一種電流互感器寬范圍智能取電方法
【專利摘要】一種電流互感器寬范圍智能取電方法，它包括以下步驟：采用多個(gè)相同電流互感器分別對母線電流進(jìn)行采集，每個(gè)電流互感器的副邊電流大小相同、方向相同，即從母線上取到了個(gè)相互獨(dú)立的電流；將采集到的個(gè)相互獨(dú)立的電流匯聚到納米晶匯集鐵芯的原邊繞組上，由納米晶匯集鐵芯的副邊繞組感出一個(gè)交流電流，得到的交流電流通過整流電路變換為直流，而后利用串聯(lián)升壓電阻，將電壓升高，最后采用涓流充電的方式對超大電容進(jìn)行充電，完成智能取電。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：不受地域、天候、時(shí)間的限制，能時(shí)時(shí)提取母線上的電量；對電網(wǎng)正常運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響；使用方便，維護(hù)成本低；智能取電范圍廣，能夠提取到變壓器空載時(shí)母線電流。
【專利說明】一種電流互感器寬范圍智能取電方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電流互感器技術(shù)，尤其涉及配網(wǎng)自動(dòng)化終端的一種小電流取電的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，有許多在線監(jiān)測設(shè)備都必須使用長期、穩(wěn)定、可行的電源進(jìn)行供電。目前配網(wǎng)自動(dòng)化終端電源多是采用相鄰配電站低壓供電、電壓互感器PT取電、太陽能取電和傳統(tǒng)的電流互感器CT取電等方式。這幾種供電方式存在著如下的不足:相鄰配電站低壓供電缺點(diǎn)在于附近沒有配電站時(shí)無法采用，配電站計(jì)劃停電或出現(xiàn)故障會(huì)造成監(jiān)測設(shè)備供電終止；電壓互感器PT取電的配網(wǎng)自動(dòng)化終端電源體積大、制造成本高、安裝不方便，在環(huán)網(wǎng)柜或其它體積較小的空間內(nèi)安裝難以實(shí)現(xiàn)，而戶外安裝的PT易受外力損壞，使運(yùn)行安全性受到影響；太陽能取電方式是利用光伏發(fā)電，受環(huán)境和氣候影響較大，夜間無法供電，成本較高，容易損壞；傳統(tǒng)電流互感器CT供電的難點(diǎn)在于如何在較小的一次電流下得到足夠的功率，同時(shí)在一次電流很大時(shí)，防止供電電源的過電壓及過熱。因此，需要研發(fā)體積小、成本低、供電穩(wěn)定、能夠適應(yīng)寬范圍取電的電流互感器，從而滿足配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備電源的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所提供的一種電流互感器寬范圍智能取電方法，它能夠?qū)崿F(xiàn)母線電流從300mA至1A的時(shí)時(shí)采集，為配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備提供周期性電源，具有成本低、壽命長、供電穩(wěn)定、取電范圍廣等特點(diǎn)，是解決現(xiàn)行配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備電源的理想方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括以下步驟:
(1)、電流采集
采用多個(gè)相同電流互感器分別對母線電流進(jìn)行采集，每個(gè)電流互感器的原邊繞組匝數(shù)%及副邊繞組匝數(shù)i^21均為一,實(shí)現(xiàn)每個(gè)電流互感器采集到的電流最大,根據(jù)磁勢平衡方程，
囑 A=W1
得出單個(gè)電流互感器的副邊電流I21,
J -1 -J ~ 10 jI
上式中為電網(wǎng)母線電流，121為單個(gè)電流互感器的副邊電流J13為單個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電流，A為單個(gè)電流互感器的原邊繞組匝數(shù)，*￥21為單個(gè)電流互感器的副邊繞組匝數(shù)，
每個(gè)電流互感器的副邊電流大小相同、方向相同，即從母線上取到了■個(gè)相互獨(dú)立的電流；
(2)、電流匯集將步驟(I)采集到的.個(gè)相互獨(dú)立的電流匯聚到一個(gè)納米晶匯集鐵芯的原邊繞組上，由納米晶匯集鐵芯的副邊繞組感出一個(gè)交流電流Jr3;
(3)、電能蓄存
將步驟(2)中得到的交流電流通過整流電路變換為直流，而后利用串聯(lián)升壓電阻，將電壓升高，最后采用涓流充電的方式對超大電容進(jìn)行充電，完成智能取電。
[0005]通過上述方法得到的電能經(jīng)過蓄存后可向配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備提供周期性電源，整個(gè)蓄能過程采取“以時(shí)間換能量”的思路，時(shí)時(shí)以涓流充電的方式，將電能蓄存在電容中，達(dá)到電容的額定容量，以滿足為配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備提供周期性電源的目的，由于單個(gè)電流互感器采集到的電能較小，無法滿足需要，因此以增加電流互感器的數(shù)量來確保能夠從母線上取到足夠的電能。
[0006]將本發(fā)明的方法應(yīng)用到配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備供電電源中，在技術(shù)上取得了突破性的進(jìn)步，克服了傳統(tǒng)互感器的供電“死區(qū)”，采用了“以時(shí)間換能量”的思路，利用多個(gè)取能電流感器、一個(gè)匯集鐵芯的電流互感器結(jié)構(gòu)，時(shí)時(shí)采集母線上的電能，以涓流充電的方式為蓄能設(shè)備充電，達(dá)到能夠?yàn)橛秒娫O(shè)備提供周期性工作的電源。
[0007]電網(wǎng)中母線電流可以在任一時(shí)刻看著是恒流源，對■個(gè)相同的電流互感器而言，其原邊電流具有大小相同、方向相同的特性，同時(shí)采用了相同的納米晶鐵芯、相同的匝比、相同的負(fù)載，則每個(gè)電流互感器的副邊電流也應(yīng)具有大小相同、方向相同的特點(diǎn)，即從母線上取到了.個(gè)相互獨(dú)立的電流。
[0008]電流匯集中的納米晶匯集鐵芯實(shí)質(zhì)是采用乃個(gè)原邊繞組及一個(gè)副邊繞組的電流互感器，
一個(gè)原邊電流將產(chǎn)生一個(gè)主磁通，■個(gè)原邊電流將產(chǎn)生■個(gè)主磁通，由于■個(gè)獨(dú)立電流具有相同的性質(zhì)，則■個(gè)主磁通相互疊加，在副邊感應(yīng)出一個(gè)電流，實(shí)現(xiàn)對電流的匯集目的。對于匯聚鐵芯而言，根據(jù)磁勢平衡方程可知。
[0009]nItlM2l + ZjiV3 = I^M21
要實(shí)現(xiàn)納米晶匯集鐵芯輸出電流最大,就必須使JV3最小，因此2￥3取1，將電流互感器的副邊電流131代入上式，整理得:
h ~
由此可知，本發(fā)明可以通過增減采集電流互感器的個(gè)數(shù)調(diào)節(jié)取能互感器副邊電流的大小，以滿足工程要求，從而成功實(shí)現(xiàn)從母線上提取到足夠大的電能。
[0010]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):一是不受地域、天候、時(shí)間的限制，能時(shí)時(shí)提取母線上的電量；二是對電網(wǎng)正常運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響；三是使用方便，維護(hù)成本低；四是智能取電范圍廣，能夠提取到變壓器空載時(shí)母線電流，本發(fā)明是目前配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備供電電源最理想的方式之一。

【具體實(shí)施方式】
[0011]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結(jié)合具體圖示，作進(jìn)一步闡述。
[0012]本發(fā)明所述的一種電流互感器寬范圍智能取電方法，它包括以下步驟:
(1)、電流采集
采用多個(gè)相同電流互感器分別對母線電流進(jìn)行采集，每個(gè)電流互感器的原邊繞組匝數(shù)IV1及副邊繞組匝數(shù)IV21均為一，實(shí)現(xiàn)每個(gè)電流互感器采集到的電流最大，根據(jù)磁勢平衡方程，
肌Wr1胃
得出單個(gè)電流互感器的副邊電流121,

*1
上式中1^為電網(wǎng)母線電流，I21為單個(gè)電流互感器的副邊電流,f I1為單個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電流，^^為單個(gè)電流互感器的原邊繞組匝數(shù)，*￥21為單個(gè)電流互感器的副邊繞組匝數(shù)，
每個(gè)電流互感器的副邊電流大小相同、方向相同，即從母線上取到了■個(gè)相互獨(dú)立的電流；
(2)、電流匯集
將步驟(I)采集到的?個(gè)相互獨(dú)立的電流匯聚到一個(gè)納米晶匯集鐵芯的原邊繞組上，由納米晶匯集鐵芯的副邊繞組感出一個(gè)交流電流I3;
(3)、電能蓄存
將步驟(2)中得到的交流電流J3通過整流電路變換為直流，而后利用串聯(lián)升壓電阻，將電壓升高，最后采用涓流充電的方式對超大電容進(jìn)行充電，完成智能取電。
[0013]通過上述方法得到的電能經(jīng)過蓄存后可向配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備提供周期性電源，整個(gè)蓄能過程采取“以時(shí)間換能量”的思路，時(shí)時(shí)以涓流充電的方式，將電能蓄存在電容中，達(dá)到電容的額定容量，由于單個(gè)電流互感器采集到的電能較小，無法滿足需要，因此以增加電流互感器的數(shù)量來確保能夠從母線上取到足夠的電能。
[0014]將本發(fā)明的方法應(yīng)用到配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備供電電源中，在技術(shù)上取得了突破性的進(jìn)步，克服了傳統(tǒng)互感器的供電“死區(qū)”，采用了“以時(shí)間換能量”的思路，利用多個(gè)取能電流感器、一個(gè)匯集鐵芯的電流互感器結(jié)構(gòu)，時(shí)時(shí)采集母線上的電能，以涓流充電的方式為蓄能設(shè)備充電，達(dá)到能夠?yàn)橛秒娫O(shè)備提供周期性工作的電源，當(dāng)在一個(gè)周期T內(nèi)充電提前結(jié)束，互感器繼續(xù)提取到的電能則通過旁路保護(hù)電阻消耗。
[0015]電網(wǎng)中母線電流可以在任一時(shí)刻看著是恒流源，對■個(gè)相同的電流互感器而言，其原邊電流具有大小相同、方向相同的特性，同時(shí)采用了相同的納米晶鐵芯、相同的匝比、相同的負(fù)載，則每個(gè)電流互感器的副邊電流也應(yīng)具有大小相同、方向相同的特點(diǎn)，即從母線上取到了.個(gè)相互獨(dú)立的電流。
[0016]電流匯集中的納米晶匯集鐵芯實(shí)質(zhì)是采用■個(gè)原邊繞組及一個(gè)副邊繞組的電流互感器，
一個(gè)原邊電流將產(chǎn)生一個(gè)主磁通，■個(gè)原邊電流將產(chǎn)生■個(gè)主磁通，由于■個(gè)獨(dú)立電流具有相同的性質(zhì)，則■個(gè)主磁通相互疊加，在副邊感應(yīng)出一個(gè)電流，實(shí)現(xiàn)對電流的匯集目的。對于匯聚鐵芯而言，根據(jù)磁勢平衡方程可知。
[0017]ni2lN2l + I1N1 = I^M21
要實(shí)現(xiàn)納米晶匯集鐵芯輸出電流最大，就必須使IV3最小，因此I3取1，將電流互感器的副邊電流121代入上式，整理得:
4 = n (4 ~ ,￠+4)
上式中％為電流互感器的數(shù)量，為電網(wǎng)母線電流，I21為單個(gè)電流互感器的副邊電流，I3為電流互感器的副邊電流，&為單個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電流，/0為納米晶匯集鐵芯的勵(lì)磁電流,IV1單個(gè)電流互感器的原邊繞組數(shù)量，H21為單個(gè)電流互感器的副邊繞組數(shù)量或納米晶匯集鐵芯的一個(gè)原邊繞組數(shù)量,IV3為電流互感器的副邊繞組數(shù)量。
由此可知，本發(fā)明可以通過增減采集電流互感器的個(gè)數(shù)調(diào)節(jié)取能互感器副邊電流的大小，以滿足工程要求，從而成功實(shí)現(xiàn)從母線上提取到足夠大的電能。
[0018]根據(jù)本方法可以得出一種智能取電裝置，圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施一種結(jié)構(gòu)框圖，它包括電流采集單元3、電流匯集單元4及電能蓄存單元5 ；
其中，電流采集單元由多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的納米晶鐵芯2構(gòu)成，各個(gè)納米晶鐵芯2上的原邊繞組及副邊繞組相同且繞組匝數(shù)均為一匝；
電流匯集單元4由一個(gè)電流互感器構(gòu)成，電流互感器的原邊繞組數(shù)量與電流采集單元中的多個(gè)納米晶鐵芯副邊繞組數(shù)量相同，電流互感器的副邊繞組匝數(shù)為一匝；
電能蓄存單元5包括整流電路、升壓電阻及蓄能電容，整流電路的輸出端與升壓電阻連接，升壓電阻與電容連接；
上述電流采集單元中的各個(gè)納米晶鐵芯的原邊繞組分別連接在母線I上，各個(gè)納米晶鐵芯的副邊繞組分別與電流匯集單元中電流互感器的原邊繞組連接，電流互感器的副邊繞組與電能蓄存單元中整流電路的輸入端連接。
【權(quán)利要求】
1.一種電流互感器寬范圍智能取電方法，其特征在于，它包括以下步驟: (I )、電流采集 采用多個(gè)相同電流互感器分別對母線電流進(jìn)行采集，每個(gè)電流互感器的原邊繞組匝數(shù)iVj及副邊繞組匝數(shù)JV21均為一，實(shí)現(xiàn)每個(gè)電流互感器采集到的電流最大，根據(jù)磁勢平衡方程， 得出單個(gè)電流互感器的副邊電流I21, 1-1-1 *21 I *1 上式中Ii為電網(wǎng)母線電流，121為單個(gè)電流互感器的副邊電流,? ?為單個(gè)電流互感器的勵(lì)磁電流,I1為單個(gè)電流互感器的原邊繞組匝數(shù)，*^31為單個(gè)電流互感器的副邊繞組匝數(shù)， 每個(gè)電流互感器的副邊電流大小相同、方向相同，即從母線上取到了■個(gè)相互獨(dú)立的電流； (2)、電流匯集 將步驟(I)采集到的.個(gè)相互獨(dú)立的電流匯聚到一個(gè)納米晶匯集鐵芯的原邊繞組上，由納米晶匯集鐵芯的副邊繞組感出一個(gè)交流電流13; (3)、電能蓄存 將步驟(2)中得到的交流電流I3通過整流電路變換為直流，而后利用串聯(lián)升壓電阻，將電壓升高，最后采用涓流充電的方式對超大電容進(jìn)行充電，完成智能取電。
【文檔編號】H01F38/32GK104200978SQ201410447898
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】陳洪波, 付克勤, 羅建, 楊森 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)重慶市電力公司璧山供電分公司