CN116500328A - 一种高精度三相电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及传感器技术领域,具体公开了一种高精度三相电流传感器,包括断路器、A相电流互感器、B相电流互感器、C相电流互感器、A相电流采样电阻、B相电流采样电阻、C相电流采样电阻、零序电流采样电阻以及零序电流隔离变压器,A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器分别安装在断路器上。本发明提供的一种高精度三相电流传感器,输出精度高,量程范围宽,制作成本低、体积小;接地比较灵活,解决相电流和零序电流极性反向问题;温漂系数小;电磁抗干扰强;相电流与零序电流相互隔离。

Description

一种高精度三相电流传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域,更具体地,涉及一种高精度三相电流传感器。
背景技术
传统三相电流互感器相序电流采用三相穿心式,零序电流采用跑道式,铁芯采用硅钢片材料,相电流、零序电流信号分别通过各自的电流线圈采集,由于磁路过长、三相之间的空间磁场干扰过大等原因,产生较大的误差;现有技术中也有采用电子式相序、零序独立采样的电流传感器,还有用三个相序合成零序的电子式电流传感器,但各自都有自己的优缺点:前者,要求每相相序和零序都有各自的线圈,优点是,相序和零序之间影响较小,缺点是,体积较大,成本高,固封要求比较高,容易产生局部放电;后者,采用相序和零序共用一个电流线圈,优点是,体积相对较小,成本相对较低,固封比较容易,产生的局部放电量比较小等优点;缺点是,相序和零序会相互影响,相序和零序测试时,不能同时接地,而且需要进行各种补偿,才能做到满足符合要求的误差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足,本发明提供了一种高精度三相电流传感器,以解决现有技术中存在的体积较大,成本高,固封要求比较高,容易产生局部放电,相序和零序会相互影响,相序和零序测试时,不能同时接地,而且需要进行各种补偿的问题。
作为本发明的第一个方面,提供一种高精度三相电流传感器,包括断路器QF、A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC、A相电流采样电阻RA、B相电流采样电阻RB、C相电流采样电阻RC、零序电流采样电阻RO以及零序电流隔离变压器YHO,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB和C相电流互感器LHC分别安装在所述断路器QF上,所述A相电流互感器LHA线圈的一端aS2、所述B相电流互感器LHB线圈的一端bS2、所述C相电流互感器LHC线圈的一端cS2、所述零序电流采样电阻RO的一端和所述零序电流隔离变压器YHO的第一端互相连接,所述A相电流互感器LHA线圈的另一端aS1与所述A相电流采样电阻RA的一端相连,所述B相电流互感器LHB线圈的另一端bS1与所述B相电流采样电阻RB的一端相连,所述C相电流互感器LHC线圈的另一端cS1与所述C相电流采样电阻RC的一端相连,所述A相电流采样电阻RA的另一端、所述B相电流采样电阻RB的另一端、所述C相电流采样电阻RC的另一端、所述零序电流采样电阻RO的另一端和所述零序电流隔离变压器YHO的第二端互相连接并接地,所述零序电流隔离变压器YHO的第三端接地。
进一步地,所述断路器QF合上闸,所述断路器QF中的A、B、C三相线路接通,且A、B、C三相线路中带有一定的负载,此时A、B、C三相线路中会有Ia、Ib、Ic电流流过,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC分别感应出二次ia、ib、ic电流,ia、ib、ic感应电流经过所述A相电流采样电阻RA、B相电流采样电阻RB、C相电流采样电阻RC后分别转变成A相、B相、C相的相序电流,由此可以监测A、B、C三相线路是否过载、缺相或短路。
进一步地,所述断路器QF中A、B、C三相线路的相位差为120°,
当A、B、C三相线路的负载相对平衡时,A、B、C三相线路中流过的电流矢量和为零,此时所述零序电流隔离变压器YHO的一次侧流过的电流为零,此时流过所述零序电流采样电阻RO的电流也为零,所以所述零序电流隔离变压器YHO的二次侧输出的零序电流I0+、I0-为零;
当A、B、C三相线路的负载相对不平衡时,或A、B、C三相线路中的一相线路接地、两相线路短路的情况下,A、B、C三相线路中流过的电流矢量和不为零,那么,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC的感应电流矢量和同样不为零,所述零序电流隔离变压器YHO的一次侧流过的电流同样不为零,此时所述零序电流采样电阻RO会把所述零序电流隔离变压器YHO一次侧流过的电流信号转变成电压信号,然后所述零序电流隔离变压器YHO的二次侧会感应出相应比值的电压信号,所述零序电流隔离变压器YHO的第四端I0+、第三端I0-即为所述高精度三相电流互感器的零序电流输出信号;当所述零序电流输出信号传送到电子设备或终端时,如果超出电子设备或终端设定的保护值时,电子设备或终端会发出指令,让处于电力线路中的所述断路器QF跳闸,以此来保护三相断路器负荷侧用电设备的安全。
进一步地,所述断路器QF为三相断路器,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC分别安装在所述三相断路器的A、B、C三相极柱上,然后固封成型。
本发明提供的一种高精度三相电流传感器具有以下有益效果:
(1)输出精度高,准确度可达0.2S及以上;
(2)量程范围宽;
(3)制作成本低、体积小;
(4)无需任何补偿,实施比较容易;
(5)接地比较灵活,解决相电流和零序电流极性反向问题;
(6)温漂系数小;
(7)电磁抗干扰强;
(8)相电流与零序电流相互隔离;
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的一种高精度三相电流传感器的电路原理图。
图2为本发明提供的高精度三相电流传感器安装在断路器极柱上的固封成型图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种高精度三相电流传感器其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。显然,所描述的实施例为本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包括,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明的解释中,需要说明的是,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,除非是特殊标明。例如,连接可以是固定连接,也可以是通过特殊的接口连接,也可以是中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本实施例中提供了一种高精度三相电流传感器,如图1所示,所述高精度三相电流传感器包括断路器QF、A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC、A相电流采样电阻RA、B相电流采样电阻RB、C相电流采样电阻RC、零序电流采样电阻RO以及零序电流隔离变压器YHO,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB和C相电流互感器LHC分别安装在所述断路器QF上,所述A相电流互感器LHA线圈的一端aS2、所述B相电流互感器LHB线圈的一端bS2、所述C相电流互感器LHC线圈的一端cS2、所述零序电流采样电阻RO的一端和所述零序电流隔离变压器YHO的第一端互相连接,所述A相电流互感器LHA线圈的另一端aS1与所述A相电流采样电阻RA的一端相连,所述B相电流互感器LHB线圈的另一端bS1与所述B相电流采样电阻RB的一端相连,所述C相电流互感器LHC线圈的另一端cS1与所述C相电流采样电阻RC的一端相连,所述A相电流采样电阻RA的另一端、所述B相电流采样电阻RB的另一端、所述C相电流采样电阻RC的另一端、所述零序电流采样电阻RO的另一端和所述零序电流隔离变压器YHO的第二端互相连接并可靠接地,所述零序电流隔离变压器YHO的第三端可靠接地。
具体地,如图2所示,所述断路器QF为三相断路器,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC分别安装在所述三相断路器的A、B、C三相极柱上,然后固封成型,避免外部因素对互感器的碰撞、挤压、腐蚀性气体等损伤,而造成准确度变差。
具体地,A相电流采样电阻RA两端Ia+、Ia-为A相相电流输出信号,B相电流采样电阻RB两端Ib+、Ib-为B相相电流输出信号,C相电流采样电阻RC两端Ic+、Ic-为C相相电流输出信号,零序电流隔离变压器YHO的副边③脚和④脚输出的IO-、IO+为零序电流输出信号。
如图1所示,本发明提供的一种高精度三相电流传感器的工作原理如下:
(1)当电力线路中三相断路器QF合上闸,所述断路器QF中的A、B、C三相线路接通,且A、B、C三相线路中带有一定的负载,此时A、B、C三相线路中会有Ia、Ib、Ic电流流过,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC分别感应出二次ia、ib、ic电流,其中,电流互感器LHA的二次侧aS1、aS2之间的回路中便会感应出二次ia电流,电流互感器LHB的二次侧bS1、bS2之间的回路中便会感应出二次ib电流,电流互感器LHC的二次侧cS1、cS2之间的回路中便会感应出二次ic电流,按照电流互感器的变比,即可推出一次侧线路中电流Ia、Ib、Ic的大小,在二次侧aS1、aS2之间的回路中串入采样电阻RA,在二次侧bS1、bS2之间的回路中串入采样电阻RB,在二次侧cS1、cS2之间的回路中串入采样电阻RC,此时的感应电流信号ia、ib、ic经过所述A相电流采样电阻RA、B相电流采样电阻RB、C相电流采样电阻RC后分别转变成符合标准T/CES018-2019的电压模拟信号(600A/1V),即图1中所示Ia+、Ia-为A相的相序电流,Ib+、Ib-为B相的相序电流,Ic+、Ic-为C相的相序电流,由此可以监测A、B、C三相线路是否过载、缺相或短路等运行情况。
(2)由于所述断路器QF中A、B、C三相线路的相位差为120°,当A、B、C三相线路的负载相对平衡时,A、B、C三相线路中流过的电流矢量和为零,此时所述零序电流隔离变压器YHO的一次侧流过的电流为零,此时流过所述零序电流采样电阻RO的电流也为零,所以所述零序电流隔离变压器YHO的二次侧输出的零序电流I0+、I0-为零(一般情况下,三相负载是不可能绝对平衡的,只是相对而言输出信号较小,可以忽略);
当A、B、C三相线路的负载相对不平衡时,或A、B、C三相线路中的一相线路接地、两相线路短路的情况下,A、B、C三相线路中流过的电流矢量和不为零,那么,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC的感应电流矢量和同样不为零(aS1与aS2之间的回路、bS1与bS2之间的回路、cS1与cS2之间的回路中流过的电流矢量和同样不为零),所述零序电流隔离变压器YHO的一次侧流过的电流同样不为零,此时所述零序电流采样电阻RO会把所述零序电流隔离变压器YHO一次侧流过的电流信号转变成电压信号,然后所述零序电流隔离变压器YHO的二次侧会感应出相应比值的电压信号(20A/0.2V),所述零序电流隔离变压器YHO的I0+、I0-即为所述高精度三相电流互感器的零序电流输出信号;当所述零序电流输出信号传送到电子设备或终端时,如果超出电子设备或终端设定的保护值时,电子设备或终端会发出指令,让处于电力线路中的所述断路器QF跳闸,以此来保护三相断路器负荷侧用电设备的安全。
本发明提供的一种高精度三相电流传感器,(1)输出精度高,准确度可达0.2S及以上;(2)量程范围宽;(3)制作成本低、体积小;(4)无需任何补偿,实施比较容易;(5)接地比较灵活,解决相电流和零序电流极性反向问题;(6)温漂系数小;(7)电磁抗干扰强;(8)相电流与零序电流相互隔离。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种高精度三相电流传感器,其特征在于,包括断路器QF、A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC、A相电流采样电阻RA、B相电流采样电阻RB、C相电流采样电阻RC、零序电流采样电阻RO以及零序电流隔离变压器YHO,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB和C相电流互感器LHC分别安装在所述断路器QF上,所述A相电流互感器LHA线圈的一端aS2、所述B相电流互感器LHB线圈的一端bS2、所述C相电流互感器LHC线圈的一端cS2、所述零序电流采样电阻RO的一端和所述零序电流隔离变压器YHO的第一端互相连接,所述A相电流互感器LHA线圈的另一端aS1与所述A相电流采样电阻RA的一端相连,所述B相电流互感器LHB线圈的另一端bS1与所述B相电流采样电阻RB的一端相连,所述C相电流互感器LHC线圈的另一端cS1与所述C相电流采样电阻RC的一端相连,所述A相电流采样电阻RA的另一端、所述B相电流采样电阻RB的另一端、所述C相电流采样电阻RC的另一端、所述零序电流采样电阻RO的另一端和所述零序电流隔离变压器YHO的第二端互相连接并接地,所述零序电流隔离变压器YHO的第三端接地。
2.根据权利要求1所述的一种高精度三相电流传感器,其特征在于,所述断路器QF合上闸,所述断路器QF中的A、B、C三相线路接通,且A、B、C三相线路中带有一定的负载,此时A、B、C三相线路中会有Ia、Ib、Ic电流流过,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC分别感应出二次ia、ib、ic电流,ia、ib、ic感应电流经过所述A相电流采样电阻RA、B相电流采样电阻RB、C相电流采样电阻RC后分别转变成A相、B相、C相的相序电流,由此可以监测A、B、C三相线路是否过载、缺相或短路。
3.根据权利要求1所述的一种高精度三相电流传感器,其特征在于,所述断路器QF中A、B、C三相线路的相位差为120°,
当A、B、C三相线路的负载相对平衡时,A、B、C三相线路中流过的电流矢量和为零,此时所述零序电流隔离变压器YHO的一次侧流过的电流为零,此时流过所述零序电流采样电阻RO的电流也为零,所以所述零序电流隔离变压器YHO的二次侧输出的零序电流I0+、I0-为零;
当A、B、C三相线路的负载相对不平衡时,或A、B、C三相线路中的一相线路接地、两相线路短路的情况下,A、B、C三相线路中流过的电流矢量和不为零,那么,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC的感应电流矢量和同样不为零,所述零序电流隔离变压器YHO的一次侧流过的电流同样不为零,此时所述零序电流采样电阻RO会把所述零序电流隔离变压器YHO一次侧流过的电流信号转变成电压信号,然后所述零序电流隔离变压器YHO的二次侧会感应出相应比值的电压信号,所述零序电流隔离变压器YHO的第四端I0+、第三端I0-即为所述高精度三相电流互感器的零序电流输出信号;当所述零序电流输出信号传送到电子设备或终端时,如果超出电子设备或终端设定的保护值时,电子设备或终端会发出指令,让处于电力线路中的所述断路器QF跳闸,以此来保护三相断路器负荷侧用电设备的安全。
4.根据权利要求1所述的一种高精度三相电流传感器,其特征在于,所述断路器QF为三相断路器,所述A相电流互感器LHA、B相电流互感器LHB、C相电流互感器LHC分别安装在所述三相断路器的A、B、C三相极柱上,然后固封成型。
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