CN103163341A - 基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，包括用于输出交流大电流的交流电流源和用于输出直流电流的直流电流源和交直流合成装置，交直流合成装置包括隔直电容柜和监控与分析单元，其中交流电流源、直流电流源分别与隔直电容柜相连接，形成交直流叠加的共同支路，共同支路流经被测电流互感器的一次侧，监控与分析单元与隔直电容柜的电流、电压输出端相连接，监控与分析单元还与隔直电容柜的温度输出端相连接。本发明将交流电流源回路和直流电流源回路形成交直流叠加的共同支路，采用模块化设计，组装移动方便，方便实用，以便对电流互感器进行直流偏磁或剩磁实验研究。

Description

基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器

技术领域

本发明涉及一种用于电流互感器直流偏磁或剩磁实验研究的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，属于电力检测技术领域。

背景技术

电流互感器在变电站中起着给后续计量、保护及监控设备提供信号的重要作用，其运行的稳定性是尤为重要的，直流偏磁与各类剩磁都会加剧电流互感器铁心过饱和磁化，从而使得运行中的电流互感器的导磁率下降、实际误差值变大，超出各绕组准确级范围，影响贸易结算公平甚至造成继电保护装置误动。如果电流信号取自受直流偏磁或剩磁影响严重的电流互感器将导致实际运行时的误差增大，因此需要开展相关对电流互感器直流偏磁或剩磁的实验研究，需要能模拟出电流互感器工作过程中一次侧的交直流合成大电流发生装置来满足相关实验研究要求。

目前，对于电流互感器的直流偏磁特性的研究，采用两种方案来模拟一次侧交直流合成电流，第一种方案是交流电流回路和直流电流回路各自同时穿过电流互感器来模拟一次侧带直流偏置的交流大电流；第二种方案是采用任意电流发生装置来产生含有直流分量的工频交流电流模拟电流互感器一次侧波形，上述两种方式均存在不足，具体如下：

第一种方案，交流电流和直流电流同时穿过电流互感器的试验方式仅限于穿心式电流互感器，如图4所示，交流电流和直流电流都通过电流互感器的一次侧，电流互感器铁芯中磁场为交流电流磁场和直流电流磁场的叠加，其叠加效果和一次侧通交直流合成大电流效果一致，符合实验要求，但是现场实际的运行产品一般都是一次导电杆安装好的电流互感器，因此该方案不适于对非穿心式电流互感器类型进行研究，适用范围较窄。

第二种方案，采用任意电流发生装置产生任意电流波形，能够直接连接电流互感器的一次导电杆，进行实验研究，但该方案产生的电流大小有限，制造成本高、设备结构复杂、如果需要产生大电流，其可靠性很难保证，并且设备体积较大。

因此，研发一种交流电流和直流电流合成的单匝大电流发生器是亟待解决的问题，以便对电流互感器进行直流偏磁或剩磁实验。

发明内容

为了克服现有技术中的模拟出电流互感器工作过程中一次侧的交直流合成大电流发生装置存在的问题。本发明提供的交流电流和直流电流合成的单匝大电流发生器，交流电流源回路和直流电流源回路形成交直流叠加的共同支路，采用模块化设计，组装移动方便，便于携带和维护，方便实用，并监控交直流合成大电流发生器的工作状态，保证实验设备的可控性和安全性，以便对电流互感器进行直流偏磁或剩磁实验研究。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，包括用于输出交流大电流的交流电流源和用于输出直流电流的直流电流源，其特征在于：还包括交直流合成装置，所述交直流合成装置包括

隔直电容柜，用于交流电流源回路和直流电流源回路形成交直流叠加的共同支路；

监控与分析单元，用于监控交直流合成装置的工作状态，采集共同支路的电流、电压波形、隔直电容柜的温度值，分析各个监控环节的数据，并能做出相应的保护动作；

所述交流电流源、直流电流源分别与隔直电容柜相连接，形成交直流叠加的共同支路，所述共同支路流经被测电流互感器的一次侧，所述监控与分析单元与隔直电容柜的电流、电压输出端相连接，所述监控与分析单元还与隔直电容柜的温度输出端相连接。

前述的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，其特征在于：所述交流电流源包括调压器和升流器，所述交流电流源通过内部的调压器控制升流器输出交流大电流。

前述的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，其特征在于：所述隔直电容柜包括若干组并联的无极性电容组，每组无极性电容组包括并串联的若干个小容量无极性电容构成。

前述的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，其特征在于：所述监控与分析单元设有智能化监控保护终端，所述智能化监控保护终端包括工控机和多通道数据采集卡，所述多通道数据采集卡采集电流、电压、温度模拟量输出给工控机，并输出驱动升流器的控制信号。

前述的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，其特征在于：所述智能化监控保护终端还设有报警器和自动切除系统电源的开关。

本发明的有益效果是：本发明的交流电流和直流电流合成的单匝大电流发生器，通过大容量无极性电容通交流阻直流的电流特性，保证交流电流源回路和直流电流源回路形成交直流叠加的共同支路，且交流电流源和直流电流源互不影响，采用模块化设计，各个模块组装连接方便，移动方便，便于携带、组装和维护，方便实用，还设有监控与分析单元，监控整个交直流合成大电流发生器的工作状态，通过分析各个监控环节的数据，做出相应的保护动作，保证实验设备的可控性和安全性，方便对电流互感器进行直流偏磁或剩磁实验研究。

附图说明

图1是本发明的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器的系统框图。

图2是本发明的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器的原理图。

图3是本发明的隔直电容柜的系结构图。

图4是本发明的交流电流和直流电流同时穿过电流互感器的示意图。

附图的标记含义如下：

1：隔直电容柜；2：监控与分析单元；3：第二连接端；4：直流电流源；5：交流电流源；6：第一连接端；7：第一电流传感器；8：第二电流传感器；9：第三电流传感器；10：第四电流传感器；11：电流互感器；12：无极性电容组。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，包括用于输出交流大电流的交流电流源5、用于输出直流电流的直流电流源4和交直流合成装置，其中交流电流源5包括调压器和升流器，交流电流源通过内部的调压器控制升流器输出交流大电流。

所述交直流合成装置包括隔直电容柜1，用于交流电流源回路和直流电流源回路形成交直流叠加的共同支路，隔直电容柜1包括若干组并联的无极性电容组12，每组无极性电容组12包括并串联的若干个小容量无极性电容构成，如图2所示，隔直电容柜1就构成一大容量无极性电容，将交直流叠加的共同支路，分为交流回路和直流回路，实现交流大电流和直流电流的叠加，由于大容量无极性电容对直流电流的隔离，直流电流不会流过交流电流源5；直流电流源4的高输出阻抗，使得交流大电流不会影响直流电流源的工作，从而交流大电流和直流电流同时流过被测电流互感器11，实现电流的叠加，交流电流源5、直流电流源4分别与隔直电容柜1相连接，串联第一连接端6和第二连接端3，形成交直流叠加的共同支路，共同支路流经被测电流互感器11的一次侧，监控与分析单元2与隔直电容柜1的电流、电压输出端相连接，监控与分析单元2还与隔直电容柜1的温度输出端相连接。

如图3所示，隔直电容柜1的接线图，隔直电容柜1通过第一连接端6与被测的电流互感器11相连接，各组无极性电容组12的一端均安装有第一电流传感器7，第一连接端6的一端设有用于测试直流电流支路电流的第二电流传感器8，第一连接端6的另一端设有用于测试交流大电流支路电流的第三电流传感器9，第一连接端6的第三端设有共同支路电流的第四电流传感器10。 

监控与分析单元2，用于监控交直流合成装置的工作状态，采集共同支路的电流、电压波形、隔直电容柜1的温度值，分析各个监控环节的数据，并能做出相应的保护动作；

所述监控与分析单元2设有智能化监控保护终端，所述智能化监控保护终端包括工控机和多通道数据采集卡，多通道数据采集卡采集电流、电压、温度模拟量输出给工控机，并输出驱动升流器的控制信号、驱动用于隔直电容柜降温的风扇的控制信号，智能化监控保护终端还设有报警器和自动切除系统电源的开关，具有以下功能：

1）隔直电容柜1中电流监测与保护：通过第一电流传感器对无极性电容组12的电流进行监控，判断该电容器组的过流、失流情况，通过智能监控保护终端实时采集各组电容器组电流数据，进行数据分析与判断，若出现故障，则控制交流电流源5内的调压器，切断电源；

2）隔直电容柜1中温度监测与保护：隔直电容柜1内设有温控系统，温度传感器监测无极性电容组12的温度，并控制风扇进行散热，当无极性电容组12工作温度上升到一定程度时，发出报警，防止无极性电容过流过压等故障，引起无极性电容温度升高而引起故障；

3）对共同支路上的电流监测与保护：通过检测交流大电流支路电流、直流电流支路电流共同支路的电流，来判交流电流源5内升流器的工作状态，如有铁磁谐振、谐波过大等情况，能实时反映出来，并进行报警，必要时能自动切除电源，保证升流器工作时的稳定性和可靠性；

4）对电流互感器11两端的电压监测与保护：采用电压传感器监测并实时显示电流互感器11的两端电压值，正常工作时，两端电压值应该为0，如有接线连接错误或者测试工作过程中的问题，电流互感器11的两端电压会升高，据此判断电流互感器11的状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，包括用于输出交流大电流的交流电流源和用于输出直流电流的直流电流源，其特征在于：还包括交直流合成装置，所述交直流合成装置包括

隔直电容柜，用于交流电流源回路和直流电流源回路形成交直流叠加的共同支路；

监控与分析单元，用于监控交直流合成装置的工作状态，采集共同支路的电流、电压波形、隔直电容柜的温度值，分析各个监控环节的数据，并能做出相应的保护动作；

所述交流电流源、直流电流源分别与隔直电容柜相连接，串联第一连接端形成交直流叠加的共同支路，所述共同支路流经被测电流互感器的一次侧，所述监控与分析单元与隔直电容柜的电流、电压输出端相连接，所述监控与分析单元还与隔直电容柜的温度输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，其特征在于：所述交流电流源包括调压器和升流器，所述交流电流源通过内部的调压器控制升流器输出交流大电流。

3.根据权利要求1所述的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，其特征在于：所述隔直电容柜包括若干组并联的无极性电容组，每组无极性电容组包括并串联的若干个小容量无极性电容构成。

4.根据权利要求1所述的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，其特征在于：所述监控与分析单元设有智能化监控保护终端，所述智能化监控保护终端包括工控机和多通道数据采集卡，所述多通道数据采集卡采集电流、电压、温度模拟量输出给工控机，并输出驱动升流器的控制信号、驱动用于隔直电容柜降温的风扇的控制信号。

5.根据权利要求4所述的基于电容隔直的单匝交直流合成大电流发生器，其特征在于：所述智能化监控保护终端还设有报警器和自动切除系统电源的开关。

Images