CN111208339A - 电流测量系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电流测量系统，包括：电流转换设备、子系统和N个支路导体，其中，所述子系统包括一个或多个一次设备，至少一个一次设备中的每个一次设备上设置有至少一个支路导体；所述电流转换设备的感应组件与所述N个支路导体中的M个支路导体连接，其中，N、M均为正整数，M小于等于N，且M大于或等于2；所述电流转换设备，用于通过所述感应组件对所述M个支路导体上的总电流信号进行转换，得到转换后的与所述M个支路导体所对应的电信号，其中，所述电信号的幅值小于所述M个支路导体上总的电流信号的幅值。能够降低电流转换的复杂性，减少硬件资源的浪费，降低成本。

Description

电流测量系统

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种电流测量系统。

背景技术

在电力系统中，部署有大量的一次设备，一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电器设备。以电力系统中的一个子系统（包括一个或多个一次设备）为例，从各一次设备上向该子系统外引出有多条支路导体，该子系统通过在这些支路导体上分别输出大电流信号，以完成配电、输电等功能。目前，为对子系统进行控制、保护等处理，可通过二次设备对子系统进行上述处理。然而，由于一次设备上的电流信号较大，超出二次设备的硬件承受能力，因而需要先将大的电流信号转换为小的电信号，然后才能供二次设备使用。

现有技术中，通常采用与支路导体相同数量的电流传感器，完成对支路导体上的电流转换，即在每个支路导体上分别部署一个电流传感器。举例来说，子系统共向外引出20个支路导体，即需要在20个支路导体中的每个支路导体上分别部署一个电流传感器，也即需要20个电流传感器，来完成电流转换。

然而现有技术中，当支路导体的数量较多时，如果在每个支路导体上均部署一个电流传感器，由于电流传感器的数量较多，因而将会造成较高的成本，而且，提高了电流转换的复杂性，同时造成硬件资源的浪费。

发明内容

本申请提供一种电流测量系统，能够降低电流转换的复杂性，减少硬件资源的浪费，降低成本。

本申请提供一种电流测量系统，包括：

电流转换设备、子系统和N个支路导体，其中，所述子系统包括一个或多个一次设备，至少一个一次设备中的每个一次设备上设置有至少一个支路导体；所述电流转换设备的感应组件与所述N个支路导体中的M个支路导体连接，其中，N、M均为正整数，M小于等于N，且M大于或等于2；

所述电流转换设备，用于通过所述感应组件对所述M个支路导体上的总电流信号进行转换，得到转换后的与所述M个支路导体所对应的电信号，其中，所述电信号的幅值小于所述M个支路导体上的总电流信号的幅值。

进一步地，所述系统还包括：二次设备，其中，所述电流转换设备的输出端口与所述二次设备的输入端口连接；

所述电流转换设备，还用于通过所述输出端口将所述电信号输出至所述二次设备中。

进一步地，所述二次设备，用于根据从所述电流转换设备输入的所述电信号，确定是否对所述子系统进行控制或者预警处理。

进一步地，所述二次设备，具体用于根据所述电信号，获取所述电信后的幅值；根据所述电信号的幅值和预设系数，获取所述M个支路导体上的总电流信号的幅值；根据所述M个支路导体上的总电流信号的幅值，确定是否对所述子系统进行控制或者预警处理。

进一步地，所述电信号包括如下中的任一项：电流模拟信号、电压模拟信号、数字信号；

当所述电信号包括所述数字信号时，所述二次设备具体用于确定所述数字信号为所述电信号的幅值；

当所述电信号包括所述电流模拟信号或上述电压模拟信号时，则所述二次设备，具体用于对所述电流模拟信号或上述电压模拟信号进行模数转换处理，以获取到所述数字信号，并确定所述数字信号为所述电信号的幅值。

进一步地，所述电流转换设备包括电流传感器。

进一步地，所述感应组件包括如下中的一种或多种：线圈、光纤。

进一步地，所述支路导体包括如下中的一种或多种：导线、电缆、金属导电排。

进一步地，当N超过预设数值时，所述电流转换设备的数量为至少两个。

进一步地，所述一次设备包括如下中的一种或多种：母线、多绕组变压器和配电箱；所述二次设备包括终端设备。

本申请提供的电流测量系统，包括：电流转换设备、子系统和N个支路导体，其中，子系统包括一个或多个一次设备，该子系统中的至少一个一次设备中的每个一次设备上向该子系统外引出有至少一个支路导体，电流转换设备的感应组件与N个支路导体上的M个支路导体连接，其中，M是大于或等于2的正整数，即通过一个电流转换设备实现对多个支路导体上的电流转换，也即针对多个支路导体，只需部署一个电流转换设备即可，因而相比于现有技术中，在每个支路导体上均分别部署一个电流转换设备，极大降低了电流转换的复杂性，减少了硬件资源的浪费，而且降低了成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为现有技术提供的一种电流测量系统的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种电流测量系统的结构示意图；

图3为本申请实施例二提供的一种电流测量系统的结构示意图；

图4为本申请实施例二提供的感应组件与多个支路导体连接的剖面图；

图5为本申请实施例二提供的感应组件与多个支路导体连接的侧视图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

首先，对本申请出现的名词进行解释：

一次设备，是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电器设备。由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电或进行其他生产过程的电气设备成为一次设备。

二次设备，是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电器设备。

本申请的应用场景为多支路导体的电流测量。现有技术中，如图1所示，图1为现有技术提供的一种电流测量系统的结构示意图，包括子系统、h（h为大于等于2的正整数）个支路导体和h个电流传感器A，即在每个支路导体上分别部署一个电流传感器，每个电流传感器对所在支路导体上大的电流信号进行转换，得到小的电信号，以供外部的二次设备使用。而且，针对图1所示的传感器部署情形，二次设备还需要预留出n路输入端口来分别接收n个电流传感器转换得到的电信号，当二次设备接收到n路转换后的小电信号时，根据所接收到的n路小的电信号，确定这n个支路导体在转换之前的总电流值，并根据总电流值对该子系统进行控制、保护等处理。因而，当支路导体的数量较多时，同时需要与支路导体数量相同的电流传感器，从而造成电流转换的复杂性，造成硬件资源的浪费，同时极大提高了成本，而且，基于现有技术，二次设备一侧也需要同时预留与支路导体数量相同的输入端口，以从每个电流传感器获取经过电流转换后的电信号。

基于此，本申请提供一种新的电流测量系统，该电流测量系统包括：电源转换设备、子系统和N个支路导体，其中，子系统包括一个或多个一次设备，该子系统的至少一个一次设备上设置有至少一个支路导体，电流转换设备的感应组件与这N个支路导体中的M个支路导体连接，其中，N、M均为正整数，M小于等于N，且M大于或等于2，即针对多个支路导体部署一个电流转换设备，通过该电流转换设备实现对多个支路导体上的电流转换，从而降低了电流转换的复杂性，减少了硬件资源的浪费。另外，针对二次设备而言，针对这多个支路导体只需预留一个输入端口，从而也简化了二次设备的复杂性。

下面将对本申请提供的电流测量系统进行详细说明。

图2为本申请实施例一提供的一种电流测量系统的结构示意图，如图2所示，包括：

电流转换设备101、子系统102和N个支路导体103，其中，子系统包括一个或多个一次设备，至少一个一次设备中的每个一次设备上设置有至少一个支路导体103；电流转换设备101的感应组件与N个支路导体中的M个支路导体103连接，其中，N、M均为正整数，M小于等于N，且M大于或等于2；

电流转换设备101，用于通过感应组件对M个支路导体103上的总电流信号进行转换，得到转换后的与M个支路导体103所对应的电信号，其中，电信号的幅值小于M个支路导体103上的总电流信号的幅值。

在本实施例中，一个子系统中包括一个或多个一次设备，其中，多个可以指的是至少两个，该子系统中的至少一个一次设备中的每个一次设备作为电流信号的输出端，向外引出至少一个支路导体，以通过每个支路导体输出电流信号，不同支路导体上的电流信号通常不同。示例性的，若该子系统只包括一个一次设备，则该一次设备上向外引出有N个支路导体。假设该子系统包括两个一次设备，则其中一种情形是，两个一次设备中，一个一次设备不向外引出任何支路导体，而另一个一次设备则向外引出N个支路导体；另一种情形是，两个一次设备均向外引出有支路导体，其中一个一次设备向外引出有N个支路导体中的部分支路导体，另外一个一次设备向外引出有N个支路导体中剩余的支路导体，例如，N=6，一个一次设备向外引出有1个支路导体，另一个一次设备向外引出有5个支路导体。也即，子系统中至少有一个一次设备是向外引出有支路导体的，而这至少一个一次设备中的每个一次设备分别向外引出有多少支路导体，则是根据实际需求进行设置的。上述仅是对子系统以及支路导体的示例说明，本案对此不作限制。

在本实施例中，电流转换设备可以将大的电流信号转换为小的电信号，后续可供二次设备使用。示例性的，电流转换设备可采用电流传感器。电流转换设备的型号、大小等可根据实际需求、支路导体的数量进行选择，如当支路导体的数量较多时，可选用较大的电流转换设备，使得所选用的电流转换设备能够针对多个支路导体进行电流转换。电流转换设备上设置有感应组件，例如，感应组件可以是线圈，感应组件与多个支路导体连接，具体的，感应组件围成环形结构，从而多个支路导体穿设在该环形结构中，基于此，当这多个支路导体中存在电流信号时，电流转换设备可通过感应组件感应这多个支路导体产生的总的磁场，从而实现对这多个支路导体上总的电流信号进行电流转换，得到与这多个支路导体所对应的转换后小的电信号，也可将该电信号称为二次信号。

其中，转换后得到的电信号，其幅值小于转换前相应数量支路导体上的总电流信号的幅值（即相应支路导体上的电流信号之和的幅值），且，转换后得到的电信号与转换前相应数量支路导体上的总电流信号的幅值呈比例。举例来说，电流转换设备的感应组件与5个支路导体连接，这5个支路导体上具有不同的电流信号，则电流转换设备则是通过感应组件对这5个支路导体上的总电流信号（即这5个支路导体上的电流信号之和）进行转换，得到转换后的小的电信号，即转换后得到的电信号的幅值小于这5个支路导体的总电流信号的幅值，且，转换后得到的电信号的幅值与这5个支路导体的总电流信号的幅值呈比例，也就是说，通过电流转换设备实现对总电流信号的幅值呈比例缩小，即通过一个电流转换设备实现对5个支路导体的电流转换。

实际应用中，该电流测量系统中可只包括一个电流转换设备，即M=N，也即该电流转换设备的感应组件与N个支路导体连接，如图2所示，图2为本申请的一个示例，即一个电流转换设备与子系统中的所有支路导体连接。举例来说，N=15，则采用一个电源转换设备，该电流转换设备的感应组件与15个支路导体连接。当支路导体的数量很多时，可根据具体应用的需要，选用多个电流转换设备，并将相关的支路导体连接在一个电流转换设备上。举例来说，子系统中包括配电箱，从配电箱向外引出有39个支路导体，即N=39，其中，1-15号支路导体与房间1对应，16-39号支路导体与房间2对应，则在部署时，可将其中一个电流转换设备与1-15号这15个支路导体连接，另一个电流转换设备与16-39号这14个支路导体连接。

本申请提供一种电流测量系统，该系统包括：电流转换设备、子系统和N个支路导体，其中，子系统包括一个或多个一次设备，该子系统中的至少一个一次设备中的每个一次设备上向该子系统外引出有至少一个支路导体，电流转换设备的感应组件与N个支路导体上的M个支路导体连接，其中，M是大于或等于2的正整数，即通过一个电流转换设备实现对多个支路导体上的电流转换，也即针对多个支路导体，只需部署一个电流转换设备即可，因而相比于现有技术中，在每个支路导体上均分别部署一个电流转换设备，极大降低了电流转换的复杂性，减少了硬件资源的浪费，而且降低了成本。

图3为本申请实施例二提供的一种电流测量系统的结构示意图，图4为本申请实施例二提供的感应组件与多个支路导体连接的剖面图，图5为本申请实施例二提供的感应组件与多个支路导体连接的侧视图，如图3、图4和图5所示，该电流测量系统包括：

电流转换设备101、二次设备104、子系统102和N个支路导体103，其中，子系统102包括一个或多个一次设备，至少一个一次设备中的每个一次设备上设置有至少一个支路导体103；电流转换设备101的输出端口与所述二次设备104的输入端口连接；电流转换设备101的感应组件与N个支路导体103中的M个支路导体103连接，其中，N、M均为正整数，M小于等于N，且M大于或等于2。

电流转换设备101，用于通过感应组件对M个支路导体103上的总电流信号进行转换，得到转换后的与M个支路导体103所对应的电信号，其中，电信号的幅值小于M个支路导体103上的总电流信号的幅值。

电流转换设备101，还用于通过输出端口将电信号输出至二次设备104中。

在本实施例中，关于电流转换设备、子系统以及支路导体可参照实施例一中的相关解释，此处不再赘述。

在本实施例中，电流测量系统还包括有二次设备，二次设备上设置有输入端口，该输入端口与电流转换设备的输出端口连接，基于此，电流转换设备对M个支路导体上的总电流信号进行电流转换，并得到转换后的电信号后，通过输出端口将转换后的电信号输出至二次设备中，以供二次设备使用。

由于电流转换设备的数量相较于现有技术减少了许多，所以二次设备上需设置的输入端口的数量也将极大减少，从而降低了二次设备的复杂性，提高了系统整体的可靠性，同时降低了成本，提高了用户体验。

优选的，二次设备，用于根据所述电流转换设备输入的电信号，确定是否对子系统进行控制或者预警处理。

在本实施例中，电流转换设备通过其输出端口，将其转换后得到的电信号输出至二次设备时，二次设备可根据该电信号，对子系统进行保护、控制等处理。例如，二次设备可根据该电信号，确定子系统是否处于正常工作状态中，并在确定该子系统未处于正常工作状态时，对该子系统进行预警处理，从而相关维护人员可根据二次设备的预警信号，对该子系统进行维护操作等等。

优选的，具体用于根据电信号，获取电信后的幅值；根据电信号的幅值和预设系数，获取M个支路导体上总的电流信号的幅值；根据M个支路导体上总的电流信号的幅值，确定是否对子系统进行控制或者预警处理。

在本实施例中，二次设备在获取到电流转换设备输出的电信号后，需根据该电信号，反向确定M个支路导体的总电流信号的幅值，即M个支路导体上的电流信号之和的幅值。具体的，二次设备首先需要根据该电信号，确定该电信号的幅值，然后基于所确定的电信号的幅值以及预设系数，确定M个支路导体的总电流信号的幅值，最后再根据所确定出的M个支路导体的总电流信号的幅值，确定是否对该子系统进行控制或者预警处理。

举例来说，M=N，即电流测量系统中只有一个电流转换设备时，基于此，当二次设备确定M个支路导体的总电流信号的幅值时，二次设备可将所确定的M个支路导体上的总电流信号的幅值与预设阈值进行比较，当确定M个支路导体上的电流信号的幅值大于该预设阈值时，则确定对该子系统进行控制或者预警处理。

再举例来说，电流测量系统中存在两个电流转换设备，假设一个电流转换设备D与1-10号的这10个支路导体连接，另一个电流转换设备G与11-20号的这10个支路导体连接。在一种应用场景下，二次设备可根据从两个电流转换设备分别获取到的电信号，确定这20个支路导体的总电流信号的幅值，并根据这20个支路导体的总电流信号的幅值以及预设第一阈值，确定是否对子系统进行控制或者预警处理。在另一种应用场景下，二次设备在从两个电流转换设备分别获取到电信号后，还可根据应用的需要进行相应处理，如二次设备只根据从电流转换设备D获取到的电信号，确定1-10号的这10个支路导体的总电流信号的幅值，并将这10个支路导体的总电流信号的幅值与相应的预设第二阈值进行比较，从而确定是否对子系统进行相关控制或者预警处理。

再举例来说，二次设备在从电流转换设备获取转换后的电信号的同时，还可获取子系统所对应的电压值，然后计算根据电信号所确定出的所有支路导体的总电流信号的幅值与该电压值的乘积，得到总功率，并根据该总功率以及预设功率阈值，对子系统进行相应控制等等。其中，二次设备获取电压值的过程可通过现有技术实现。

通过将转换后的电信号输出至二次设备，从而二次设备可根据该电信号实现对子系统的保护、控制等处理，避免了子系统中的一次设备极易出现故障的问题。

优选的，电信号包括如下中的任一项：电流模拟信号、电压模拟信号、数字信号；

当电信号包括数字信号时，二次设备具体用于确定数字信号为电信号的幅值；

当电信号包括电流模拟信号或电压模拟信号时，则二次设备，具体用于对电流模拟信号或电压模拟信号进行模数转换处理，以获取到数字信号，并确定数字信号为电信号的幅值。

在本实施例中，电流转换设备具体可采用电流传感器，电流传感器的实现方式是，通过感应方式将支路导体中的大电流信号转换为一个小的电流模拟信号或者小的电压模拟信号，转换后模拟信号与实际的电流信号呈线性比例关系。另外，有些电流转换设备在完成电流转换后，也可直接输出电信号的幅值，该电信号的幅值也可称为二次电流值。因而，电流转换设备转换后的电信号可能是电流模拟信号，也可能是电压模拟信号，还有可能直接是数字信号，具体是哪种形式，取决于所选用的电流转换设备。其中，数字信号为一个具体的数值，该数值即为电信号的幅值。

当电信号包括数字信号时，二次设备确定该数字信号即为电信号的幅值，然后二次设备只需根据该电信号的幅值以及预设系数，反向计算M个支路导体的总电流信号的幅值，换句话说，考虑二次设备的电流承受能力，电流转换设备是将大电流转换为小电流，而二次设备则根据小电流反向计算大电流。

当电信号包括电压模拟信号或者是电流模拟信号时，基于此，二次设备再获取到该电信号时，则需要对该电信号进行相应的模数转换，以得到该电信号的幅值，即二次电流值，然后基于预设系数，反向计算M个支路导体的总电流信号的幅值。

其中，电信号的幅值，也即二次电流值可为：

，其中，

为电信号的 幅值，

为第r个支路导体上的电流信号的幅值，

为预设比例系数，r为取值为[1，M]，且为 正整数。

通过一个电流转换设备，实现对多个支路导体的电流转换，相比于现有技术中，二次设备得到每个支路导体转换后的小电流信号，再根据每个支路导体所对应的小电流信号，累加确定所有支路导体的总电流时，减少了二次设备的计算过程，提高了二次设备的处理效率。

优选的，感应组件包括如下中的一种或多种：线圈、光纤。

在本实施例中，如图4和图5所示，图4为感应组件与N个支路导体连接的剖面图，图5为感应组件与N个支路导体连接的侧视图，即将多个支路导体穿设在感应组件所围成的环形结构中。另外，感应组件也可包括测量头。

优选的，支路导体包括如下中的一种或多种：导线、电缆、金属导电排。

优选的，当N超过预设数值时，电流转换设备的数量为至少两个。其中，预设数值可根据实际需求进行设置。

在本实施例中，有关电流转换设备的数超过一个时的说明，可参照实施例一中的相关解释，此处不再赘述。

优选的，一次设备包括如下中的一种或多种：母线、多绕组变压器和配电箱；二次设备包括终端设备。

本实施例通过一个电流转换设备对多个支路导体进行电流转换，由于电流转换设备的数量相较于现有技术减少了许多，所以二次设备上需设置的输入端口的数量也将极大减少，从而降低了二次设备的复杂性，提高了系统整体的可靠性，同时降低了成本，提高了用户体验。而且，相比于现有技术中，二次设备得到每个支路导体转换后的小电流信号，再根据每个支路导体所对应的小电流信号，累加确定所有支路导体的总电流时，减少了二次设备的处理过程，提高了二次设备的处理效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种电流测量系统，其特征在于，包括：电流转换设备、子系统和N个支路导体，其中，所述子系统包括一个或多个一次设备，至少一个一次设备中的每个一次设备上设置有至少一个支路导体；所述电流转换设备的感应组件与所述N个支路导体中的M个支路导体连接，其中，N、M均为正整数，M小于等于N，且M大于或等于2；

所述电流转换设备，用于通过所述感应组件对所述M个支路导体上的总电流信号进行转换，得到转换后的与所述M个支路导体所对应的电信号，其中，所述电信号的幅值小于所述M个支路导体上的总电流信号的幅值。

2.根据权利要求1所述的电流测量系统，其特征在于，所述电流测量系统还包括：二次设备，其中，所述电流转换设备的输出端口与所述二次设备的输入端口连接；

所述电流转换设备，还用于通过所述输出端口将所述电信号输出至所述二次设备中。

3.根据权利要求2所述的电流测量系统，其特征在于，所述二次设备，用于根据从所述电流转换设备输入的所述电信号，确定是否对所述子系统进行控制或者预警处理。

4.根据权利要求3所述的电流测量系统，其特征在于，所述二次设备，具体用于根据所述电信号，获取所述电信号的幅值；根据所述电信号的幅值和预设系数，获取所述M个支路导体上的总电流信号的幅值；根据所述M个支路导体上的总电流信号的幅值，确定是否对所述子系统进行控制或者预警处理。

5.根据权利要求4所述的电流测量系统，其特征在于，所述电信号包括如下中的任一项：电流模拟信号、电压模拟信号、数字信号；

当所述电信号包括所述数字信号时，所述二次设备具体用于确定所述数字信号为所述电信号的幅值；

当所述电信号包括所述电流模拟信号或所述电压模拟信号时，则所述二次设备，具体用于对所述电流模拟信号或所述电压模拟信号进行模数转换处理，以获取到所述数字信号，并确定所述数字信号为所述电信号的幅值。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电流测量系统，其特征在于，所述电流转换设备包括电流传感器。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电流测量系统，其特征在于，所述感应组件包括如下中的一种或多种：线圈、光纤。

8.根据权利要求1-5任一项所述的电流测量系统，其特征在于，所述支路导体包括如下中的一种或多种：导线、电缆、金属导电排。

9.根据权利要求1-5任一项所述的电流测量系统，其特征在于，当N超过预设数值时，所述电流转换设备的数量为至少两个。

10.根据权利要求2-5任一项所述的电流测量系统，其特征在于，所述一次设备包括如下中的一种或多种：母线、多绕组变压器和配电箱；所述二次设备包括终端设备。

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