CN117147938A - 一种无高压熔断器的高压电压互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无高压熔断器的高压电压互感器，包括：电压互感器单元、监测控制单元、故障处理单元和信号传输单元；电压互感器单元，两个及两个以上小功率容量的电压互感器单元串联组成高压电压互感器；监测控制单元用于基于高压电压互感器的故障生成故障处理指令，控制故障处理单元进行故障处理；并基于高压电压互感器的工作状态参数的监测结果，生成若干类控制处理信号；故障处理单元，用于基于备用串联电路替换掉发生故障的电压互感单元；信号传输单元用于将若干类控制处理信号传输至预设的高压电压互感器工作管理平台。该高压电压互感器体积小耗材少，可实现智能监测控制和故障处理，提高了可靠性，可适应智能化设备的应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及电压互感器技术领域，更具体地说，本发明涉及一种无高压熔断器的高压电压互感器。
背景技术
电压互感器和变压器类似，是用来变换电压的仪器。但变压器变换电压的目的是方便输送电能，而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。
传统的高压电压互感器因功率容量大而需耗费大量铜、铁合金与绝缘材料，产品的体积大而成本高；传统的高压电压互感器为了避免因高压一次侧和二次侧的绕组事故扩大而必须安装高压熔断器(如图2所示)而导致高压配电柜的体积庞大，造价进一步提高。
目前的高压配电设备，基本上都是采用数字化的智能仪表，而随着智能化仪表的广泛应用，采用大功率容量的电压互感器作为电压传感器已经没有实际应用的意义，这是由于用途与容量大小没有直接的关系，实际上，智能仪表的测量输入阻抗很高，只要保证电压互感器初/次级的匝数比，就能够保证检测精度，所以很小的容量就能满足使用要求。因此，有必要提出一种低耗的无需配置高压熔断器的高压电压互感器，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种无高压熔断器的高压电压互感器，包括：电压互感器单元、监测控制单元、故障处理单元和信号传输单元；电压互感器单元，两个及两个以上的电压互感器单元串联组成高压电压互感器；监测控制单元用于基于高压电压互感器的故障生成故障处理指令，控制故障处理单元进行故障处理；并基于高压电压互感器的工作状态参数的监测结果，生成若干类控制处理信号；故障处理单元，用于基于备用串联电路替换掉发生故障的电压互感单元；信号传输单元用于将若干类控制处理信号传输至预设的高压电压互感器工作管理平台。
优选的是，电压互感器单元的数量为三个及三个以上。
优选的是，每个电压互感器单元均采用高漏抗设计。
优选的是，两个及两个以上的电压互感器单元串联组成的高压电压互感器的变比与常用标准的电压互感器单元的变比相同。
优选的是，电压互感器单元的变比为100:1或小于100:1。
优选的是，电压互感器单元包括：
铁芯，其上缠绕有一次侧线圈和二次侧线圈；
铁芯上未缠绕线圈的长度满足于高漏抗要求的预设磁饱和长度。
优选的是，监测控制单元包括故障监测控制子单元和工作状态监测控制子单元；
故障监测控制子单元，用于利用微处理器监测获取高压电压互感器的故障情况，若一个或多个电压互感器单元发生故障，生成故障处理命令；
工作状态监测控制子单元，用于利用微处理器监测电压互感器单元的工作状态参数数据，生成监测结果，并基于监测结果与预设的监测结果正常范围的比较，生成比较结果；根据比较结果的不同，生成若干类控制处理信号。
优选的是，故障处理单元用于根据故障处理命令，将正常工作的电压互感器单元，与备用串联电路进行串联接通。
优选的是，信号传输单元包括传输网络设置子单元和传输实施子单元；
传输网络设置子单元，用于基于电路组件或无线通信模块，设置信号传输网络；
传输实施子单元，用于基于预设的分组条件，利用分组模板，将若干类控制处理信号进行分组判定和分组处理，生成单个或多个控制处理信号组成的若干组控制处理信号传输组；并基于控制处理信号所对应的监测结果的重要程度和紧急程度，设置控制信号传输组的优先级和传输周期，基于优先级和传输周期，通过信号传输网络，将控制信号传输组传输至预设的高压电压互感器工作管理平台。
优选的是，监测控制单元还包括线圈绕组耐压报警提示子单元，用于监测铁芯上缠绕的线圈的绕组的耐压情况，若耐压性能达到预设的累计耐压警戒值，则发出报警提示；线圈绕组耐压报警提示子单元包括线圈绕组耐压监测分子单元和报警提示分子单元；
线圈绕组耐压监测分子单元，用于基于线圈绕组的模拟耐压测试数据，获取线圈绕组的测试累计耐压值，并设置累计耐压警戒值；并生成测试冲击电压值、测试累计冲击电压次数与测试累计耐压值的计算公式；基于计算公式，生成耐压自动监测模型；根据耐压自动监测模型，基于监测获取的实际冲击电压值和实际累计冲击电压次数，获得实际累计耐压值；
报警提示分子单元，用于比较实际累计耐压值与累计耐压警戒值的大小，若实际累计耐压值与累计耐压警戒值的差值小于预设的差值阈值，再对线圈绕组的使用周期进行分析，若使用周期大于预设的使用周期阈值，则发出报警提示。
相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
本发明所述的无高压熔断器的高压电压互感器通过采用多个小功率容量的电压互感器单元相互串联而形成高压电压互感器，与传统的高压电压互感器相比，其体积小，采用的耗材较少，节省了大量的有色金属、合金与绝缘材料，符合低碳要求，并且产品制造成本更低，易于加工制造；采用多个小容量的电压互感单元串联，使得高压电压互感器一次侧回路的总阻抗高，当局部发生故障时，例如多个电压互感单元中的一个或多个发生故障，包括二次侧的负荷短路，也不会产生较大的短路电流而不需要安装高压熔断器，使得配电系统能够简化结构并且可靠性更高；通过监测控制单元、故障处理单元和信号传输单元的监测和处理，可实现智能监测控制和故障处理，提高了可靠性，可适应智能化设备的应用需求。
本发明所述的无高压熔断器的高压电压互感器，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为高压电压互感器结构示意图；
图2为传统的高压电压互感器示意图；
图3为本发明的无高压熔断器的高压电压互感器变比为100:1时，多个电压互感器单元串联的示意图；
图4为本发明的无高压熔断器的高压电压互感器变比为1000:1或1000:0.5时，多个电压互感器单元串联的示意图；
图5为本发明的无高压熔断器的高压电压互感器中电压互感器单元的示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图3所示，本发明提供了一种无高压熔断器的高压电压互感器，包括：电压互感器单元1、监测控制单元5、故障处理单元6和信号传输单元7；电压互感器单元1，两个及两个以上的电压互感器单元1串联组成高压电压互感器；监测控制单元用于基于高压电压互感器的故障生成故障处理指令，控制故障处理单元进行故障处理；并基于高压电压互感器的工作状态参数的监测结果，生成若干类控制处理信号；故障处理单元，用于基于备用串联电路替换掉发生故障的电压互感单元；信号传输单元用于将若干类控制处理信号传输至预设的高压电压互感器工作管理平台。
进一步地，电压互感器单元1的数量优选为三个及三个以上。
本发明采用多个小功率容量的电压互感器单元1相互串联而形成高压电压互感器，多个串联是为了增加高压回路的阻抗；
与传统的高压电压互感器相比，其体积小，采用的耗材较少，节省了大量的有色金属、合金与绝缘材料，符合低碳要求。并且产品制造成本更低，易于加工制造；采用多个小容量的电压互感单元1串联，使得高压电压互感器一次侧回路的总阻抗高，并且受到变压器铁芯磁饱和的限制，当局部发生故障时，例如多个电压互感单元1中的一个或多个发生故障，甚至二次侧的负荷短路，也不会产生较大的短路电流而不需要安装高压熔断器，使得配电系统能够简化结构并且可靠性更高。
在一个实施例中，每个电压互感器单元1均采用高漏抗设计。
电压互感器单元1采用高漏抗变压器，电压互感器单元1的初/次级耦合磁路为高漏抗设计，漏抗是由漏磁通引起的，当有交流信号在初级绕组中形成闭合回路时，初级绕组的磁通就会在次级绕组中感生出电流，然而并非初级绕组产生的所有磁通都会通过次级绕组，并未同时通过初、次级绕组的磁通称为漏磁通；因此，基于这个原理，增加磁通泄漏到空气中的概率，即为高漏抗设计；
电压互感器单元1采用高漏抗设计，在高压电压互感器二次侧的设备输出发生短路时，磁通有一部分泄漏到空气中，由于磁通饱和，一次侧电流被限制而不会导致事故发生，因此，在一次侧不需要高压熔断器也能够保证高压电压互感器使用的安全性；
由于不需要安装高压熔断器而使配电柜节省大量的空间，进一步降低造价，可适用新型的紧凑型的高压配电柜。
如图5所示，进一步地，电压互感器单元1包括：
铁芯2，其上缠绕有一次侧线圈3和二次侧线圈4；
铁芯2上未缠绕线圈的长度满足于高漏抗要求的预设磁饱和长度。
在本发明中，通过增加铁芯2的周长(磁路变长，磁阻增加而容易发生磁饱和)，减小铁芯2的截面积来使得电压互感器单元1满足高漏抗的设计；也就是增加铁芯2未缠绕线圈的长度，使得磁通在未缠绕线圈的部分铁芯2上流通时，提升磁通泄漏到空气中的比率，这样便可得到高漏抗的电压互感器单元1；
而铁芯2的周长变长后，使得铁芯2中部的空间增加，增加的空间可以作为电压互感器单元1的一次侧的加强绝缘框架，提升绝缘效果。
如图3-图4所示，在一个实施例中，两个及两个以上的电压互感器单元1串联组成的高压电压互感器的变比与电压互感器单元1的变比相同。
进一步地，电压互感器单元1的变比为100:1或小于100:1。
变比小于100:1，例如变比为1000:1或1000:0.5，均小于100:1，多个电压互感器单元1串联后的变比是不变的，变比为100:1、1000:1或1000:0.5时，一次侧的额定电压为10KV，则二次侧的输出电压为100V、10V或5V。
在一个实施例中，监测控制单元5包括故障监测控制子单元和工作状态监测控制子单元；
故障监测控制子单元，用于利用微处理器监测获取高压电压互感器的故障情况，若一个或多个电压互感器单元1发生故障，生成故障处理命令；
工作状态监测控制子单元，用于利用微处理器监测电压互感器单元1的工作状态参数数据，生成监测结果，并基于监测结果与预设的监测结果正常范围的比较，生成比较结果；根据比较结果的不同，生成若干类控制处理信号。
上述技术方案的工作原理为及有益效果为：监测控制单元5包括故障监测控制子单元和工作状态监测控制子单元；故障监测控制子单元利用微处理器监测获取高压电压互感器的故障情况，若一个或多个电压互感器单元1发生故障，生成故障处理命令；工作状态监测控制子单元利用微处理器监测电压互感器单元1的工作状态参数数据，生成监测结果，并基于监测结果与预设的监测结果正常范围的比较，生成比较结果；根据比较结果的不同，生成若干类控制处理信号。通过监测获取高压电压互感器的故障情况，并根据不同的故障生成控制处理信号，可便于实现对高压电压互感器的控制处理。
在一个实施例中，故障处理单元6用于根据故障处理命令，将正常工作的电压互感器单元1，与备用串联电路进行串联接通。
上述技术方案的工作原理为及有益效果为：通过执行故障处理命令将工作的电压互感器单元1，与备用串联电路进行串联接通，可实现再单元格电压互感器单元出现故障时，可及时进行故障排除，以保证高压电压互感器的正常工作。
在一个实施例中，信号传输单元7包括传输网络设置子单元和传输实施子单元；
传输网络设置子单元，用于基于电路组件或无线通信模块，设置信号传输网络；
传输实施子单元，用于基于预设的分组条件，利用分组模板，将若干类控制处理信号进行分组判定和分组处理，生成单个或多个控制处理信号组成的若干组控制处理信号传输组；并基于控制处理信号所对应的监测结果的重要程度和紧急程度，设置控制信号传输组的优先级和传输周期，基于优先级和传输周期，通过信号传输网络，将控制信号传输组传输至预设的高压电压互感器工作管理平台。
上述技术方案的工作原理为及有益效果为：通过设置传输网络，并根据传输信号的优先级和传输周期，进行传输实施，可保证将将控制信号传输组传输至预设的高压电压互感器工作管理平台，便于高压电压互感器工作管理平台对高压电压互感器的远程智能控制。
在一个实施例中，监测控制单元5还包括线圈绕组耐压报警提示子单元，用于监测铁芯2上缠绕的线圈的绕组的耐压情况，若耐压性能达到预设的累计耐压警戒值，则发出报警提示；线圈绕组耐压报警提示子单元包括线圈绕组耐压监测分子单元和报警提示分子单元；
线圈绕组耐压监测分子单元，用于基于线圈绕组的模拟耐压测试数据，获取线圈绕组的测试累计耐压值，并设置累计耐压警戒值；并生成测试冲击电压值、测试累计冲击电压次数与测试累计耐压值的计算公式；基于计算公式，生成耐压自动监测模型；根据耐压自动监测模型，基于监测获取的实际冲击电压值和实际累计冲击电压次数，获得实际累计耐压值；
报警提示分子单元，用于比较实际累计耐压值与累计耐压警戒值的大小，若实际累计耐压值与累计耐压警戒值的差值小于预设的差值阈值，再对线圈绕组的使用周期进行分析，若使用周期大于预设的使用周期阈值，则发出报警提示。
上述技术方案的工作原理为及有益效果为：线圈绕组耐压报警提示子单元可监测铁芯2上缠绕的线圈的绕组的耐压情况，若耐压性能达到预设的累计耐压警戒值，则发出报警提示；线圈绕组耐压监测分子单元基于线圈绕组的模拟耐压测试数据，获取线圈绕组的测试累计耐压值，并设置累计耐压警戒值；并生成测试冲击电压值、测试累计冲击电压次数与测试累计耐压值的计算公式；基于计算公式，生成耐压自动监测模型；根据耐压自动监测模型，基于监测获取的实际冲击电压值和实际累计冲击电压次数，获得实际累计耐压值；报警提示分子单元，比较实际累计耐压值与累计耐压警戒值的大小，若实际累计耐压值与累计耐压警戒值的差值小于预设的差值阈值，再对线圈绕组的使用周期进行分析，若使用周期大于预设的使用周期阈值，则发出报警提示。
通过针对线圈绕组耐压进行监测，并利用预设的耐压自动监测模型进行监测，可及时掌握线圈绕组耐压情况，并在线圈绕组耐压出现隐患时进行报警提示，可有效预防高压电压互感器的线圈绕组故障的发生，保证高压电压互感器的正常工作运行，有利于高压电压互感器的的智能化监测控制水平。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，包括：电压互感器单元(1)、监测控制单元(5)、故障处理单元(6)和信号传输单元(7)；电压互感器单元(1)，两个及两个以上的电压互感器单元(1)串联组成高压电压互感器；监测控制单元(5)用于基于高压电压互感器的故障生成故障处理指令，控制故障处理单元(6)进行故障处理；并基于高压电压互感器的工作状态参数的监测结果，生成若干类控制处理信号；故障处理单元(6)，用于基于备用串联电路替换掉发生故障的电压互感单元(1)；信号传输单元(7)用于将若干类控制处理信号传输至预设的高压电压互感器工作管理平台。
2.根据权利要求1所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，电压互感器单元(1)的数量为三个及三个以上。
3.根据权利要求1所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，每个电压互感器单元(1)均采用高漏抗设计。
4.根据权利要求1所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，两个及两个以上的电压互感器单元(1)串联组成的高压电压互感器的变比与电压互感器单元(1)的变比相同。
5.根据权利要求4所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，电压互感器单元(1)的变比为100:1或小于100:1。
6.根据权利要求3所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，电压互感器单元(1)包括：
铁芯(2)，其上缠绕有一次侧线圈(3)和二次侧线圈(4)；
铁芯(2)上未缠绕线圈的长度满足于高漏抗设计要求的预设磁饱和长度。
7.根据权利要求1所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，监测控制单元(5)包括故障监测控制子单元和工作状态监测控制子单元；
故障监测控制子单元，用于利用微处理器监测获取高压电压互感器的故障情况，若一个或多个电压互感器单元(1)发生故障，生成故障处理命令；
工作状态监测控制子单元，用于利用微处理器监测电压互感器单元(1)的工作状态参数数据，生成监测结果，并基于监测结果与预设的监测结果正常范围的比较，生成比较结果；根据比较结果的不同，生成若干类控制处理信号。
8.根据权利要求1所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，故障处理单元(6)用于根据故障处理命令，将正常工作的电压互感器单元(1)，与备用串联电路进行串联接通。
9.根据权利要求1所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，信号传输单元(7)包括传输网络设置子单元和传输实施子单元；
传输网络设置子单元，用于基于电路组件或无线通信模块，设置信号传输网络；
传输实施子单元，用于基于预设的分组条件，利用分组模板，将若干类控制处理信号进行分组判定和分组处理，生成单个或多个控制处理信号组成的若干组控制处理信号传输组；并基于控制处理信号所对应的监测结果的重要程度和紧急程度，设置控制信号传输组的优先级和传输周期，基于优先级和传输周期，通过信号传输网络，将控制信号传输组传输至预设的高压电压互感器工作管理平台。
10.根据权利要求6所述的一种无高压熔断器的高压电压互感器，其特征在于，监测控制单元(5)还包括线圈绕组耐压报警提示子单元，用于监测铁芯(2)上缠绕的线圈的绕组的耐压情况，若耐压性能达到预设的累计耐压警戒值，则发出报警提示；线圈绕组耐压报警提示子单元包括线圈绕组耐压监测分子单元和报警提示分子单元；
线圈绕组耐压监测分子单元，用于基于线圈绕组的模拟耐压测试数据，获取线圈绕组的测试累计耐压值，并设置累计耐压警戒值；并生成测试冲击电压值、测试累计冲击电压次数与测试累计耐压值的计算公式；基于计算公式，生成耐压自动监测模型；根据耐压自动监测模型，基于监测获取的实际冲击电压值和实际累计冲击电压次数，获得实际累计耐压值；
报警提示分子单元，用于比较实际累计耐压值与累计耐压警戒值的大小，若实际累计耐压值与累计耐压警戒值的差值小于预设的差值阈值，再对线圈绕组的使用周期进行分析，若使用周期大于预设的使用周期阈值，则发出报警提示。
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- 2023-09-06 CN CN202311144794.4A patent/CN117147938B/zh active Active
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