CN203825069U - 高压交流输电线路零序电流检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压交流输电线路零序电流检测系统，特点是：三只负载电流互感器的副边线圈的首端分别与负载电流检测回路相接，尾端接于同一点SO，在SO点与信号公共端com之间设有测零互感器，SO端为测零互感器原边线圈的首端，com端为测零互感器原边线圈的尾端，在测零互感器的副边线圈首端处接有零序电流采样电阻Rx，电阻Rx的一端接入综合信号处理电路,电阻Rx另一端接于com端，测零互感器的副边线圈的尾端接于com端，本实用新型改变了现有技术10KV输电线路检测零序电流的模式，实现了微型化、隐身式，检测准确度大幅提高，完全杜绝了误测虚假“零序电流”的问题。

Description

高压交流输电线路零序电流检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种高压交流输电线路零序电流检测系统，属于10KV交流高压输电线路技术领域；按照《国家重点支持的高新技术领域》的规定分类，属于电力电子技术领域。

背景技术

10KV交流输电线路中，为了及时发现和排除接地故障，需要随时检测“零序电流”。所谓“零序电流”，通俗的说就是输电线路对大地的泄漏电流（也叫接地电流）。在现有技术条件下，检测10KV输电线路的零序电流都是使用一种叫做“10KV零序电流互感器”的器件、运用“三线并穿”的方法——将三相三线10KV输电线路并行穿过10KV零序电流互感器的贯穿孔，通过检测该互感器副边线圈的电流即可检测到三相三线10KV输电线路的零序电流。这种方法基本可行，但存在一些缺陷：一是造价昂贵——在电磁传导性能、耐受高电压性能、耐受恶劣环境性能等方面都有很高要求，因此制造成本居高不下（目前市场价格1500-2500元之间）；二是体积大，所占空间大，无法实现内置式安装——由于三条高压输电线从10KV零序电流互感器的贯穿孔内平行穿过，因此只得将该互感器制作成体积较大的椭圆环型体（椭圆长轴在450-800毫米之间）；三是容易出现误测——由于穿过互感器贯穿孔的三条输电导线跨距太大，副边线圈对三条输电导线的受感程度难以均衡，容易检测到虚假的“零序电流”，当输电线路中通过的电流增大时虚假的“零序电流”也随之增大，这种情况造成的误测误判的现象并不少见。

发明内容

本实用新型的目的旨在改进已有技术存在的不足之处，提供一种准确度高、体积小、成本低廉的高压交流输电线路零序电流检测系统。

本实用新型提供的技术方案是：一种高压交流输电线路零序电流检测系统，包括有负载电流互感器、负载电流检测回路、综合信号处理电路及信号公共端com，特点是：负载电流互感器设有三只，对应的负载电流检测回路中也设有三只检测元件ZA、ZB、ZC，三只负载电流互感器的各种参数要求一致，三条10KV输电线路A、B、C分别从三只负载电流互感器的贯穿孔穿过作为三只负载电流互感器的原边线圈，三只负载电流互感器的副边线圈依据绕制方向分为首端和尾端，其首端分别与负载电流检测回路的三只检测元件ZA、ZB、ZC的三个输入端相接，其尾端接于同一点SO；

在SO点与信号公共端com之间设有测零互感器，从SO点引出一条导线穿绕测零互感器的贯穿孔后接到信号公共端com上作为原边线圈，SO端为测零互感器原边线圈的首端，信号公共端com端为测零互感器原边线圈的尾端；在测零互感器副边线圈的首端处连接有零序电流检测回路，零序电流检测回路中设有零序电流采样电阻Rx，电阻Rx的一端接入综合信号处理电路的一个输入端Lx,电阻Rx的另一端接于信号公共端com；测零互感器副边线圈的尾端接于信号公共端com；

负载电流检测回路的三只检测元件ZA、ZB、ZC的输入输出公共端GA、GB、GC同接于信号公共端com，三只检测元件ZA、ZB、ZC各自的输出端分别接入综合信号处理电路的输入端LA、LB、LC。

本实用新型的技术方案中，与现有技术的显著区别是设有测零互感器，测零互感器的原边线圈是单线穿绕互感器贯穿孔，而不像现有技术中的10KV零序电流互感器是三线并穿、仅限一匝，并且所述测零互感器原边线圈绕制的匝数可多可少，可以在1-100匝之间酌情选取（匝数越多拾取零序电流的灵敏度越高），其副边线圈匝数也是可多可少，可以在500-2000匝之间酌情选取(匝数越多拾取零序电流的准确度越高)。

由于本实用新型的测零互感器采用了上述特殊结构，因此该测零互感器整体可以制作成圆环型微小形体——可以做成外径只有十几个毫米、内径只有几个毫米的微小形体。而现有技术中的10KV零序电流互感器受诸多条件限制是无法实现小型化的。

本实用新型技术方案中，零序电流检测回路中的零序电流采样电阻Rx的取值范围宽广，其阻值可以在100-2000欧姆之间酌情选取(阻值越大灵敏度越高，阻值越小准确度越高)。

本实用新型技术方案中，负载电流检测回路中的三只检测元件ZA、ZB、ZC既可以是电流互感器，也可以是电阻器，两种结构方式都不影响本实用新型技术方案的实施。

本实用新型提供的高压交流输电线路零序电流检测系统技术方案，改变了现有技术检测零序电流的模式，可以很好地解决现有10KV输电线路零序电流互感器的不足问题，与已有技术相比具有如下优点：

1、微型化，内置隐身式——由于测零互感器可以做到其外形尺寸只有十几个毫米，因此可以象一个电子元件一样焊接在线路板上，对控制箱整体来说不占空间；

2、不会误测出虚假的“零序电流”——因为测零互感器的原边线圈采用了“单线穿绕”方式，所以不存在受感程度不均衡的问题；

3、造价低——安装在控制箱内，不受高电场和恶劣环境影响，对材料选择和加工工艺都要求不高，因此制造成本会大大降低，堪称物美价廉。

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的基本结构示意图；

图2为本实用新型另一种实施例的基本结构示意图。

附图图面说明：

1——负载电流互感器，2——负载电流检测回路，3——测零互感器，3-1——测零互感器的原边线圈，3-2——测零互感器的副边线圈，4——零序电流检测回路，5——综合信号处理电路，com——信号公共端；

A、B、C——穿过负载电流互感器的三条10KV输电线路（图中所画为导线的横截面），ZA、ZB、ZC——负载电流检测回路中的三只检测元件，Rx——零序电流采样电阻，LA、LB、LC、Lx——综合信号处理电路的输入端。

具体实施方式

下面对照图1对本实用新型技术方案的工作原理做详细说明。

图1为本实用新型一种实施例的基本结构图，包括有三只负载电流互感器1、负载电流检测回路2、综合信号处理电路5及信号公共端com，三只负载电流互感器1的各种参数基本一致，负载电流检测回路2中的三只检测元件ZA、ZB、ZC用的是小型电流互感器，三条10KV输电线路A、B、C分别从三只负载电流互感器1的贯穿孔穿过作为三只负载电流互感器1的原边线圈，三只负载电流互感器1的副边线圈依据绕制方向分为首端和尾端，其首端分别与负载电流检测回路2的三只检测元件ZA、ZB、ZC的三个输入端相接，其尾端接于同一点SO；

在SO点与信号公共端com之间设有测零互感器3，从SO点引出一条导线穿绕测零互感器3的贯穿孔后接到信号公共端com上作为原边线圈3-1，SO端为测零互感器3原边线圈3-1的首端，信号公共端com端为测零互感器3原边线圈3-1的尾端；在测零互感器3的副边线圈3-2的首端处连接有零序电流检测回路4，零序电流检测回路4中设有零序电流采样电阻Rx，电阻Rx的一端接入综合信号处理电路5的一个输入端Lx,电阻Rx的另一端接于信号公共端com；测零互感器3的副边线圈3-2的尾端接于信号公共端com；

负载电流检测回路2中，用三只小型电流互感器作为三只检测元件ZA、ZB、ZC，其原边线圈的首端就是输入端，其副边线圈的首端就是输出端，原边线圈和副边线圈的尾端接在一起就是所述三只检测元件ZA、ZB、ZC的输入输出公共端GA、GB、GC，GA、GB、GC同接于信号公共端com，三只检测元件ZA、ZB、ZC各自的输出端分别接入综合信号处理电路5的输入端LA、LB、LC。

众所周知，三条10KV输电线路A、B、C前端来自变电站，后端接到输电用户电力变压器的初级线圈上，三只负载电流互感器1串联在变电站与电力变压器之间、紧挨电力变压器的三条10KV输电线路上，其中朝向变电站的一端称为负载电流互感器1的输入端，朝向电力变压器的一端称为负载电流互感器1的输出端。因为电力变压器的初级线圈通常都是“Δ”形接法，在三条10KV输电线路负载电流互感器输出端没有发生接地故障的情况下，三相负载电流的矢量和总等于零，因此流过三只负载电流互感器原边线圈电流的矢量和也等于零，此时系统处于正常运行状态。

因为通常都是三个负载电流互感器及其各自的检测回路各种参数都基本一致（本实用新型特别强调），三个负载电流互感器的副边线圈是“Y”形接法（三个尾端接在同一点SO、三个首端分别向外引线），因此在三条10KV输电线路负载电流互感器输出端没有发生接地故障的情况下，三相负载电流的矢量和总等于零，由此感应到三个负载电流互感器副边线圈中的电流的矢量和也随着等于零，三只小型电流互感器ZA、ZB、ZC原边线圈电流的矢量和也随着等于零，ZA、ZB、ZC副边线圈电流的矢量和也势必等于零，这样就使得SO-com之间没有电势差——没有电压，也就不会有电流。但是，当10KV输电线路负载互感器的输出端发生接地故障时，三相10KV输电线路电流的矢量和不再等于零——出现了一个数值和相位等于接地电流的电流，由此导致三个负载电流互感器副边线圈中的电流矢量和也不等于零，SO-com间出现了电势差，从而就有电流流过测零互感器3的原边线圈3-1，副边线圈3-2中也就随之被感应出电流，这个电流流过零序电流采样电阻Rx，必然在电阻Rx两端出现电压——采样电压，这个电压按照与实际接地电流成正比关系的数值输送到综合信号处理电路5中，经综合信号处理电路5处理后还原成实际的输电线路零序电流数值。这里需要特别说明的是：由于测零互感器3的原边线圈3-1只是单线穿绕，因此就绝不存在“感应程度不均衡”的问题，从而可以完全避免出现虚假“零序电流”的问题；由于测零互感器3的原边线圈3-1只是单线穿绕，因此可以用增加匝数的方法灵活提高其灵敏度；由于测零互感器3的原边线圈3-1只是单线穿绕，线圈中实际流过的电流数值很小，所以不需要载流量大的导线，因此测零互感器3的外形尺寸可以很小，所占空间很小，制造成本也可以大幅度降低。另外，因为实际流过零序电流采样电阻Rx的电流数值很小，所以电阻Rx选用小功率精密电阻即可。

图2所示为本实用新型另一个实施例——负载电流检测回路2中的检测元件用的是电阻器。图2中，用三只电阻器作为所述负载电流检测回路2中的检测元件ZA、ZB、ZC，每只电阻器串联在负载电流检测回路中用“分压法”来实施信号检测的，每只电阻器的一端与相应负载电流互感器1的副边线圈首端相接，该端同时与综合信号处理电路5的输入端（LA、LB、LC）相接，每只电阻器的另一端（GA、GB、GC）同与信号公共端com相接。图2所示电路中用电阻器取代图1电路中的小型电流互感器可以取得相同的效果，而电路更简单。

Claims (6)

1.一种高压交流输电线路零序电流检测系统，包括有负载电流互感器（1）、负载电流检测回路（2）、综合信号处理电路（5）及信号公共端com，其特征是：负载电流互感器（1）设有三只，对应的负载电流检测回路（2）中也设有三只检测元件ZA、ZB、ZC，三条10KV输电线路A、B、C分别从三只负载电流互感器（1）的贯穿孔穿过作为三只负载电流互感器（1）的原边线圈，三只负载电流互感器（1）的副边线圈依据绕制方向分为首端和尾端，其首端分别与负载电流检测回路（2）的三只检测元件ZA、ZB、ZC的三个输入端相接，其尾端接于同一点SO；

在SO点与信号公共端com之间设有测零互感器（3），从SO点引出一条导线穿绕测零互感器（3）的贯穿孔后接到信号公共端com上作为原边线圈（3-1），SO端为测零互感器（3）原边线圈（3-1）的首端，信号公共端com端为测零互感器（3）原边线圈（3-1）的尾端；在测零互感器（3）的副边线圈（3-2）的首端处连接有零序电流检测回路（4），零序电流检测回路（4）中设有零序电流采样电阻Rx，电阻Rx的一端接入综合信号处理电路（5）的一个输入端Lx,电阻Rx的另一端接于信号公共端com；测零互感器（3）的副边线圈（3-2）的尾端接于信号公共端com；

负载电流检测回路（2）的三只检测元件ZA、ZB、ZC的输入输出公共端GA、GB、GC同接于信号公共端com，三只检测元件ZA、ZB、ZC各自的输出端分别接入综合信号处理电路（5）的输入端LA、LB、LC。

2.按照权利要求1所述的高压交流输电线路零序电流检测系统，其特征是：测零互感器（3）的原边线圈（3-1）是单线穿绕而成，绕制的匝数为1-100匝。

3.按照权利要求1所述的高压交流输电线路零序电流检测系统，其特征是：测零互感器（3）整体是圆环型微小形体。

4.按照权利要求1所述的高压交流输电线路零序电流检测系统，其特征是：零序电流检测回路（4）中零序电流采样电阻Rx的阻值为100-2000欧姆。

5.按照权利要求1所述的高压交流输电线路零序电流检测系统，其特征是：负载电流检测回路（3）中的检测元件ZA、ZB、ZC是电流互感器。

6.按照权利要求1所述的高压交流输电线路零序电流检测系统，其特征是：负载电流检测回路（3）中的检测元件ZA、ZB、ZC是电阻器。