SU1132238A1

SU1132238A1 - Electromagnetic pickup for measuring current in three-phase high-voltage electric power line

Info

Publication number: SU1132238A1
Application number: SU833558858A
Authority: SU
Inventors: Ян Леонардович Арцишевский; Валерий Иванович Грушенко; Владимир Евгеньевич Казанский; Виктор Сергеевич Ковженкин
Original assignee: Смоленский Филиал Московского Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетического Института
Priority date: 1983-03-09
Filing date: 1983-03-09
Publication date: 1984-12-30

Abstract

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА-В ПРОВОДЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий магнитопровод, выполненный в виде двух стержней, расположенных параллельно друг другу, и св зьшающего их рма, рабочую и компенсационную обмотки, размещенные на каждом стержне магнитопровода, рабочие обмотки соединены последовательно-встречно , а свободный вывод одной из рабочих обмоток подключен к одному из выходных зажимов датчика, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений, рмо размещено между средними част ми стержней, образу с ними Н-образный магнитопровод, рабочие обмотки с компенсационными обмотками расположены по разные стороны рма, компенсационные обмотки соединены последовательно-встречно ,- свободный вывод второй рабочей обмотки соединен с одноименным выводом компенсационной обмотки,-размещенной на том же стержне магнитопровода, а свободный вывод компенсационной обмотки, размещенной на его другом стержне, подключен к S второму выходному зажиму датчика. , СО ю N9 СО 00ELECTROMAGNETIC SENSOR FOR MEASURING CURRENT-in wires THREE-PHASE HIGH VOLTAGE POWER LINES comprising a magnetic circuit configured in the form of two rods arranged parallel to each other and their communication zshayuschego yoke, operating and compensation coil arranged on each of the magnetic rod, the working winding are connected series- opposite, and the free output of one of the working windings is connected to one of the output terminals of the sensor, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, PMO is placed the middle parts of the rods, with them an H-shaped magnetic core, the working windings with compensation windings are located on opposite sides of the frame, the compensation windings are connected in series-opposite, - the free output of the second working winding is connected to the same output of the compensation winding, -disposed on the same the magnetic core, and the free output of the compensation winding, placed on its other rod, is connected to the S second output terminal of the sensor. , SO YO N9 CO 00

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени тока в проводе трехфазной линии электропере дачи высокого напр жени . Известен электромагнитный датчик дл измерени тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напр жени , содержащий П-образный тгнитопровод, на стержн х которого размещены две обмотки с равньм числом витков, соединенные последовательно-встречно С1 . Недостатком известного датчика в л етс значительна токова погрешность , обусловленна вли нием токов, протекающих в проводах соседних фаз линии электропередачи и земле. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс электромагнитный датчик дл измерени тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напр жени содержащий П-образный магнитопровод образованный двум стержн ми, парал лельными друг другу, и рмом, св зывающим одни концы стержней, на каж дом из которых размещены рабоча и компенсационна обмотки, причем компенсационные обмотки включены параллельно-встречно , одни одноименные вьшоды рабочих обмоток объединены, а другие раздельно подключены к выходным зажимам датчика f2j. Известный датчик имеет значительную токовую погрешность, обусловленную как вли нием токов соседних фаз так и особенно вли нием токов, протекающих в земле под проводами контролируемой линии электропередачи. Эти токи навод т в рабочих обмотках датчика посторонние ЭДС, Снижающие точность измерени тока в контролируемом проводе линии электропередачи . Цель изобретени - повышение точности измерени . Поставленна цель достигаетс те что в электромагнитном датчике дл измерени тока в проводе трехфазной линии электропередачи высокого напр жени , Содержащем магнитопровод, вы полценньй в виде двух стержней, располо сенных параллельно друг другу, и св эьшающего их рма, рабочую и компенса1щонную обмотки, размещенны на каждом стержне магнитопровода, рабочие обмотки соединены-последовательно-встречно , а свободный вывод одной из рабочих обмоток подключен к одному из выходных зажимов датчи .ка, рмо размещено между средними част ми стержней, образу с ними Н-обраэный магнитопровод, рабочие обмотки с компенсационными обмотками расположены по разные стороны рма, компенсационные обмотки соединены последователь р-встречно, свободный вьшод второй рабочей обмотки соединен с одноименным ,вьшодом компенсационной обмотки, размещеннЬй на том же стержне магнитопровода , а свободный, вывод компенсационной обмотки, размещенной на его другом стержне, подключен к второму выходному зажиму датчика. На чертеже изображена электрическа схема предлагаемого дат.чика. Устройство содержит Н-образный магнитопровод 1, вьшолненный в виде . двух стержней 2 и 3, св занных посередине рмом 4. По одну сторону рма 4 на стержн х 2 и 3 размещены рабочие обмотки 5 и 6, а по другую компенсационные обмотки 7 и 8. Рабочие обмотки 5 и 6 соединены между собой последовательно-встречно. Аналогично последовательно-встречно соединены и компенсационные обмотки 7 и 8. Одноименные вьшоды рабочей обмотки 5 и компенсационной обмотки 7, размещенных на одном и том же стержне 2, объединены, а одноимелные выводы рабочей обмотки 6 и компенсационной обмотки 8,-размещенных надругом стержне 3 магнитопровода 1, подключены раздельно к выходным зажимам 9 и 10 датчика. Датчики устанавливают под проводами 11, 12 и 13 трехфазной линии электропередачи высокого напр жени таким образом, чтобы плоскость магнитопровода 1 датчика быпа перпендикул рна оси контролируемого провода, например провода 12 трехфазной линии электропередачи, части стержней 2 и 3, на которых размещены рабочие обмотки 5 и 6, быпи обращены к контролируемому проводу 12, а ось симметрии датчика, параллельна стержн м: 2 и 3 магнитопровода 1, проходила через центр контролируемого провода 12. При этом датчик располагают от проводов 11, 12 и 13 линии .электропередачи на рассто нии, обеспечивающем необходимый уровень изол ции датчика по отношению к контролируемой линии электропередачи высокого напр жени . Цепь тока, протекающего в земле под проводами контролируемой линии электропередачи, представлена эквивалентным проводником 14, расположённым под датчиком на оси симметрии его магнитопровода 1. Устройство работает следующим образом . Ток i-a } протекающий в контролируе мом проводе 12 фазы jB трехфазной ли нии электропередачи высокого напр жени , создает в верхних част х стер ней 2 и 3 магнитопровода 1 магнитные потоки противоположного направле ни , которые индуктируют в рабочих обмотках 5 и 6 ЭДС, которые за счет последовательного встречного соединени .этих обмоток суммируютс , созда ва результирующую ЭДС. fg, равную удвоенной ЭДС одной рабочей обмотки. Этот же контролируемый ток ia фазы создает в нижних част х стержней , 2 и 3 магнитные потоки ф, направлен ные по отношению к магнитным потокам 0 в верхних част х тех же стержней встречно. Магнитные потоки g индук тируют в компёнсадаонных обмотках 7 и 8 ЭДС, которые за счет последова тельного встречного соединени этих обмоток суммируютс , создава резуль тирующую ЭДС , равную удвоенной ЭДС одной компенсацирнной обмотки. Посл.едовательное встречное соединение рабочих обмоток 5 и 6 с компенсационными обмотками 7 и 8 обуславливает возникновение между выход ными зажимами 9 и 10 датчика суммарной ЭДС д , пропорциональной измер емому току ig фaзыJ6, равной разности результирующих ЭДС рабочих и компенсационных обмоток датчика. При этом результирующа ЭДС Q ра бочих обмоток 5 и 6 значительно бол ше, чем результирующа ЭДС. Е в ком пенсационных обмотках 7 и 8, что обуславливаетс большей удаленностью нижних частей стержней 2 и 3 магнитопровода 1 от провода 12 с контроли руемым током LQ , противоположной по сравнению с верхними част ми стержней 2 и 3 пространственной ориентацией нижних частей стержней 2 и 3 по отношению к проводам линии электропередачи , а также меньшим числом витков компенсационных обмоток 7 и 8 выбираемым по условиюмаксимального снижени погрешностей датчика, св занных с вли нием тока ig , протека щего в земле. В целом при указанных услови х значение суммарной, выходной ЭДС з датчика с Н-образным магнитюпроводом , пропорциональной измер емому току, несколько меньше выходной ЭДС известного датчика с П-образным магнитопроводом. Токи 1д и ig, протекающие в проводах 11 и 13 соседних фаз л и С трехфазной линий электропередачи, и ток у , протекающий в земле, представленной эквивалентным проводником 14, также создают в стержн х 2 и 3 магнитопровода 1 датчика соответствующие магнитные потоки. При этом токи i. и i, соседних фаз /J к С. создают в стержн х 2 и 3 магнитные потоки 0 и 2, направленные в одну и ту же сторону и создающие в рабочих обмотках 5 и 6 и в компенсационных обмотках 7 и 8 посторонние ЭДС, нё св занные с измер емым током ig фаОднако за счет последовательного встречного соединени , как рабочих 5 и 6, так и компенсационных 7 и 8 обмоток и их последовательного встречного включени по отношению друг к другу указанные ЭДС, наводимые в них токами и 1., соседних фаз /4 иС взаимно компенсируютц , причем вбольшей степени, нежели в известном датчике с П-образным магнитопроводом , снабженным дополнительными , соединенными параллельно-. |встречно компенсационными обмотками. Ток tj,, протекающий в земле по эквивалентному проводнику 14, расположенному под датчиком, создает в нижних част х стержрей 2 и 3 магнитопровода -1 магнитные потоки 0, направленные в противоположные стороны . В верхних част х стержней 2 и 3 этот же ток LQ создает магнитные потоки , направленные в тех же стержн х 2 и 3 встречно потокам Магнитный , поток ф создает в компенсационных обмотках 7 и 8 ЭДС, которые за счет последовательного встречного соединени этих обмоток суммируктес , при этом результирующа ЭДС, индуктируема током ig в земле, оказываетс равной удвоенной ЭДС одной компенсаци .онной обмотки, индуктируемой током if). Диалогично этому магнитный 51 поток ф создает в рабочих обмотках 5 и 6 результирующую ЭДС, также равную удвоенной ЭДС одной рабочей обмотки . Так как рабочие обмотки 5 и 6 соединены с компенсационными обмотками 7 и 8 последовательно-встречно то составл юща суммарной выходной ЭДС датчика, обусловленна вли нием тока Lg, протекающего в земле, будет равна разности результирующих ЭДС, индуктируемых в рабочих и компенсационных обмотках этим током Lff. Поскольку из-за большей удаленности верхних частей стержней 2 и 3 магнитопровода 1 датчика от земли и их противоположной по сравнению с нижними част ми стержней 2 и- 3 пространственной ориентацией по отношению к земле, магнитньш поток , создаваемый током i в верхних част х стержней 2 и 3, меньше, чем магнитный поток фу в их нижних част х, то дл более полной взаимной компенсации ЭДС, наводимых током i в рабо чих 5 и 6 и компенсационных 7 и 8 обмотках число витков компенсационных обмоток 7 и 8 выбирают меньшим числа витков рабочих обмоток 5 и 6. Уменьшение числа витков, компенсационных обмоток 7 и 8 по сравнению с рабочими обмотками 5 и 6 помимо значительного снижени погрешностей датчика, обусловленных вли нием тока i в земпе, одновременно.увеличивает суммарную выходную ЭДС датчика, пропорциональную току LQ в контролируемом проводе 12 линии электропередачи , и в то же врем практически не оказывает вли ни на степень взаимной компенсации посторонних ЭДС, 8 наводимых в обмотках датчика токами Л и (, соседних фаз и контроли руемой трехфазной линии электропередачи и токами соседних линий. Но сравнению с известным датчиком с П-образным магнитопроводом в предлагаемом датчике за счет выполнени , магнитопровода Н-образным размещение фабочих и компенсационных обмоток по разные стороны рма магнитопровода ,а также последовательного встречного их включени значительно повьш1ена точность измерени в услови х мешающего вли ни токов сосед|шх фаз и тока в земле. При этом наибольша относительна токова погрешность датчика, определенна экспериментально, составл ет около 1%. Предлагаемый датчик целесообразно использовать в качестве первичного измерительного преобразовател тока дл релейной зашиты и автоматики в электрических сет х как с малыми, так и большими токами замыкани на землю, и дл изменени токов фаз линий электропередач переменного тока высокого напр жени на электрических подстанци х. По сравнению с традиционными трансформаторами тока, используемыми в качестве первичных измерительных преобразователей переменного тока, предлагаемый Датчик прост в изготовлении и установке, не требует специальной внутренней изол ции, рассчитанной на номинальное напр жение контролируемой линии, и имеет по сравнению с последними значительно более низкую стоимость.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure the current in a wire of a three-phase power line for high voltage. An electromagnetic sensor is known for measuring the current in a three-phase high-voltage power line wire, containing a U-shaped power line, on the rods of which two windings with an equal number of turns are connected, connected in series to counter C1. A disadvantage of the known sensor is a significant current error due to the influence of currents flowing in the wires of the adjacent phases of the transmission line and the ground. The closest to the technical essence of the invention is an electromagnetic sensor for measuring current in a wire of a three-phase high-voltage power line containing an U-shaped magnetic circuit formed by two rods parallel to each other and a frame connecting one rod ends to each of which are located working and compensation windings, and the compensation windings are connected in parallel-opposite way, some of the same-named outputs of the working windings are combined, while others are separately connected to the output terminals f2j sensor The known sensor has a significant current error due to both the influence of currents of adjacent phases and especially the influence of currents flowing in the ground under the wires of a controlled transmission line. These currents induce extraneous emf in the working windings of the sensor, which reduce the accuracy of current measurement in the monitored wire of the transmission line. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The goal is achieved by the fact that in an electromagnetic sensor for measuring current in a wire of a three-phase high-voltage power line, containing a magnetic conductor, in the form of two rods parallel to each other, and connecting them, working and compensating winding windings are located on each the core of the magnetic circuit, the working windings are connected-series-counter-opposite, and the free output of one of the working windings is connected to one of the output terminals of the sensor, the shaft is placed between the middle parts of the ster The H-shaped magnetic core with them, the working windings with compensation windings are located on opposite sides of the frame, the compensation windings are connected to the follower of the p-counter, the free wind of the second working winding is connected to the winding of the same winding located on the same magnetic core. free, the output of the compensation winding, placed on its other rod, is connected to the second output terminal of the sensor. The drawing shows an electrical diagram of the proposed dat.chika. The device contains an H-shaped magnetic circuit 1, executed in the form. two rods 2 and 3 connected in the middle of the rm 4. On one side of the rm 4 on the rods x 2 and 3 are placed the working windings 5 and 6, and on the other side the compensation windings 7 and 8. The working windings 5 and 6 are connected to each other in series and counter . Similarly, the compensation windings 7 and 8 are connected in series with and opposite. The same-named outputs of the working winding 5 and the compensation winding 7, placed on the same rod 2, are combined, and the same-output terminals of the working winding 6 and compensation winding 8, which are placed along the core 3 of the magnetic core 1, are connected separately to the output terminals 9 and 10 of the sensor. The sensors are installed under the wires 11, 12 and 13 of a three-phase high-voltage power line so that the plane of the magnetic circuit 1 of the sensor is perpendicular to the axis of the monitored wire, for example, wire 12 of a three-phase power line, parts of rods 2 and 3 on which the working windings 5 are placed and 6, be turned towards the monitored wire 12, and the axis of symmetry of the sensor, parallel to the rods: 2 and 3 of the magnetic circuit 1, passed through the center of the monitored wire 12. At the same time, the sensor is positioned from the wires 11, 12 and 13 of the line. ektroperedachi at a distance providing the necessary level of insulation of the sensor tion in relation to a controlled power line high voltage. The circuit of the current flowing in the ground under the wires of the monitored transmission line is represented by the equivalent conductor 14 located under the sensor on the axis of symmetry of its magnetic circuit 1. The device operates as follows. The current ia} flowing in the controlled wire 12 of the jB phase of the three-phase high-voltage power line creates in the upper parts of the bars 2 and 3 of the magnetic conductor 1 magnetic fluxes of the opposite direction, which are induced in the working windings 5 and 6 of the EMF, which due to the successive counter-connection of these windings are summed, creating the resulting emf. fg equal to twice the EMF of one working winding. The same monitored current ia of the phase creates in the lower parts of the rods, 2 and 3 magnetic fluxes φ directed towards the magnetic fluxes 0 in the upper parts of the same rods oppositely. Magnetic fluxes g are induced in the compacted windings 7 and 8 emf, which, due to the successive counter-coupling of these windings, are summed, creating a resulting emf equal to twice the emf of one compensatory winding. The successive counter-connection of the working windings 5 and 6 with compensation windings 7 and 8 causes the emergence between the output terminals 9 and 10 of the total emf sensor d proportional to the measured current ig of phase J6 equal to the difference of the resulting EMF of the working and compensation windings of the sensor. In this case, the resultant EMF Q of the working windings 5 and 6 is much more than the resulting EMF. E in the compensation windings 7 and 8, which is caused by the greater remoteness of the lower parts of the rods 2 and 3 of the magnetic conductor 1 from the wire 12 with a controlled LQ current opposite to the spatial orientation of the lower parts of the rods 2 and 3 along the relative to the wires of the power line, as well as a smaller number of turns of the compensation windings 7 and 8, selected by the condition of maximum reduction in sensor errors associated with the influence of the current ig flowing in the ground. In general, under these conditions, the value of the total, output emf of a sensor with an H-shaped magnetically conductive, proportional to the measured current, is somewhat less than the output emf of a known sensor with a U-shaped magnetic circuit. The currents 1d and ig flowing in wires 11 and 13 of the adjacent phases l and C of three-phase transmission lines, and the current y flowing in the earth, represented by equivalent conductor 14, also create corresponding magnetic fluxes in rods x 2 and 3 of the magnetic circuit 1 of the sensor. In this case, the currents i. and i, adjacent phases / J to S. create in rods x 2 and 3 magnetic fluxes 0 and 2, directed in the same direction and creating extraneous electromotive forces in working windings 5 and 6 and in compensation windings 7 and 8 Recorded with the measured current ig is, however, due to the series of opposite connection, both working 5 and 6, and compensating 7 and 8 windings and their successive opposite connection with respect to each other specified EMF induced in them by currents and 1. neighboring phases / 4 IC mutually compensate, and to a greater extent than in the well-known sensor with P-o various magnetic circuit equipped with additional, parallel-connected. | counter-compensation windings. The current tj ,, flowing in the ground along the equivalent conductor 14 located under the sensor creates magnetic fluxes 0 in opposite directions in the lower parts of the cores 2 and 3 of the magnetic circuit -1. In the upper parts of the rods 2 and 3, the same current LQ creates magnetic fluxes directed into the same rods x 2 and 3 opposite the magnetic fluxes, the flux f creates in the compensation windings 7 and 8 EMFs, which due to the successive oncoming connection of these windings are summed, at the same time, the resulting emf induced by the current ig in the ground is equal to twice the emf of one compensation of the ion winding induced by the current if). Dialogically, the magnetic flux φ creates in the working windings 5 and 6 a resulting EMF, also equal to twice the EMF of one working winding. Since the working windings 5 and 6 are connected to the compensation windings 7 and 8 in series, the total output emf of the sensor due to the influence of the current Lg flowing in the ground will be equal to the difference of the resulting EMF induced in the working and compensation windings by this current Lff . Since, due to the greater distance of the upper parts of the rods 2 and 3 of the magnetic core 1 of the sensor from the ground and their opposite spatial orientation compared to the lower parts of the rods 2 and 3, the magnetic flux created by the current i in the upper parts of the rods 2 and 3, less than the magnetic flux fu in their lower parts, for a more complete mutual compensation of emf induced by current i in workers 5 and 6 and compensatory 7 and 8 windings, the number of turns of compensation windings 7 and 8 is chosen less than the number of turns of workers windings 5 and 6. smart The increase in the number of turns, compensation windings 7 and 8 as compared with working windings 5 and 6, in addition to a significant reduction in sensor errors due to the influence of current i in the dimple, simultaneously increases the total output emf of the sensor proportional to the current LQ in the controlled power line 12 of the transmission line, and At the same time, it practically does not affect the degree of mutual compensation of extraneous EMF, 8 induced in the sensor windings by currents L and (, adjacent phases and controlled three-phase transmission line and currents of adjacent lines). d. But compared with the known sensor with a U-shaped magnetic core in the proposed sensor due to the implementation of the magnetic circuit, the N-shaped arrangement of the mating and compensation windings on opposite sides of the magnetic circuit, as well as their successive counter-switching, significantly improved the measurement of the current | shh phases and current in the ground. In this case, the largest relative current error of the sensor, determined experimentally, is about 1%. The proposed sensor is expediently used as a primary current transducer for relay protection and automation in electric networks with both small and large earth fault currents and for changing the currents of phases of high voltage AC transmission lines at electric substations. Compared to traditional current transformers used as primary transducers of alternating current, the proposed Sensor is simple to manufacture and install, does not require special internal insulation designed for the rated voltage of the monitored line, and has a significantly lower cost compared to the latter.

////

ОABOUT

/4/four

1313

ОABOUT

лl

//

гg

L (L (

Claims

ELECTROMAGNETIC SENSOR FOR MEASURING CURRENT · IN A THREE-PHASE LINE OF A HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION, comprising a magnetic circuit made in the form of two rods arranged parallel to each other and connecting yokes, working and compensation windings placed on each working rod and the free output of one of the working windings is connected to one of the output terminals of the sensor, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, the yoke is placed between the medium by the parts of the rods, forming an H-shaped magnetic circuit with them, the working windings with compensation windings are located on opposite sides of the yoke, the compensation windings are connected in series and opposite, - the free output of the second working winding is connected to 58 of the same name of the compensation winding located on the same core of the magnetic circuit and the free terminal of the compensation winding placed on its other rod is connected to the second output terminal of the sensor. .