CN110908285A - 一种复合变比电流互感器的自适应控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合变比电流互感器的自适应控制系统，用于输电线路的用电计量。本发明包括多变比电流互感器、电流检测单元，变比切换单元和输出切换单元；可实现一次侧电流自动监测，量程自动切换和变比信息远动传输功能。电流检测单元与多变比电流互感器的一次绕组相连，多变比电流互感器的二次绕组与变比切换单元相连，变比切换单元与输出切换单元通过输出导线相连，同时与远方主站相连，输出切换单元输出二次电流。本发明计量范围宽，使用场合广，可以实现一次侧电流自动检测、量程自动切换，和变比信息远动传输功能，增加电力计量的准确性，减小用电客户经济损失，使售电和用电交易更加公平合理。
Description
技术领域
本发明属于互感器计量领域，具体涉及一种复合变比电流互感器的自适应控制系统。
背景技术
电力系统中在配置电流互感器时，其变比的选择常以配变台区居民用电量的年增长率和专变台区负荷机组的最大电流为依据。但由于居民及工业用户台区用电量的发展的不确定性和负荷不同时段变化的难预测性，电流互感器常工作在低于额定电流30%状态或处在超负荷状态。计量用单变比电流互感器都运行在一次额定电流的30%-120%的范围内，但线路电流正常工作电流范围时，电流互感器将产生严重超差，在超负荷运行时，还将使电流互感器得铁芯和二次线圈过热，绝缘老化，甚至会引起设备损坏和线路跳闸，严重影响着计量工作的正常进行和现场管理、作业人员的人身安全。
目前对电流互感器变比的合理选择主要依据对居民及工业用电量的经验判断，通过考虑居民用电量的年增长率和工业用户负荷最大电流对电流互感器变比进行选择。在电流互感器设计方面采用具有多组变比的电流互感器或通过改变一次绕组串并联连接方式及选择二次绕组抽头的方式对电流互感器的变比进行选择，但在进行互感器变比转换时，需要停电、重新接线等一系列人工操作，具有极大的不便性，且目前市场上多变比互感器体积大、稳定性差，且无法与采集主站互动，无法做到计量数据的正常使用，无法在系统内推广使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中存在的电流多变比互感器体积大、需要停电进行变比切换、稳定性差且不能与主站之间进行传递的问题。需要实现电流互感器在线实时自适应进行变比智能切换，且稳定性强，计量范围宽，同时可与主站进行信息传递适用性强，更加安全准确。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，包括复合变比电流互感器、电流检测单元、变比切换单元和输出切换单元；
所述复合变比电流互感器具有多个可供选择变换的变比；
所述电流检测单元用于检测复合变比互感器一次负荷电流的数值，当实时检测的一次负荷电流在正常范围内则将其二次测量值通过输出切换模块传至电能表；
所述变比切换单元用于根据电流检测单元的二次电流输出幅值大小自动选择匹配复合变比电流互感器的最优变比，并将变比信息传至远方主站；
所述输出切换单元根据电流检测单元的逻辑控制信号，控制切换输出通道，输出二次电流。
进一步的，所述电流检测单元与复合变比电流互感器的一次绕组串联相连，所述复合变比电流互感器的二次绕组与变比切换单元相连，所述变比切换单元与输出切换单元通过输出导线相连，变比切换单元同时与远方主站相连，所述输出切换单元输出二次电流。
进一步的，所述复合变比电流互感器为双铁芯电流互感器；所述双铁芯电流互感器包含电流互感器一T1和电流互感器二T2；所述电流互感器一T1为单变比，用来粗略估算提供输出电路一次负荷电流；所述电流互感器二T2为多变比电流互感器，包括多个不同变比，用于提供更多不同的电流范围。所述电流互感器一T1的一次绕组与电流互感器二T2的一次绕组串联连接；所述电流互感器一T1的二次绕组与电流互感器二T2的二次绕组串联连接。
进一步的，所述电流检测单元包括一次复合电流信息接收模块、二次电流信号输出模块、逻辑判断控制模块和变比信息输出端；所述一次复合电流信息接收模块用于接收一次负荷电流值；所述二次电流信号输出模块与输出切换单元相连；所述逻辑判断控制模块用于控制判断一次电流是否属于正常范围；所述变比信息输出端用于与变比切换单元相连。
进一步的，所述变比切换单元包含逻辑处理模块、变比最优选择模块、倍率自动归一转换模块以及限压电路。
所述逻辑处理模块与变比最优选择模块以及倍率自动归一转换模块依次相连；所述逻辑处理模块输入端与电流检测单元输出端相连，输出端与变比最优选择单元相连；所述逻辑处理模块用于接收电流检测单元发出的逻辑控制信号，解除内部闭锁信号。变比最优选择模块并联在复合变比电流互感器，通过选择开关与复合变比电流互感器的不同变比的抽头连接。
变比最优选择模块将电流互感器一T1估算的一次电流值与设定值进行比较，实时调整选择电流互感器二T2与之相匹配的变比，例如当用户负荷超出小变比的80%（可设定），变比最优选择模块会自动将转换到大变比上运行确保始终在互感器一次负荷电流的20%-120%区间内进行计量；
复合变比电流互感器运行在小变比并且线路电流在上升，当线路电流上升到超出小变比额定负荷电流的100%时，智能电流互感器就会自动转换到大变比上运行；或者当前互感器运行大变比并且线路电流在下降当线路电流降到大变比额定负荷电流的20%以下时，智能转换计量装置就会将互感器转换到小变比运行，而且在转换的同时，将大小变比调到同一倍率，最后把电流数据输送给电能表进行计量。倍率自动归一转换模块用于将复合变比电流互感器的不同变比的倍率经过转化装置转换成设定的同一倍率。
倍率自动归一模块用于将大小变比转换成同一倍率，便于计量结算的准确；倍率自动归一模块包含倍率可选择的智能转换计量装置，在确定复合变比电流互感器的大变比后，再根据低负荷一次额定电流=高负荷一次额定电流/变比数，选择在变比数的倍数中与低负荷运行的电流最近的电流值，作为复合变比电流互感器小变比的额定一次电流，同时转换装置选择和复合变比电流互感器统一倍率。
进一步的，所述限压电路一端与复合变比电流互感器二次绕组并联连接；所述限压电路包括与复合变比电流互感器的变比数量相同的多个双向二极管，复合变比电流互感器的每个变比二次侧并联有一个双向二极管，用于防止在电流变比切换过程中多变比电流互感器的二次开路。
进一步的，所述输出切换单元设置有输出通道一S1和输出通道二S2；所述输出通道S1为电流在正常范围时的二次电流输出通道，所述输出通道二S2为一次电流在过大或者过小时的二次电流输出通道；所述输出切换单元与三相电能表相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本申请实施例提供的一种复合变比电流互感器的自适应控制系统，包括复合变比电流互感器、电流检测单元、变比切换单元和输出切换单元；该复合变比自适应智能电流互感器计量范围宽，使用场合广，可以实现一次侧电流自动检测、量程（变比）自动切换，和变比信息远动传输功能，增加电力计量的准确性，减小用电客户经济损失，使售电和用电交易更加公平合理。
附图说明
图1本发明的复合变比自适应电流互感器原理图；
图2复合变比切换模块结构示意图；
图3双铁芯电流互感器示意图；
图4复合变比电流互感的自适应控制系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，本发明的一种复合变比电流互感器的自适应控制系统，包括复合变比电流互感器、电流检测单元、变比切换单元和输出切换单元；
所述复合变比电流互感器具有多个可供选择变换的变比；
所述电流检测单元用于检测复合变比互感器一次负荷电流的数值，当实时检测的一次负荷电流在正常范围内则将其二次测量值通过输出切换模块传至电能表；
所述变比切换单元用于根据电流检测单元的二次电流输出幅值大小自动选择匹配复合变比电流互感器的最优变比，并将变比信息传至远方主站；
所述输出切换单元根据电流检测单元的逻辑控制信号，控制切换输出通道，输出二次电流。
所述电流检测单元与复合变比电流互感器的一次绕组串联相连，所述复合变比电流互感器的二次绕组与变比切换单元相连，所述变比切换单元与输出切换单元通过输出导线相连，变比切换单元同时与远方主站相连，所述输出切换单元输出二次电流。
所述电流检测单元包括一次复合电流信息接收模块、二次电流信号输出模块、逻辑判断控制模块和变比信息输出端；所述一次复合电流信息接收模块用于接收一次负荷电流值；所述二次电流信号输出模块与输出切换单元相连；所述逻辑判断控制模块用于控制判断一次电流是否属于正常范围；所述变比信息输出端用于与变比切换单元相连。
如图3所示，所述复合变比电流互感器为双铁芯电流互感器；所述双铁芯电流互感器包含电流互感器一T1和电流互感器二T2；所述电流互感器一T1为单变比，用来粗略估算提供输出电路一次负荷电流；所述电流互感器二T2为多变比电流互感器，包括3个不同变比，用于提供更多不同的电流范围。所述电流互感器一T1的一次绕组与电流互感器二T2的一次绕组串联连接；所述电流互感器一T1的二次绕组与电流互感器二T2的二次绕组串联连接。
如图2所示，所述变比切换单元包含逻辑处理模块、变比最优选择模块、倍率自动归一转换模块以及限压电路。
所述逻辑处理模块与最优选择模块以及倍率自动归一转换模块依次相连；所述逻辑处理模块输入端与电流检测单元输出端相连，输出端与变比最优选择单元相连；所述逻辑处理模块用于接收电流检测单元发出的逻辑控制信号，解除内部闭锁信号，变比最优选择模块并联在复合变比电流互感器，通过选择开关与复合变比电流互感器的不同变比的抽头连接。同时通过变比选择单元与倍率自动归一将不同的变比调整到同一倍率输入到电能表。
所述限压电路一端与复合变比电流互感器二次绕组并联连接；所述限压电路包括与复合变比电流互感器的变比数量相同的多个双向二极管，复合变比电流互感器的每个变比二次侧并联有一个双向二极管，用于防止在电流变比切换过程中多变比电流互感器的二次开路。
所述输出切换单元设置有输出通道一S1和输出通道二S2；所述输出通道S1为电流在正常范围时的二次电流输出通道，所述输出通道二S2为一次电流在过大或者过小时的二次电流输出通道；所述输出切换单元与三相电能表相连。
本发明的复合变比电流互感器的自适应控制系统工作过程为：
步骤1：通过复合变比自适应电流互感器的较大变比互感器T1粗略估测配电网一次负荷值；
步骤2：通过电流检测单元实时检测电流互感器一次负荷电流述职，并进行逻辑判断一次负荷是否在正常范围内，若在正常范围内将从S1通道直接输出至电能表；
步骤3：若一次电流过大或过小时（过负荷或欠负荷），触发打开变比切换单元，将二次电流输出控制权移交给变比选择单元，同时将逻辑控制信号传送至输出切换模块，控制输出切换模块切换至通道S2；
步骤4：变比切换单元根据电流检测单元的二次电流输出幅值自动匹配选择多变比电流互感器T2的最优变比，确保电流互感器的二次测量精度，同时将不同的变比调整到同一倍率，输出同一倍率下的二次电流；；
步骤5：变比切换单元将变比信息送至远方主站，将多变比T2的二次输出传送至电能表。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，包括复合变比电流互感器、电流检测单元、变比切换单元和输出切换单元；
所述复合变比电流互感器具有多个可供选择变换的变比；
所述电流检测单元用于检测复合变比互感器一次负荷电流的数值，当实时检测的一次负荷电流在正常范围内则将其二次测量值通过输出切换模块传至电能表；
所述变比切换单元用于根据电流检测单元的二次电流输出幅值大小自动选择匹配复合变比电流互感器的最优变比，并将变比信息传至远方主站；
所述输出切换单元根据电流检测单元的逻辑控制信号，控制切换输出通道，输出二次电流。
2.根据权利要求1所述的复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，所述电流检测单元与复合变比电流互感器的一次绕组串联相连，所述复合变比电流互感器的二次绕组与变比切换单元相连，所述变比切换单元与输出切换单元通过输出导线相连，变比切换单元同时与远方主站相连，所述输出切换单元输出二次电流。
3.根据权利要求1所述的复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，所述复合变比电流互感器为双铁芯电流互感器；所述双铁芯电流互感器包含电流互感器一T1和电流互感器二T2；所述电流互感器一T1为单变比，用来估算提供输出电路一次负荷电流；所述电流互感器二T2为多变比电流互感器，包括多个不同变比，用于提供更多不同的电流范围，所述电流互感器一T1的一次绕组与电流互感器二T2的一次绕组串联连接；所述电流互感器一T1的二次绕组与电流互感器二T2的二次绕组串联连接。
4.根据权利要求1所述的复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，所述电流检测单元包括一次复合电流信息接收模块、二次电流信号输出模块、逻辑判断控制模块和变比信息输出端；所述一次复合电流信息接收模块用于接收一次负荷电流值；所述二次电流信号输出模块与输出切换单元相连；所述逻辑判断控制模块用于控制判断一次电流是否属于正常范围；所述变比信息输出端用于与变比切换单元相连。
5.根据权利要求1所述的复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，所述变比切换单元包含逻辑处理模块、变比最优选择模块、倍率自动归一转换模块以及限压电路，
所述逻辑处理模块与变比最优选择模块以及倍率自动归一转换模块依次相连；所述逻辑处理模块输入端与电流检测单元输出端相连，输出端与变比最优选择单元相连；所述逻辑处理模块用于接收电流检测单元发出的逻辑控制信号，解除内部闭锁信号，变比最优选择模块并联在复合变比电流互感器，通过选择开关与复合变比电流互感器的不同变比的抽头连接;
变比最优选择模块将电流互感器一T1估算的一次电流值与设定值进行比较，实时调整选择电流互感器二T2与之相匹配的变比。
6.根据权利要求1所述的复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，倍率自动归一模块用于将大小变比转换成同一倍率，便于计量结算的准确；倍率自动归一模块包含倍率可选择的智能转换计量装置，在确定复合变比电流互感器的大变比后，再根据低负荷一次额定电流=高负荷一次额定电流/变比数，选择在变比数的倍数中与低负荷运行的电流最近的电流值，作为复合变比电流互感器小变比的额定一次电流，同时转换装置选择和复合变比电流互感器统一倍率。
7.根据权利要求1所述的复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，所述限压电路一端与复合变比电流互感器二次绕组并联连接；所述限压电路包括与复合变比电流互感器的变比数量相同的多个双向二极管，复合变比电流互感器的每个变比二次侧并联有一个双向二极管，用于防止在电流变比切换过程中多变比电流互感器的二次开路。
8.根据权利要求1所述的复合变比电流互感器的自适应控制系统，其特征在于，所述输出切换单元设置有输出通道一S1和输出通道二S2；所述输出通道S1为电流在正常范围时的二次电流输出通道，所述输出通道二S2为一次电流在过大或者过小时的二次电流输出通道；所述输出切换单元与三相电能表相连。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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