本實用新型涉及電流互感器領(lǐng)域，特別是涉及一種負荷自適應電流互感器。

背景技術(shù)：

電流互感器廣泛用于配電網(wǎng)線路中實現(xiàn)對三相電流及零序電流的采集，與配電開關(guān)設備例如柱上開關(guān)成套設備、環(huán)網(wǎng)柜成套設備及故障指示器等配合使用，實現(xiàn)對配電線路的實時在線監(jiān)測。

電流互感器應用于配電線路采集主要有測量用電流互感器和保護用電流互感器。測量用電流互感器采集精度高，但易飽和，采集電流范圍小。保護用電流互感器采集誤差大，不易飽和，采集范圍為額定電流的10～20倍都能保持良好的線性范圍。通常，這兩種電流互感器獨立安裝使用，也可以是同一電流互感器多觸頭雙繞組出線，同時具有測量及保護功能，并具備不同的輸出變比。

目前電流互感器都是出廠前設定好某一變比，使用時根據(jù)不同的負荷情況再手動調(diào)整其二次出線觸頭，改變其輸出變比。這種依靠人工手動調(diào)整其輸出變比的方式工作量大，效率低，還易出錯。如果不隨負荷波動及時調(diào)整其輸出變比又會導致如下情況，以一種常見的變比為200-400-600/5的多觸頭雙繞組電流互感器為例，其保護精度為5P10，測量精度為0.5級，安裝時根據(jù)配電線路當前負荷情況(<200A，200A～400A，400A～600A)，將電流互感器的變比設定為200/5或400/5或600/5，保護電流互感器能在10倍額定電流(<2000A，2000A～4000A，4000A～6000A)情況下能保持線性(精度為5％)，測量電流互感器能在5％～120％(10A～240A,20A～480A，30A～720A)范圍內(nèi)電流采集精度達到0.5％。

情況1、當電流互感器輸出變比設定在200/5這一檔位，負荷電流在某一時段達到240A以上時，如果不調(diào)整電流互感器的輸出變比，配電線路發(fā)生短路故障情況下(2000A～6000A)，保護電流互感器會因飽和達不到采集效果，同時，測量電流互感器也會隨著負荷電流的增大其采集誤差越來越大，測量精度也達不到測量要求，甚至飽和，這時保護電流互感器和測量電流互感器會同時失去作用，相應的配電開關(guān)設備失去監(jiān)測及保護功能。

情況2、當電流互感器輸出變比設定在400/5或600/5這一檔位時，保護電流互感器在4A或6A以下的負荷電流因其采集精度問題而采集不到負荷電流，當配電線路在此條件下發(fā)生接地故障時，保護電流互感器因采集不到配電線路負荷電流，從而導致相應的配電開關(guān)設備失去接地保護的作用，當負荷電流在10A～20A或10A到30A時，測量電流互感器隨著負荷電流的變小采集誤差也越來越大，測量電流互感器也會失去其作用。

諸如以上情況都是因電流互感器的輸出變比不能隨負荷波動而做出自動調(diào)整從而導致配電開關(guān)設備失去保護及測量作用，甚至導致配電線路發(fā)生安全事故，影響供電的可靠性。在當前，隨著用電負荷情況的日趨復雜和多變，如果電流互感器不能隨負荷的波動自動調(diào)整其變比輸出，將會有很大的安全隱患，相應的產(chǎn)品也會逐漸失去其使用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種負荷自適應電流測量及保護裝置。

一種負荷自適應電流測量及保護裝置，包括三觸頭雙繞組電流互感器，用于采集電力線纜上的負荷電流；大功率繼電器，用于與三觸頭雙繞組電流互感器觸頭相接，控制三個繼電器KM1、KM2、KM3的帶電狀態(tài)，從而切換電流互感器的輸出變比；保護采集模塊，用于接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號，保護配電線路；測量采集模塊，用于接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號，測量配電線路的電流；CPU模塊，用于控制三個繼電器的通斷狀態(tài)，從而改變電流互感器的輸出變比，并可根據(jù)三個繼電器KM1、KM2、KM3的有電、無電狀態(tài)判斷電流互感器工作時的輸出變比；三觸頭雙繞組電流互感器的二次出線觸頭與負荷自適應電流測量及保護裝置的面板左下角的航空插頭通過電纜航插線相連。

本實用新型所述的負荷自適應電流測量及保護裝置，其中，所述三觸頭雙繞組電流互感器中三觸頭分別引出三個變比端子：600/5、400/5、200/5；每一個變比端子再引出兩個繞組，其中一個繞組作為保護采集用，精度為5P10；另一個繞組作為測量采集用，精度為0.5級；所述三觸頭雙繞組電流互感器為穿芯式，直接穿過電力電纜線。

本實用新型所述的負荷自適應電流測量及保護裝置，其中，所述大功率繼電器為24V額定電流為60A的大功率繼電器；其中繼電器KM1、KM2、KM3均包括左右兩個開關(guān)；KM1的常開觸點與200/5變比端子引出的兩個繞組相連，KM1的常閉觸點與400/5變比端子引出的兩個繞組相連；KM2的常開觸點與400/5變比端子引出的兩個繞組相連，KM2的常閉觸點與600/5變比端子引出的兩個繞組相連；KM3的常開觸點與200/5變比端子引出的兩個繞組相連，KM3的常閉觸點與600/5變比端子引出的兩個繞組相連；

當KM1帶電時，KM1的常開觸點接通，KM1的常閉觸點斷開；當KM1失電時，KM1的常開觸點斷開，KM1的常閉觸點接通；

當KM2帶電時，KM2的常開觸點接通，KM2的常閉觸點斷開；當KM2失電時，KM2的常開觸點斷開，KM2的常閉觸點接通；

當KM3帶電時，KM3的常開觸點接通，KM3的常閉觸點斷開；當KM3失電時，KM3的常開觸點斷開，KM2的常閉觸點接通；

當KM1、KM3全為0，KM2為0或1時，電流互感器的輸出變比為200/5；

當KM1＝1、KM2＝0，KM3為0或1時，電流互感器的輸出變比為400/5；

當KM2＝1、KM3＝1時，KM1為0或1時，電流互感器的輸出變比為600/5；

其中，1代表帶電，0代表失電。本實用新型所述的負荷自適應電流測量及保護裝置，其中，

所述200/5變比端子引出的用于保護采集的繞組依次與繼電器KM1的常開觸點、繼電器KM3的常開觸點和保護采集模塊相連接；

所述200/5變比端子引出的用于測量采集的繞組依次與繼電器KM1的常開觸點、繼電器KM3的常開觸點和測量采集模塊相連接；

所述400/5變比端子引出的用于保護采集的繞組依次與繼電器KM1的常閉觸點、繼電器KM2的常開觸點和保護采集模塊相連接；

所述400/5變比端子引出的用于測量采集的繞組依次與繼電器KM1的常閉觸點、繼電器KM2的常開觸點和測量采集模塊相連接；

所述600/5變比端子引出的用于保護采集的繞組依次與繼電器KM2的常閉觸點、繼電器KM3的常閉觸點和保護采集模塊相連接；

所述600/5變比端子引出的用于測量采集的繞組依次與繼電器KM2的常閉觸點、繼電器KM3的常閉觸點和測量采集模塊相連接。

本實用新型所述的負荷自適應電流測量及保護裝置，其中，所述繼電器KM1、KM2、KM3的線圈一端分別與CPU的3個I/O口相接，另一端接地。

本實用新型所述的負荷自適應電流測量及保護裝置，其中，三觸頭雙繞組電流互感器的二次側(cè)公共端接地。

本實用新型所述的負荷自適應電流測量及保護裝置，其中，所述繼電器KM1、KM2、KM3的線圈各連接一個光耦隔離；所述光耦隔離分別與CPU模塊的3個I/O口連接。

本實用新型負荷自適應電流測量及保護裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出效果在于：

(1)本實用新型針對目前配電開關(guān)成套設備廣泛使用的電流互感器在保護及測量方面存在的問題，從影響配電開關(guān)成套設備實際測量及保護的根本原因出發(fā)，將傳統(tǒng)多觸頭雙繞組電流互感器輸出變比觸頭的狀態(tài)信息接入配電終端中，根據(jù)配電線路負荷變化情況實時控制電流互感器的輸出變比觸頭，從而實現(xiàn)了配電開關(guān)成套設備負荷自適應電流采集及保護。

(2)提高了配電開關(guān)成套設備的采集精度和保護可靠性，增加了電流互感器的使用壽命，減少了配電線路安全隱患，保證了配電開關(guān)成套設備的產(chǎn)品性能及安全穩(wěn)定運行。

下面結(jié)合附圖說明和具體實施例對本實用新型所述的負荷自適應電流測量及保護裝置作進一步說明。

附圖說明

圖1為本實用新型負荷自適應電流測量及保護裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型負荷自適應電流測量及保護裝置的原理示意圖。

圖3為本實用新型負荷自適應電流測量及保護裝置的算法示意圖。

圖4為本實用新型負荷自適應電流測量及保護裝置的流程圖。

具體實施方式

結(jié)合圖1和圖2所示，負荷自適應電流測量及保護裝置包括：

三觸頭雙繞組電流互感器1：三觸頭分別引出不同的變比端子：600/5、400/5、200/5，每一個變比端子再引出兩個繞組2，一個作為保護采集用，精度為5P10。另一個作為測量采集用，精度為0.5級，此種電流互感器為穿芯式，直接穿過電力電纜線，采集電力線纜上的負荷電流。

24V額定電流為60A的大功率繼電器：與三觸頭雙繞組電流互感器觸頭相接，控制三個繼電器的帶電狀態(tài)，從而切換電流互感器的輸出變比，當KM1、KM3全為0(失電為0，得電為1)，KM2為任意狀態(tài)時(0或1)，即配電開關(guān)成套設備的默認狀態(tài)下，電流互感器的輸出變比為200/5。當KM1＝1、KM2＝0時，KM3為任意狀態(tài)時(0或1)，電流互感器的輸出變比為400/5。當KM2＝1、KM3＝1時，KM1為任意狀態(tài)時(0或1)，電流互感器的輸出變比為600/5。

保護采集模塊3：作為配電終端一部分，主要接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號(保護用)。

測量采集模塊4：作為配電終端一部分，主要接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號(測量用)。

CPU模塊：作為配電終端一部分，CPU的I/O口與三個繼電器的線圈相接，中間加裝光耦隔離，控制三個繼電器的通斷狀態(tài)，從而改變電流互感器的輸出變比；同時，可根據(jù)三個繼電器的有電無電狀態(tài)判斷電流互感器工作時的輸出變比。

三觸頭雙繞組電流互感器1的二次出線觸頭與負荷自適應電流測量及保護裝置的面板左下角的航空插頭通過電纜航插線6相連。

其中繼電器KM1、KM2、KM3均包括左右兩個開關(guān)；KM1的常開觸點與200/5變比端子引出的兩個繞組2相連，KM1的常閉觸點與400/5變比端子引出的兩個繞組2相連；KM2的常開觸點與400/5變比端子引出的兩個繞組2相連，KM2的常閉觸點與600/5變比端子引出的兩個繞組2相連；KM3的常開觸點與200/5變比端子引出的兩個繞組2相連，KM3的常閉觸點與600/5變比端子引出的兩個繞組2相連；

當KM1帶電時，KM1的常開觸點接通，KM1的常閉觸點斷開；當KM1失電時，KM1的常開觸點斷開，KM1的常閉觸點接通；

當KM2帶電時，KM2的常開觸點接通，KM2的常閉觸點斷開；當KM2失電時，KM2的常開觸點斷開，KM2的常閉觸點接通；

當KM3帶電時，KM3的常開觸點接通，KM3的常閉觸點斷開；當KM3失電時，KM3的常開觸點斷開，KM2的常閉觸點接通。

200/5變比端子引出的用于保護采集的繞組依次與繼電器KM1的常開觸點、繼電器KM3的常開觸點和保護采集模塊3相連接；

200/5變比端子引出的用于測量采集的繞組依次與繼電器KM1的常開觸點、繼電器KM3的常開觸點和測量采集模塊4相連接；

400/5變比端子引出的用于保護采集的繞組依次與繼電器KM1的常閉觸點、繼電器KM2的常開觸點和保護采集模塊3相連接；

400/5變比端子引出的用于測量采集的繞組依次與繼電器KM1的常閉觸點、繼電器KM2的常開觸點和測量采集模塊4相連接；

600/5變比端子引出的用于保護采集的繞組依次與繼電器KM2的常閉觸點、繼電器KM3的常閉觸點和保護采集模塊3相連接；

600/5變比端子引出的用于測量采集的繞組依次與繼電器KM2的常閉觸點、繼電器KM3的常閉觸點和測量采集模塊4相連接。

繼電器KM1、KM2、KM3的線圈一端各連接一個光耦隔離5，三個光耦隔離5分別與CPU模塊的3個I/O口相接，繼電器KM1、KM2、KM3的線圈另一端接地。

其中，三個繼電器KM1、KM2、KM3分散布置，一方面可以避免相互之間的電磁信號干擾；另一方面，電流互感器的輸出變比調(diào)整均需經(jīng)過兩個繼電器的開關(guān)進行控制，可以有效的防止誤跳，從而避免了誤跳造成對CPU等部件的電沖擊。

采用本發(fā)明的裝置，創(chuàng)造性的在測量裝置和互感器之間引入了繼電器，并使得每個待測信號線路中具有同時可控制的繼電器，使得在任何一個繼電器誤操作閉合時，另一個繼電器仍然處于打開狀態(tài)，從而在最簡單的構(gòu)造下，防止對后端昂貴的測量裝置和設備造成損毀性電沖擊。

三觸頭雙繞組電流互感器1的二次側(cè)公共端接地。

結(jié)合圖3和圖4所示，負荷自適應電流測量及保護裝置的控制方法為：

(1)當電流互感器檢測到的負荷電流在200A以下時，KM1帶電或KM3帶電，配電終端延時5秒，控制輸出使得KM1失電，KM3失電。此時電流互感器的輸出變比調(diào)整為200/5。

(2)當電流互感器檢測到的負荷電流在200A～400A時，KM1無電或KM2帶電，配電終端延時5秒，控制輸出使得KM1帶電，KM2失電。此時電流互感器的輸出變比調(diào)整為400/5。

(2)當電流互感器檢測到的負荷電流在400A以上時，KM2無電或KM3無電，配電終端延時5秒，控制輸出使得KM2得電，KM3得電。此時電流互感器的輸出變比調(diào)整為600/5。

以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。