、数据转换器、光纤通信单元、电源单元和数据合并装置组成。其中高压侧电源单元是一种宽动态稳定馈电电源，专门设计用于从6KV及以上电压等级电网中直接取电，应用谐调稳定原理输出电压并满足中高压数字式互感器所需功耗的实际需要；光纤通信单元或无线通信单元采用双向光纤或无线收发，保证了采样单元与数据合并装置之间的数据传输；安装在6KV及以上电压等级电网的采样单元采集线路的电量、电流、电压、相位、功率、功率因数、电网频率、各种波形等参数；同时将采集的所有数据通过光纤传输给数据合并装置。
图2为中高压数字式互感器的中高压侧电路原理框图。电源单元基于分压原理的电压电源，提供给中高压侧的数据转换单元、数据传输单元的电源；电流互感器采用LPCT，其输出的电流信号经取样、调理后提供给转换单元；高压厚膜电阻传感器器将中高侧高压基于大地分压为低电压信号，经取样、信号调理后供给采样单元；数据转换单元进行数据转换并将数据提供给数据传输单元，数据传输单元进行数据通信传输。
本实施例的中高压数字式互感器，电源单元在采取从6KV及以上电压等级电网中直接产生中高压数字式互感器所需的电源时，使用了特殊的电力电子电容器进行电压转换，即使用了申请号为201110306507.6发明创造中所述的电力电子电容器进行电压转换，或申请号为201120384579.8发明创造中所述的电力电子电容器进行电压转换。这种特殊的电力电子电容器由高锌铝复合介质、陶瓷薄膜和银质合金电极构成，通过高温辗压成型，形成一体化结构；单体电容采用高锌铝复合介质、陶瓷薄膜和银质合金电极叠合，多个单体电容形成内串、内并结构；所述内串、内并结构是指，单个电容器串联，然后将单个串联电容器并联，并联时采用等间距结构，保证各个单体电容器在空间上轴向、纵向间距相等，形成一个等势结构体；内部电场分布均匀，分布参数小；同时外部用绝缘材料封装，中间间隙由高温绝缘环氧树脂填充封装，提高整体耐压绝缘性能，通过试验检测，它完全满足电力应用的各项指标要求，具备广阔的应用前景。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样在本发明之保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (9)

1.一种适用于6KV及以上电压等级电网的中高压数字式互感器，它包括采样单元、数据转换单元、数据传输单元、电源单元，其特征在于：所述采样单元直接安装在6KV及以上电压等级电网上；所述电源单元由以下两种形式中的任一种实现：（1）从6KV及以上电压等级电网中直接产生中高压数字式互感器所需的电源，满足本产品自身工作电源要求；（2）基于实现继电保护要求，由低压侧由低压侧进行光隔离供电，提供中高压数字式互感器所需要的电源；安装在6KV及以上电压等级电网的传感器采样单元采集电量、电流、电压、相位、功率、功率因数、电网频率、电参数波形等数据，同时数据传输单元将所有的数据通过光纤通信单元或无线通信单元进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的中高压数字式互感器，其特征在于：所述传感器采样单元由一种高压敏感元件实现的电压互感器和低功耗电流互感器构成，对6KV及以上电压等级电网的电压电流采样并输出低压小信号，数据转换单元采集传感器采样单元的输出信号，采样传输的同步时间差为d/λ,d为各采样单元之间的距离，λ为光速。
3.根据权利要求3所述的中高压数字式互感器，其特征在于：所述电压互感器是采用厚膜电阻分压器，温度系数5ppm/℃，电压系数0.1ppm/V，采用屏蔽装置降低环境电场影响，能够承载5倍额定电压而不损坏。
4.根据权利要求3所述的中高压数字式互感器，其特征在于：所述电流互感器是采用低功耗电流互感器LPCT，采用非晶材料为磁芯，灵敏度高，频率特性好。
5.根据权利要求1所述的中高压数字式互感器，其特征在于：所述电源单元在采取从6KV及以上电压等级电网中直接产生中高压数字式互感器所需的电源时，为一自动功率跟踪与保护电源单元，与电网电压相谐调，自动调整负荷比，工作范围宽，耐压承受力强；使用了电力电子电容器进行电压转换；电源单元在不采取从6KV及以上电压等级电网中直接产生中高压数字式互感器所需的电源时可以采用低压侧光隔离供电的方式实现。
6.根据权利要求5所述的中高压数字式互感器，其特征在于：所述电源单元在采取从6KV及以上电压等级电网中直接产生中高压数字式互感器所需的电源时，使用了电力电子电容器进行电压转换。
7.根据权利要求1所述的中高压数字式互感器，其特征在于：所述数据传输单元可以采用光纤通信单元或无线通信单元实现数据传输。
8.根据权利要求7所述的中高压数字式互感器，其特征在于：所述光纤通信单元采用双向光纤收发，或者所述无线通信单元采用双向无线收发，保证了互感器自动计量装置与数据合并单元之间数据传输。
9.根据权利要求5或6所述的中高压数字式互感器，其特征在于：所述电力电子电容器由高锌铝复合介质、陶瓷薄膜和银质合金电极构成，通过高温辗压成型，形成一体化结构；单体电容采用高锌铝复合介质、陶瓷薄膜和银质合金电极叠合，多个单体电容形成内串、内并结构；所述内串、内并结构是指，单个电容器串联，然后将单个串联电容器并联，并联时采用等间距结构，保证各个单体电容器在空间上轴向、纵向间距相等，形成一个等势结构体。
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Denomination of invention: Middle-high voltage digital mutual inductor

Granted publication date: 20140108

License type: Exclusive License

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