CN111679114A - 一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，安装于分布式能源系统的各个输入或输出直流节点，包括：取电分压器、电流传感器、测量系统和发射系统；取电分压器安装于绝缘筒内部，采用电阻分压器，选取两端电阻的电压作为装置的供电电源；绝缘筒的两端各安装一个电流传感器，电流传感器由直流比较仪和罗式线圈两者结合，构成开口式结构，被测直流母线一极母线排夹入电流传感器的开口内，取电分压器接触电极与母线排接触；发射系统将测量的直流节点的电压传输至分布式能源系统电能计量装置。本发明采用双电流传感器进行测量，可实时测量电流幅值及交流分量，可测量系统泄露电流；本发明采用分压器取电实现无源化设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，属于直流互感器校验技术领域。
背景技术
分布式能源主要是指太阳能电池板发电及新型分布式直流汽车充电电站等中压电力交直流变换电力系统。其中太阳能电池板发电系统将分布式的太阳能电池板的直流变换、升压成为可远距离输送的交流电能；分布式直流汽车充电电站采用集中式、降压整流并分布式直流充电的方式进行交直流的变换。上述分布式能源转换系统的交直流变换效率目前采用的停电对能源系统中的交流侧电压、电流、电能及直流侧电压、电流、电能等电能计量装置进行额定（或典型）工作状态下校准（额定频率、额定电压、额定电流）。但是，由于分布式能源系统的工作方式有满负荷的峰值工作状态也有侍机低损耗的工作状态，以及整流引起的谐波等因素，在特性工作状态下可能已超出电能计量装置的测量范围从而电能计量不准确。
分布式能源系统的电能计量装置采用固定式安装，其直流侧电压、电流、电能等电能测量装置都是采用分布式安装的方式，与电能测量装置距离较远。现有的电能计量装置采用停电、分别校准的方式进行误差测量，而且只能测量其中的额定负荷等典型工作状态下的误差。
由于分布式能源系统的负荷状态迥异及整流的谐波影响，现有的校准方法无法完整、全状态地测量电能计量装置的误差特性。尤其是分布式能源系统的转换效率，需要准确、实时地在同一时刻交流侧及直流侧的功率。因上述的交直流电能测量装置分布距离、直流测量装置的谐波、工作状态等影响因素，通过现有装置进行准确测量不易实现。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，采用的技术方案如下：
一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，所述直流电流在线测量装置安装于分布式能源系统的各个输入或输出直流节点，包括：取电分压器、电流传感器、测量系统和发射系统；
所述取电分压器安装于绝缘筒内部；
所述绝缘筒的两端各安装一个电流传感器；
所述电流传感器由直流比较仪和罗式线圈两者结合，构成开口式结构；
所述测量系统用于将绝缘筒两端的电流传感器测量的直流节点的电压模拟值转换成数字信号；
所述发射系统用于将测量系统生成的数字信号传输至分布式能源系统电能计量装置。
进一步的，所述电流传感器配置取电分压器接触电极，被测直流母线一极母线排夹入电流传感器的开口内，取电分压器接触电极与母线排接触。
进一步的，所述绝缘筒一端的电流传感器钳于进线母线上，另一端的电流传感器钳于出线母线上。
进一步的，所述绝缘筒一端与该侧的电流传感器固定连接，另一端与该侧的电流传感器使用软线连接。
进一步的，所述取电分压器并联有电容器。
进一步的，所述取电分压器采用电阻分压器。
进一步的，选取取电分压器两端部等电位电阻的电压作为直流电流在线测量装置的供电电源。
进一步的，所述数字信号通过GPS/北斗系统对时标计，并通过无线通道经发射系统传输至分布式能源系统电能计量装置。
进一步的，所述发射系统为无线发射系统或者光纤传输系统。
本发明的优点为：
（1）测量装置采用绝缘结构便于在线安装；
（2）测量装置采用柔性化安装方式适应不同分布式能源系统；
（3）采用双电流传感器进行测量，可实时测量电流幅值及交流分量，可测量系统泄露电流；
（4）测量装置采用分压器取电实现无源化设计，且分压器并联电容防系统过电压冲击。
附图说明
图1为本发明的直流电流在线测量装置结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种分布式能源效率校准用高精度直流电流在线测量装置（以下简称直流测量装置），是分布式能源系统电能计量装置在线校准测量系统的一部分，用于测量分布式能源系统各个输入或输出节点的实时直流电流。
本发明的直流测量装置将无源设计的直流电流测量装置采用特殊绝缘结构的柔性安装方式安装于各种不同分布式能源系统的直流节点或支路中，实时测量电流数据通过GPS/北斗系统对时标计，并由无线通道传输至分布式能源系统电能计量装置。采用直流比较仪和罗果夫斯基线圈构成的双电流传感器实时测量直流电流幅值及交流电流分量。
参见图1，本发明的直流测量装置主要由取电分压器、并联电容器、双电流传感器、测量系统和发射系统构成。
取电分压器和并联电容器安装于绝缘筒内部。采用绝缘筒一方面是为了安装取电分压器，另一方面是本发明的在线测量装置带电运行，采用绝缘筒可以不触及带电位置。
绝缘筒两端采用双电流传感器对称设计，每个电流传感器都由直流比较仪和罗式线圈两者结合成一体，组合成一个开口式的传感器。直流比较仪用于测量直流电流值，罗果夫斯基线圈用于测量交流电流分量，输出是一个小电压的模拟值。
双电流传感器分别安装在绝缘筒两端，一端的电流传感器钳于进线母线上，另一端的电流传感器钳于出线母线上。
为了适应不同距离的母线间距的电力系统，绝缘筒一端与该侧的电流传感器固定连接，另一端与该侧的电流传感器使用软线（内部有电气联接线）连接。利用柔性连接线的适应性，从而使该直流测量装置柔性安装于分布式能源系统的各个输入或输出直流节点。
电流传感器采用开口式设计，并配有专用的柔性取电分压器接触电极。电流传感器打开开口，将被测直流母线一极母线排夹入开口内，同时柔性取电分压器接线极与母线排接触。
本发明中采用双侧备份式直流电流传感器冗余设计，根据进、出母线所测的电流的矢量差值（含交成电流成份）可得到被测回路的泄露电流。
取电分压器采用电阻分压器，选取取电电压器两端部等电位电阻的电压作为直流测量装置的供应电源。供电电源采用宽范围适应技术，可柔性适应各种不同被测电压等级。
取电分压器并联有电容器，目的是减少操作冲击、雷电冲击等系统过电压时不发生分布式绝缘击穿。
测量系统主要用于将双电流传感器测量的节点的电压模拟值转换成数字信号，然后通过GPS/北斗系统对时标计并由无线通道通过发射系统传输至分布式能源系统电能计量装置。
进一步的，发射系统为无线发射系统。
测量系统及无线发射系统都安装于绝缘筒的中部位置，保持与接地电位绝缘，实现在线长期运行化设计。
进一步的，光无线信号传输被屏蔽或不畅通时可选配光纤传输系统进行数据传输。
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 (9)
1.一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，所述直流电流在线测量装置安装于分布式能源系统的各个输入或输出直流节点，包括：取电分压器、电流传感器、测量系统和发射系统；
所述取电分压器安装于绝缘筒内部；
所述绝缘筒的两端各安装一个电流传感器；
所述电流传感器由直流比较仪和罗式线圈两者结合，构成开口式结构；
所述测量系统用于将绝缘筒两端的电流传感器测量的直流节点的电压模拟值转换成数字信号；
所述发射系统用于将测量系统生成的数字信号传输至分布式能源系统电能计量装置。
2.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，所述电流传感器配置取电分压器接触电极，被测直流母线一极母线排夹入电流传感器的开口内，取电分压器接触电极与母线排接触。
3.根据权利要求2所述的一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，所述绝缘筒一端的电流传感器钳于进线母线上，另一端的电流传感器钳于出线母线上。
4.根据权利要求2所述的一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，所述绝缘筒一端与该侧的电流传感器固定连接，另一端与该侧的电流传感器使用软线连接。
5.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，所述取电分压器并联有电容器。
6.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，所述取电分压器采用电阻分压器。
7.根据权利要求6所述的一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，选取取电分压器两端部等电位电阻的电压作为直流电流在线测量装置的供电电源。
8.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，所述数字信号通过GPS/北斗系统对时标计，并通过无线通道经发射系统传输至分布式能源系统电能计量装置。
9.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电流在线测量装置，其特征在于，所述发射系统为无线发射系统或者光纤传输系统。
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